JP4518559B2

JP4518559B2 - 耐力壁構造

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Publication number: JP4518559B2
Application number: JP2005020421A
Authority: JP
Inventors: 健一町田; 誠綿引
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: JP2006207248A

Description

本発明は、主として住宅に適用される耐力壁構造に関する。

建物に配置する耐力壁は、地震時水平力や風による水平力に抵抗するためのものであって、地震の規模等を十分に勘案した上で所定の水平耐力を確保する必要があることは言うまでもなく、かかる耐力壁に用いる耐力面材としては、構造用合板、パーティクルボード、ハードボード、硬質木片セメント板、フレキシブル板、石綿パーライト板、石綿けい酸カルシウム板、炭酸マグネシウム板、パルプセメント板、石膏ボードなどさまざまな種類の板材が開発されている。

ここで、耐力壁を建物に配置するにあたっては、耐力面材の周縁を柱、梁、土台といった軸組部材に釘やビスで留め付ける。このようにすると、耐力面材を軸組に一体化させてなる耐力壁を構築することが可能となり、十分な水平耐力を確保することができる。

特開２００４−７６２９３特開２００３−１８４３３１特開２００２−３６９８９１

一方、住宅の天井裏には、空調ダクト、ガス管、給排水管といったさまざまな設備配管が設置されており、設備設計上、かかる設備配管を耐力面材に貫通させねばならない場合がどうしても生じてくる。

ここで、耐力面材には、その機能上、原則として孔を開けることは許容されておらず、上述したように、やむを得ず貫通孔を開けた場合には、該貫通孔によって耐力面材の水平耐力が損なわれることがなきよう、耐力面材に適切な補強を行う必要がある。

しかしながら、このような貫通孔の補強作業は、狭隘な場所での作業になるとともに、一度設置した耐力面材に貫通孔を設け、そこに設備配管を挿通した後、耐力面材の水平耐力を損なわないように補強するという作業自体、きわめて非効率となり、工期が長くなったり、建築コストを押し上げる原因になるという問題を生じていた。

さりとて耐力壁を構成する耐力面材の機能を重視し、該耐力面材に貫通孔を開けないようにすると、設備計画が拘束されて設計の自由度が低下するという別の問題が生じる。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、耐力壁の性能を何ら損なうことなく、かつ設備設計の自由度を何ら拘束することのない耐力壁構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る耐力壁構造は請求項１に記載したように、下段横架材、上段横架材及び一対の柱で構成された矩形状木造軸組に所定の耐力面材を貼り付けてなる耐力壁構造において、前記耐力面材の高さを、前記下段横架材天端と前記上段横架材下端との離間高さよりも短くするとともに、該耐力面材をその上縁が前記上段横架材の下端よりも下方に位置するようにかつその左右縁部が前記一対の柱にそれぞれ留め付けられその下縁が前記下段横架材に留め付けられるように前記矩形状木造軸組に貼り付け、前記耐力面材を、所定のスラリーを抄造法で成型したスラグ石膏ボードで構成するとともに、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％（但し、５質量％を除く）、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％としたものである。

また、本発明に係る耐力壁構造は請求項２に記載したように、下段横架材、上段横架材及び一対の柱で構成された矩形状木造軸組に所定の耐力面材を貼り付けてなる耐力壁構造において、前記耐力面材の高さを、前記下段横架材天端と前記上段横架材下端との離間高さよりも短くするとともに、該耐力面材をその上縁が前記上段横架材の下端よりも下方に位置するようにかつその左右縁部が前記一対の柱にそれぞれ留め付けられその下縁が前記下段横架材に留め付けられるように前記矩形状木造軸組に貼り付け、前記耐力面材を、所定のスラリーを抄造法で成型したスラグ石膏ボードで構成するとともに、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％（但し、８質量％を除く）、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％としたものである。

また、本発明に係る耐力壁構造は、前記マイカのアスペクト比を４５〜８０、フレーク径を８０〜３４０μｍ、見かけ比重を０．２５〜０．３０としたものである。

また、本発明に係る耐力壁構造は、前記抄造法における養生工程を蒸気養生とするとともに、該蒸気養生において、５０〜７０゜Ｃまで２〜３゜Ｃ／ｈの昇温速度で昇温し、次いで、到達した温度を１６時間以上保持するものである。

また、本発明に係る耐力壁構造は請求項５に記載したように、所定の耐力面材を矩形状木造軸組に貼り付けてなる耐力壁構造において、前記耐力面材の高さを、前記矩形状木造軸組を構成する下段横架材天端と上段横架材下端との離間高さよりも短くするとともに、該耐力面材をその上縁が前記上段横架材の下端よりも下方に位置するように前記矩形状木造軸組に貼り付けてなり、前記耐力面材を、所定のスラリーを抄造法で成型したスラグ石膏ボードで構成するとともに、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％とし、前記抄造法における生板切断工程において生板の幅方向両縁部を切断する際、生板搬送機構とその下方に直交配置された回収用傾斜コンベアとの間であって該コンベアの上流側に所定の制御ローラを配置するとともに、該制御ローラを前記生板の切断位置鉛直下方に位置決めし、前記生板から切断された切断片を前記制御ローラに掛けた上で前記回収用傾斜コンベアで搬送回収するものである。

本発明に係る耐力壁構造においては、耐力面材の高さを、下段横架材天端と上段横架材下端との離間高さよりも短くするとともに、該耐力面材をその上縁が上段横架材の下端よりも下方に位置するようにかつその左右縁部が一対の柱にそれぞれ留め付けられその下縁が下段横架材に留め付けられるように矩形状木造軸組に貼り付けてある。

このようにすると、耐力面材の上縁と上段横架材の下端との間に開口が形成されることとなり、かかる開口を天井裏空間に連通させておけば、設備配管を自由に貫通させることが可能となり、設備設計は何ら拘束されない。加えて、耐力面材に孔を開けるものではないため、耐力面材としての機能は何ら損なわれないのみならず、穿孔作業やその後の補強作業も不要となり、建築工事全体の効率化にも寄与する。

耐力面材が貼り付けられる矩形状木造軸組とは、土台、桁、梁などで構成される上段横架材及び下段横架材と一対の柱とで構成された矩形状フレームを意味するものであるが、耐力面材は、全体としてかかる矩形状木造軸組に貼り付けられれば足りるのであって、耐力面材の全周、言い換えれば左右側縁部、上縁及び下縁がすべて横架材や柱に留め付けられなければならないことを意味するものではない。

具体的には、耐力面材は、その左右側縁部が柱に留め付けられ、下縁が下段横架材に留め付けられれば足りるのであり、上縁については必要に応じて受け材等に留め付ければよい。

耐力面材は、所定のスラリーを抄造法で成型したスラグ石膏ボードで構成するとともに、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％（但し、５質量％を除く）、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％としたものとし、又は、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％（但し、８質量％を除く）、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％としたものとする。

従来、スラグ石膏ボードと言えば、防火性や経済性は優れるが重くて作業性が悪く、また強度が低いために屋根材や軒裏材などに用途が限定されており、耐力面材として用いることなどできなかった。

しかしながら、本出願人は、さまざまな試験を行い研究を重ねた結果、スラグ石膏ボードの長所を何ら失うことなく、軽量でしかも強度が高いスラグ石膏ボードを開発し、産業上きわめて有益な知見を得ることに成功した。

すなわち、本発明に係る耐力壁構造に用いるスラグ石膏ボードは、従来と同様、所定のスラリーを例えば丸網抄造法で成型するものであるが、上述したように構成することにより、嵩比重が０．８前後と軽量であるにもかかわらず、しかも上縁を横架材に留め付けずとも、壁倍率が２．５と十分な強度をもつスラグ石膏ボードを製造し、これを建物の耐力面材として用いることが可能となる。

ここで、スラグの配合割合を１７〜２２質量％の範囲としたのは、２２質量％を越えると、寸法変化率、特に膨張率が大きくなるとともに、柔軟性（靭性）に欠けるため、脆性的性状を示して亀裂が発生しやすくなり、所望の壁倍率が得られないからであり、１７質量％を下回ると、所望の強度を得られないからである。

スラグは、例えば高炉水砕スラグを用いることができる。粉末度を表す指標であるブレーン値が３５００〜９０００ｃｍ²／ｇであるのが好ましく、４０００〜８０００ｃｍ²／ｇであるのが更に好ましい。

ここで、ブレーン値を上述した範囲としたのは、３５００ｃｍ²／ｇ未満とすると反応性が低いため、強度が発現しにくく、９０００ｃｍ²／ｇ以上とすると表面が緻密化するため、施工時に割れや破損が生じやすくなるからである。

また、二水石膏の配合割合を１５〜２０質量％としたのは、この範囲外であると、反応性が低いため硬化が進まず、強度上の安定性が得られないからである。なお、２５質量％を越えると寸法変化率、特に収縮率が大きくなってしまう。

二水石膏は、天然石膏、リン酸石膏、排煙脱硫石膏、焼石膏及び石膏ボード解体材からの石膏を用いることができる。なお、石膏のpHは５以上、粒径５０μｍ以下とする。

また、軽量骨材の配合割合を１４〜２０質量％としたのは、２０質量％を上回ると、成型時に浮いてしまい、成型物の剥離を助長したり性能が安定しないからであり、１４質量％未満、特に１２質量％未満であると、目標とする所定の低比重が得られないからである。

軽量骨材は、パーライト、シラスバルーン、珪藻土、ゾノトライト、トバモライト及び焼却灰等を用いることができる。見かけ比重が０．０８〜０．１３、篩目開き０．６ｍｍパスのものが望ましい。

また、マイカの配合割合を８〜１７質量％、さらに望ましくは１０〜１７質量％としたのは、１０質量％未満、特に８質量％未満であると、マイカによる耐力補強、寸法安定性、耐衝撃性向上等の効果が得られにくいからであり、１７質量％、特に２０質量％を上回ると、フレークが大きい場合、剥離現象を起こしやすく、耐力壁としての性能が不安定になるからである。

マイカは、マスコバイト（白色雲母）、フロコバイト（金色雲母）等を用いることができる。かかるマイカは、アスペクト比が４５〜８０，フレーク径が８０〜３４０μｍ、見かけ比重が０．２５〜０．３０であるのが望ましい。

また、セメントの配合割合を５〜６質量％としたのは、６質量％、特に１０質量％を越えると寸法変化率、特に膨張率が大きくなるとともに、柔軟性（靭性）に欠けるため、脆性的性状を示して亀裂が発生しやすくなり、所望の壁倍率が得られないからであり、５質量％未満では、所望の強度を得られないからである。

セメントは、普通ポルトランドセメント、早強セメント、白色セメント、高炉セメント、膨張セメント、フライアッシュセメント等を用いることができる。

また、パルプ質の配合割合を５〜７質量％としたのは、５質量％、特に４質量％未満であるとスラリー中の材料分離が起きやすく品質のバラツキが発生するからであり、７質量％を越えると収縮率が大きくなり、不燃性能が得られなくなるからである。

パルプは、例えば、新聞古紙、クラフトパルプ、亜硫酸パルプ、合成パルプ等を用いることができる。

また、補強繊維の配合割合を５〜８質量％としたのは、８質量％を上回ると、製造過程で積層剥離が生じ、所望の性能を得ることができないからであり、５質量％を下回ると、抄上げ工程における固形分の定着性が悪化するからである。

補強繊維は、耐アルカリガラス繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アタパルジャイト、ワラストナイト等を用いることができる。繊維状態では、径が８〜１２μｍで且つ長さが３〜１８ｍｍが好ましく、粉体状態では、平均径が１００μｍ以下が好ましい。

また、無機混和材の配合割合を１〜２質量％としたのは、２質量％、特に３質量％を上回っても、高アルカリによる反応促進効果が増大しないからであり、１質量％未満では、同効果が得られないからである。

無機混和材は、例えば、消石灰、生石灰、水酸化ナトリウム、シリカフラワー等のアルカリ助剤を用いることができる。平均粒径は、３０μｍ以下が好ましい。

また、リサイクル材の配合割合を１１〜１６質量％としたのは、１６質量％を越えると、積層剥離が生じるとともに、寸法安定性が悪くなるからであり、１１質量％を下回ると、再利用効果が低下するからである。

また、乾燥工程後の含水率を２〜１０％としたが、これは、１０％を上回ると、耐力壁としての強度を確保するのが難しくなるとともに施工後において乾燥収縮し反りが生じるなどの不具合が発生するからであり、２％未満であると、施工時に割れが生じたり吸湿しやすくなるからである。

ここで、生板切断工程において生板の幅方向両縁部を切断する際、生板搬送機構とその下方に直交配置された回収用傾斜コンベアとの間であって該コンベアの上流側に所定の制御ローラを配置するとともに、該制御ローラを前記生板の切断位置鉛直下方に位置決めし、前記生板から切断された切断片を前記制御ローラに掛けた上で前記回収用傾斜コンベアで搬送回収するようにしてもよい。

このようにすると、生板から切断された切断片のうち、回収用傾斜コンベアの上流側に位置する切断片は、回収用傾斜コンベアに載せられて搬送回収される際、コンベアベルトと切断片との間に摩擦力が作用することによって回収用傾斜コンベアから引張力を受けるが、かかる引張力は、上述した制御ローラによって切断片に斜め下方に作用せず、鉛直下方に作用する。

従来においては、斜め下方への引張力によって、すでに切断された生板の見切り面に切断片が擦りつけられるように作用して層間剥離を引き起こし、それが原因で、スラグ石膏ボードの強度特性を低下させていたが、上述した構成によれば、すでに切断された生板の見切り面に外力が作用することがなくなり、生板の積層状態に悪影響が及ぶ懸念がなくなる。

また、養生は蒸気養生とし、５０〜７０゜Ｃまで２〜３゜Ｃ／ｈの昇温速度で昇温し、次いで、到達した温度を１６時間以上保持するようにしてもよい。

かかる構成によれば、より品質の高いスラグ石膏ボードを製造することができる。なお、上述した数値範囲としたのは、５０゜Ｃ未満では、反応が促進しないため強度発現が起こらず、７５゜Ｃ以上では、板内温度が不安定となり冷却時に割れが発生し易くなるからである。また、保持時間が１６時間未満では、硬化反応時間が不足し強度が不足するからである。

以下、本発明に係る耐力壁構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る耐力壁構造を一階に適用した例で示した正面図である。同図でわかるように、本実施形態に係る耐力壁構造２１は、スラグ石膏ボード１２を耐力面材とし、該耐力面材を釘やビス等を用いた留付けによって矩形状木造軸組１３に貼り付けてある。

矩形状木造軸組１３は、下段横架材としての土台１４、３本の柱１５及び該柱に架け渡される上段横架材としての梁１６で構成してあり、二枚のスラグ石膏ボード１２，１２を横に並べて貼り付けてある。

さらに詳細に説明すると、同図左側のスラグ石膏ボード１２は、その左側縁部を左側の柱１５の側面に、右側縁部を中央の柱１５の側面に、下方縁部を土台１４にそれぞれ留め付けてあり、同図右側のスラグ石膏ボード１２は、その右側縁部を右側の柱１５の側面に、左側縁部を中央の柱１５の側面に、下方縁部を土台１４にそれぞれ留め付けてある。そして、各スラグ石膏ボード１２，１２の上縁については、柱１５，１５間に挟み込まれるように水平に設置された２本の受け材１７，１７にそれぞれ留め付けてある。なお、かかる受け材１７は、気密材としても機能する。

ここで、本実施形態では、スラグ石膏ボード１２の高さを、土台１４の天端と梁１６の下端との離間高さよりも短くするとともに、該スラグ石膏ボードをその上縁が梁１６の下端よりも下方に位置するように矩形状木造軸組１３に貼り付けてある。スラグ石膏ボード１２は、例えば幅９１０ｍｍ、高さ２，４２０ｍｍ、厚さ１２．５ｍｍとすることができる。ちなみに、図１の場合、スラグ石膏ボード１２の上縁と梁１６の下端との間隔を２７４．５ｍｍとすると、上部空き比率は、２７４．５／（２７４．５＋２，４２０）＝１０％となる。

ここで、スラグ石膏ボード１２は、所定のスラリーを抄造法で成型してなり、かかるスラリーは、その固形分をスラグ、二水石膏、軽量骨材、マイカ、セメント、パルプ質、補強繊維、無機混和材及びリサイクル材で構成とするとともに、抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％とし、かかるスラリーを抄造法の一つである丸網抄造法で成型してある。

スラグは、例えば高炉水砕スラグを用いることが可能であり、そのブレーン値は、３５００〜９０００ｃｍ²／ｇであるのが好ましく、４０００〜８０００ｃｍ²／ｇであるのが更に好ましい。

なお、スラリー中の水については、固形分濃度が３．５〜５質量％となるようにその量を調整する。

スラリーにおけるスラグの配合割合は、１７〜２２質量％、望ましくは１７〜２１質量％とする。これは、２２質量％を越えると、寸法変化率、特に膨張率が大きくなるとともに、柔軟性（靭性）に欠けるため、脆性的性状を示して亀裂が発生しやすくなり、所望の壁倍率が得られないからであり、１７質量％を下回ると、所望の強度を得られないからである。

二水石膏は、天然石膏、リン酸石膏、排煙脱硫石膏、焼石膏及び石膏ボード解体材からの石膏から適宜選択することが可能であり、例えば、リン酸石膏を用いることができる。なお、石膏のpHは５以上、粒径５０μｍ以下とする。

スラリーにおける二水石膏の配合割合は、１５〜２０質量％とする。これは、かかる範囲外であると、反応性が低いため硬化が進まず、強度上の安定性が得られないからである。なお、２５質量％を越えると寸法変化率、特に収縮率が大きくなってしまう。

軽量骨材は、パーライト、シラスバルーン、珪藻土、ゾノトライト、トバモライト及び焼却灰等から適宜選択することが可能であり、例えばパーライトを用いることができる。かかる軽量骨材は、見かけ比重が０．０８〜０．１３、篩目開き０．６ｍｍパスのものが望ましい。

スラリーにおける軽量骨材の配合割合は、１４〜２０質量％とする。これは、２０質量％を上回ると、成型時に浮いてしまい、成型物の剥離を助長したり性能が安定しないからであり、１４質量％未満、特に１２質量％未満であると、目標とする所定の低比重が得られないからである。

マイカは、マスコバイト（白色雲母）、フロコバイト（金色雲母）等から適宜選択することが可能であり、アスペクト比が４５〜８０、フレーク径が８０〜３４０μｍ、見かけ比重が０．２５〜０．３０であるのが望ましい。かかるマイカは、例えばマスコバイト（アスペクト比６５、フレーク径２３０μｍ）を用いることができる。

スラリーにおけるマイカの配合割合は、８〜１７質量％、望ましくは１０〜１７質量％とする。これは、１０質量％未満、特に８質量％未満であると、マイカによる耐力補強、寸法安定性、耐衝撃性向上等の効果が得られにくいからであり、１７質量％、特に２０質量％を上回ると、フレークが大きい場合、剥離現象を起こしやすく、耐力壁としての性能が不安定になるからである。

セメントは、普通ポルトランドセメント、早強セメント、白色セメント、高炉セメント、膨張セメント、フライアッシュセメント等から適宜選択することが可能であり、例えば普通ポルトランドセメントを用いることができる。

スラリーにおけるセメントの配合割合は、５〜６質量％とする。これは、６質量％、特に１０質量％を越えると寸法変化率、特に膨張率が大きくなるとともに、柔軟性（靭性）に欠けるため、脆性的性状を示して亀裂が発生しやすくなり、所望の壁倍率が得られないからであり、５質量％未満では、所望の強度を得られないからである。

パルプは、新聞古紙、クラフトパルプ、亜硫酸パルプ、合成パルプ等から適宜選択することが可能であり、例えば、クラフトパルプを用いることができる。

スラリーにおけるパルプ質の配合割合は、５〜７質量％、望ましくは５〜６質量％とする。これは、５質量％、特に４質量％未満であるとスラリー中の材料分離が起きやすく品質のバラツキが発生するからであり、７質量％を越えると収縮率が大きくなり、不燃性能が得られなくなるからである。

補強繊維は、耐アルカリガラス繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウール、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アタパルジャイト、ワラストナイト等から適宜選択することが可能であり、繊維状態では、径が８〜１２μｍで且つ長さが３〜１８ｍｍであるが好ましく、粉体状態では、平均径が１００μｍ以下が好ましい。本実施形態にかかる補強繊維としては、たとえばガラス繊維（径１０μｍ、長さ１２ｍｍ）を用いることが可能である。

スラリーにおける補強繊維の配合割合は、５〜８質量％、望ましくは５〜６質量％とする。これは、８質量％を上回ると、製造過程で積層剥離が生じ、所望の性能を得ることができないからであり、５質量％を下回ると、抄上げ工程における固形分の定着性が悪化するからである。

無機混和材は、例えば、消石灰、生石灰、水酸化ナトリウム、シリカフラワー等のアルカリ助剤から適宜選択することが可能であり、平均粒径は、３０μｍ以下が好ましい。かかる無機混和材としては消石灰を用いることができる。

スラリーにおける無機混和材の配合割合は、１〜２質量％とする。これは、２質量％、特に３質量％を上回っても、高アルカリによる反応促進効果が増大しないからであり、１質量％未満では、同効果が得られないからである。

リサイクル材は、丸網抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成してある。

スラリーにおけるリサイクル材の配合割合は、１１〜１６質量％、望ましくは１３〜１６質量％とする。これは、１６質量％を越えると、積層剥離が生じるとともに、寸法安定性が悪くなるからであり、１１質量％を下回ると、再利用効果が低下するからである。

本実施形態に用いるスラグ石膏ボード１２は、乾燥工程後の含水率を２〜１０％としてある。これは、１０％を上回ると、耐力壁としての強度を確保するのが難しくなるとともに施工後において乾燥収縮し反りが生じるなどの不具合が発生するからであり、２％未満であると、施工時に割れが生じたり吸湿しやすくなるからである。

次に、本実施形態に用いるスラグ石膏ボード１２を丸網抄造法を用いて製造する手順を説明する。なお、抄造機を用いた丸網抄造方法の基本的手順についてはすでに広く知られているので、本実施形態では、公知に係る手順を随時省略しながら説明する。

図２は、かかる製造方法の手順を示したフローチャートである。

同図でわかるように、まず、上述した組成で混合されたスラリーをバット内に貯留し、次いで、バット内にその下方部分を横向きに沈められたシリンダを回転させることでバット内のスラリーを引き上げ、次いで、シリンダの回転にあわせて該シリンダに当接しつつ周回している無端状のフェルトベルトにスラリーを連続的に抄き上げる（ステップ１０１）。

ここで、スラリーの抄上げと並行して、ナッシュと呼ばれる吸引脱水装置を用いてフェルトベルトの裏側からスラリーを脱水し、後述するメーキングロールに巻回される程度に含水比を落とす。

次に、フェルトベルトの先端近傍にて該フェルトベルトに当接しながらその周回速度に合わせて回転しているメーキングロールにフェルトベルトに付着したスラリーを移し、該スラリーを所望の層数だけ該メーキングロールの周面に積層する（ステップ１０２）。

所望の層数だけスラリーを積層させたならば、メーキングロールに設置されたピアノ線で積層されたスラリーをロール軸線に沿って切開する（ステップ１０３）。

このようにすると、切開されたスラリーは、生板として生板搬送機構の上に平板状に拡がる。

次に、生板搬送機構で搬送中の生板を従来通り、長さ方向に切断するとともに、幅方向についてはウォータジェットで両側縁部を切断するが、本実施形態では、生板切断工程において生板の幅方向両縁部を切断する際、図３に示すように、生板搬送機構１とその下方に直交配置された回収用傾斜コンベア２との間であって該コンベアの上流側に制御ローラ３を配置するとともに、該制御ローラを生板４における切断位置５の鉛直下方に位置決めし、生板４から切断された切断片６ａを制御ローラ３に掛けた上で回収用傾斜コンベア２で搬送回収する（ステップ１０４）。

このようにすると、生板４から切断される切断片６ａ，６ｂのうち、回収用傾斜コンベア２の上流側に位置する切断片６ａは、回収用傾斜コンベア２に載せられて搬送回収される際、コンベアベルトと切断片６ａとの間に摩擦力が作用することによって回収用傾斜コンベア２から引張力を受けるが、かかる引張力は、上述した制御ローラ３によって切断片６ａに斜め下方に作用せず、鉛直下方に作用する。

従来においては、図４に示すように、斜め下方への引張力によって、すでに切断された生板の見切り面に切断片が擦りつけられるように作用して層間剥離を引き起こし、それが原因で、スラグ石膏ボードの強度特性を低下させていたが、本実施形態によれば、すでに切断された生板４の見切り面に外力が作用することがなくなり、生板４の積層状態に悪影響が及ぶ懸念がなくなる。

生板を長さ方向及び幅方向に切断したならば、次に、該生板を蒸気養生する（ステップ１０５）。かかる蒸気養生は、５０〜７０゜Ｃまで２〜３゜Ｃ／ｈの昇温速度で昇温し、次いで、到達した温度を１６時間以上保持する。

これは、５０゜Ｃ未満では、反応が促進しないため強度発現が起こらず、７５゜Ｃ以上では、板内温度が不安定となり冷却時に割れが発生し易くなるからである。また、保持時間が１６時間未満では、硬化反応時間が不足し強度が不足するからである。

蒸気養生が終了したならば、次に、乾燥工程後の含水率が２〜１０％となるように乾燥室で乾燥させる（ステップ１０６）。

次に、製品としての寸法精度を確保すべく、乾燥処理が終わったスラグ石膏ボードを裁断する（ステップ１０７）。ここで、裁断工程で生じた粉砕物は、リサイクル材として、スラリーの原料として再利用する。

以上説明したように、本実施形態に係る耐力壁構造２１によれば、スラグ石膏ボード１２の上縁と梁１６の下端との間に開口２２が形成されることとなり、かかる開口２２を天井裏に連通させることによって、ダクト、配管、配線等を挿通するスペースとして利用することが可能となる。

そのため、設備計画が拘束されて自由度が低下するといった懸念がなくなる。

また、本実施形態に係る耐力壁構造２１によれば、強度特性に優れたスラグ石膏ボード１２を用いるため、梁１６との間に開口を設けても、壁倍率が約２．５と十分な強度をもつ耐力壁を構築することが可能となる。なお、嵩比重が０．８前後と軽量であるため、作業性にも優れる。

また、本実施形態に係る耐力壁構造２１によれば、それに用いるスラグ石膏ボード１２を製造する際、生板４から切断される切断片６ａ，６ｂのうち、回収用傾斜コンベア２の上流側に位置する切断片６ａは、回収用傾斜コンベア２に載せられて搬送回収される際、コンベアベルトと切断片６ａとの間に摩擦力が作用することによって回収用傾斜コンベア２から引張力を受けるが、かかる引張力は、上述した制御ローラ３によって切断片６ａに斜め下方に作用せず、鉛直下方に作用する。

そのため、すでに切断された生板４の見切り面に外力が作用することがなくなり、生板４の積層状態に悪影響が及ぶ懸念がなくなり、かくして強度特性に優れたスラグ石膏ボード１２となる。

本実施形態では、矩形状木造軸組を一階を例として説明したが、かかる矩形状木造軸組を二階以上の上階に適用する場合には、該矩形状木造軸組は、下段横架材としての梁や胴差し、一対の柱及び該柱に架け渡される上段横架材としての梁、胴差しあるいは軒桁で構成されることになる。

また、本実施形態では、耐力面材としてスラグ石膏ボード１２を使用したが、本発明に係る耐力面材はこれに限定されるものではなく、構造用合板、パーティクルボード、ハードボード、硬質木片セメント板、フレキシブル板、石綿パーライト板、石綿けい酸カルシウム板、炭酸マグネシウム板、パルプセメント板、石膏ボードなどから適宜選択することが可能であり、特に、構造用合板やパーティクルボードは、強度特性に優れるため、上段横架材との間に開口を設けても、所定の壁倍率を確保可能であり、本発明の耐力面材に適したボードであると言える。

本実施形態に係る耐力壁構造の実証試験を行ったので、以下に説明する。なお、本実施形態で用いるスラグ石膏ボード自体の性能評価を説明する関係上、該スラグ石膏ボードを上段横架材まで貼り上げた実証試験について、まず説明を行い、次に、本実施形態に係る耐力壁構造の実証試験について説明する。
スラグ石膏ボードの試験条件は以下の通りである。
（１）原材料
スラグ：高炉水砕スラグ（ブレーン値４０００ｃｍ²／ｇ）
二水石膏：リン酸石膏
軽量骨材：パーライト
マイカ：マスコバイト（アスペクト比６５，フレーク径２３０ｍ）
セメント：普通ポルトランドセメント
パルプ：クラフトパルプ
補強繊維：ガラス繊維（径１０μｍ、長さ１２ミリ）・アタパルジャイト
無機混和材：消石灰
リサイクル材：同質品の粉砕粉
（２）製造方法
製法を丸網抄造とし、メーキングロールへの積層（巻取り）により生産した。
（３）試験方法
(a)嵩比重、曲げ強度、寸法変化率（収縮率、膨張率）
JIS A 5430 繊維強化セメント板に準ずる。
但し、曲げ強度用サイズはスパン１５０ｍｍ、巾１００ｍｍ、長さ２００ｍｍ。
(b)防火材料試験
コーンカロリーメーターによる２０分間の不燃性能試験。
判定基準は以下の通り。
総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２を越えない。
２００ｋＷ／ｍ^２を越える発熱速度が１０秒を超えて継続しない。
(c)釘の側面抵抗試験
ASTM D1037(LATERAL NAIL RESISTANCE TESTS)に準ずる。
倍率試験（壁面内せん断試験）は、水平方向から躯体に正負の荷重を掛け変形させ、耐力面材の変位に対する耐力と外観を観察し評価する。釘側面抵抗試験は、上記の水平力に対しどの程度耐えうるかを釘を貫通させ、この釘を引張する試験であり、耐力面材の木口に剥離や欠け等なければ、この釘側面抵抗試験と壁倍率試験には相関傾向がある。
(d)釘頭貫通試験
ASTM D1037(LATERAL NAILHEAD PULL-THROUGH TESTS)に準じる。
壁倍率試験（壁面内せん断試験）での耐力面材の破壊状況は、クラック・割れ、剥離、パンチアウト等あるが、釘頭貫通試験値が高いと、これらの固定物の頭部が抵抗し耐力面材の前に出ようとする反りを抑えられる。
（４）試験体の配合比率及び試験結果
試験体の配合比率及び試験結果を表１に示す。

なお、同表中の判定基準に関し、嵩比重０．８５以下を一次合格とし、更に軽量化を進めて嵩比重０．８以下を最終合格とした。これを判定１と呼び、一次合格、２次合格をそれぞれ一重丸、二重丸で示した。

次に、壁倍率（実験値）３．５７倍以上を一次合格とし、更に耐力を向上させ、壁倍率４．０倍以上を最終合格とした。これを判定２と呼び、一次合格、２次合格をそれぞれ一重丸、二重丸で示した。

判定１，２とも一次合格である場合を総合判定欄で一重丸で、判定１，２とも最終合格である場合を二重丸で示した。

表１でわかるように、試験体No.１は、高炉水砕スラグ等が本実施形態の配合範囲から外れており、その結果、嵩比重が０．９９と重くなっていることがわかる。また、試験体No.２は、セメントやパルプが本実施形態の配合範囲から外れているとともに、含水率が１０％を越えた結果、嵩比重がまだ十分小さくなっていない。試験体No.６〜９は、配合比率は満たしているとともに、含水率を満たしているものもあるが、生板の幅方向両縁部を切断する際の不具合のため、耐力壁としての強度の指標である壁倍率は、２．９〜３．６程度と不十分であることがわかる。

それに対し、試験体No.３〜５は、配合比率及び含水率を満たしており、総合判定としても良好な結果を得た。ここで、これらの試験体では、生板の幅方向縁部を切断する際の改良がなされていないが、上述の条件を満足すれば、耐力壁として良好な結果が得られる可能性があることを示している。

一方、試験体No.１０〜１２は実施形態のステップ１０４で説明したように、生板切断工程において生板の幅方向両縁部を切断する際、生板から切断された切断片を制御ローラに掛けた上で回収用傾斜コンベアで搬送回収して製造されたものである。

このように、生板の幅方向縁部を切断する際の改良がなされた試験体No.１０〜１２は、配合比率及び含水率を満たしていることとも相まって、壁倍率が４を上回り、耐力面材としてきわめて良好な結果が得られることがわかる。

壁倍率を算出するにあたっては、建築基準法施工令第４６条第４項表１の（八）に基づく木造軸組耐力壁の試験方法に準拠した。

図５は、スラグ石膏ボードを上段横架材である梁まで貼り上げた耐力壁構造の壁倍率を算出する加力試験装置を示した正面図であり、上述した各試験体は、幅９１０ｍｍ、高さ２，７３０ｍｍ、厚さ１２．５ｍｍにそれぞれ成型してあり、かかる試験体を二枚用意した上、これらを、１０５ｍｍ×１０５ｍｍの土台とその上に１，８２０ｍｍの柱心間隔で立設された１０５×１０５ｍｍの一対の柱と該一対の柱に架け渡された１０５×１８０ｍｍの梁とからなる矩形状木造軸組に横に並べて留め付けてある。

図６は、本実施形態に係る耐力壁構造２１の壁倍率を算出する加力試験装置を示した正面図である。かかる加力試験装置を用いて試験体No.１０の壁倍率を算出したところ、３．２２となった。

したがって、スラグ石膏ボードで通常用いる低減係数（０．７８）をそのまま乗じたとしても壁倍率は２．５１となる。したがって、スラグ石膏ボード１２を壁の両面に貼り付ければ、壁倍率の上限値である５を確保することが可能となる。

なお、試験体No.１０は、幅９１０ｍｍ、高さ２，４２０ｍｍ、厚さ１２．５ｍｍに成型してあり、かかる試験体を二枚用意した上、これらを、１０５ｍｍ×１０５ｍｍの土台とその上に９１０ｍｍの柱心間隔で立設された１０５×１０５ｍｍの３本の柱と該柱に架け渡された１０５×１８０ｍｍの梁とからなる矩形状木造軸組に横に並べて留め付けてある。なお、上部空き比率は、実施形態と同様、１０％である。

本実施形態に係る耐力壁構造２１を示した正面図。本実施形態に用いるスラグ石膏ボードの製造方法の手順を示したフローチャート。制御ローラを設けた場合の切断片の搬送回収の様子を示した図。制御ローラを設けない場合の切断片の搬送回収の様子を示した図。壁倍率を算出するための加力試験装置を示した正面図。壁倍率を算出するための加力試験装置を示した正面図。

Claims

下段横架材、上段横架材及び一対の柱で構成された矩形状木造軸組に所定の耐力面材を貼り付けてなる耐力壁構造において、
前記耐力面材の高さを、前記下段横架材天端と前記上段横架材下端との離間高さよりも短くするとともに、該耐力面材をその上縁が前記上段横架材の下端よりも下方に位置するようにかつその左右縁部が前記一対の柱にそれぞれ留め付けられその下縁が前記下段横架材に留め付けられるように前記矩形状木造軸組に貼り付け、前記耐力面材を、所定のスラリーを抄造法で成型したスラグ石膏ボードで構成するとともに、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％（但し、５質量％を除く）、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％としたことを特徴とする耐力壁構造。
下段横架材、上段横架材及び一対の柱で構成された矩形状木造軸組に所定の耐力面材を貼り付けてなる耐力壁構造において、
前記耐力面材の高さを、前記下段横架材天端と前記上段横架材下端との離間高さよりも短くするとともに、該耐力面材をその上縁が前記上段横架材の下端よりも下方に位置するようにかつその左右縁部が前記一対の柱にそれぞれ留め付けられその下縁が前記下段横架材に留め付けられるように前記矩形状木造軸組に貼り付け、前記耐力面材を、所定のスラリーを抄造法で成型したスラグ石膏ボードで構成するとともに、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％（但し、８質量％を除く）、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％としたことを特徴とする耐力壁構造。
前記マイカのアスペクト比を４５〜８０、フレーク径を８０〜３４０μｍ、見かけ比重を０．２５〜０．３０とした請求項１又は請求項２記載の耐力壁構造。
前記抄造法における養生工程を蒸気養生とするとともに、該蒸気養生において、５０〜７０゜Ｃまで２〜３゜Ｃ／ｈの昇温速度で昇温し、次いで、到達した温度を１６時間以上保持する請求項１又は請求項２記載の耐力壁構造。
所定の耐力面材を矩形状木造軸組に貼り付けてなる耐力壁構造において、
前記耐力面材の高さを、前記矩形状木造軸組を構成する下段横架材天端と上段横架材下端との離間高さよりも短くするとともに、該耐力面材をその上縁が前記上段横架材の下端よりも下方に位置するように前記矩形状木造軸組に貼り付けてなり、前記耐力面材を、所定のスラリーを抄造法で成型したスラグ石膏ボードで構成するとともに、前記スラリーの組成を、スラグ１７〜２２質量％、二水石膏１５〜２０質量％、軽量骨材１４〜２０質量％、マイカ８〜１７質量％、セメント５〜６質量％、パルプ質５〜７質量％、補強繊維５〜８質量％、無機混和材１〜２質量％、リサイクル材１１〜１６質量％とするとともに、該リサイクル材を前記抄造法における乾燥後の裁断工程で生じた粉砕物で構成し、前記抄造法における乾燥工程後の含水率を２〜１０％とし、前記抄造法における生板切断工程において生板の幅方向両縁部を切断する際、生板搬送機構とその下方に直交配置された回収用傾斜コンベアとの間であって該コンベアの上流側に所定の制御ローラを配置するとともに、該制御ローラを前記生板の切断位置鉛直下方に位置決めし、前記生板から切断された切断片を前記制御ローラに掛けた上で前記回収用傾斜コンベアで搬送回収することを特徴とする耐力壁構造。