JP6491603B2 - コンクリート瓦およびその成形材料 - Google Patents
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Description
本発明はまた、そのようなコンクリート瓦を形成可能な成形材料を提供することを目的とする。
本発明はさらにまた、そのような成形材料を用いてコンクリート瓦を製造する製造方法を提供することを目的とする。
前記瓦本体部は、非型成形により硬化された上面と、型成形により硬化された下面と、側面部とを備え、前記側面部の少なくとも一辺に切断端面を有しており、前記瓦本体部では、その厚み方向全体にわたって、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種で構成される耐アルカリ性繊維が実質的に繊維含有粒状体として存在していない状態で分散しており、
30mm×150mmの切出片の曲げ強度が6N/mm2以上であるコンクリート瓦である。
前記供給された成形材料を、ホッパの下方から、複数の隣接したパレットに対して充填する充填工程と、
前記充填された成形材料を、ローラおよびスリッパにより圧縮し、前記隣接したパレット上に連続した帯状体を形成する圧縮工程と、
前記帯状体を切断刃で切断し、個別のパレット上に、個別の生状態の瓦を形成する切断工程と、
を少なくとも備える。
また、本発明では、特定の成形材料を用いることにより、軽量で強度に優れるコンクリート瓦を製造することが可能である。
本発明の第1の構成は、前記瓦本体部は、非型成形により硬化された瓦表面と、型成形により硬化された瓦裏面と、側面部とを備える瓦本体部を備えるコンクリート瓦である。
図1は、本発明の一実施形態に係るコンクリート瓦を説明するための概略正面図であり、図2は、前記コンクリート瓦を説明するための概略断面図である。
図1に示すように、このコンクリート瓦は、半筒状の瓦本体部2を有し、瓦本体部2は、上面3および下面5と、切断端面1を有している。上面3は、非型成形により硬化された瓦表面であり、例えば、成形ローラおよびスリッパにより圧縮されて成形されている。下面5は、型成形により硬化された瓦表面であり、例えば、ローラ/スリッパ方式においてパレットと称される型により成形されている。
また、コンクリート瓦を製造する際に切断されて形成された切断端面1は、その切断表面の少なくとも一部に、切断に由来する粗面形状を有していてもよい。
より詳細には、粗面形状は、成形材料が、例えば鈍端を有する切断手段により切断される(すなわち押し切られる)ことによって形成される粗面形状であり、このような粗面形状は、主として成形材料が切断面において圧縮される際に凝集してできるものである。なお、後述する繊維含有粒状体に由来する凸部は、周りの成形材料と完全には一体化せず、周囲の成形材料との間に少なくとも一部の空隙を有する硬化物として存在しているため、粗面形状と、繊維含有粒状体に由来する凸部とは、目視により、区別することが可能である。
例えば、図3は、F形瓦であるコンクリート瓦を説明するための概略正面図である。このコンクリート瓦は、少なくとも一辺に切断端面11を有する略方形状の瓦本体部12と、この瓦本体部12の上面13に設けられた重ね合わせ部14と、この瓦本体部12の下面15に設けられた被重ね合わせ部16と、を備えている。また、コンクリート瓦を製造する際に切断されて形成された切断端面11は、その切断表面に、切断に由来する粗面形状を有している。
本発明の別の構成に係るコンクリート瓦の製造方法では、コンクリート瓦は、所定の成形材料を、ローラ/スリッパ方式を利用することにより製造でき、具体的には、製造方法は、成形材料を、ローラ/スリッパ式押出装置のホッパへ供給する供給工程と、
前記供給された成形材料を、ホッパの下方から、複数の隣接したパレットに対して充填する充填工程と、
前記充填された成形材料を、ローラおよびスリッパにより圧縮し、前記隣接したパレット上に連続した帯状体を形成する圧縮工程と、
前記帯状体を切断刃で切断し、個別のパレット上に、個別の生状態の瓦を形成する切断工程と、
を少なくとも備えている。
さらに、パレットが移動可能である限り、パレットの移動手段としては、特に限定されず、ここに例示した移動手段以外のものであっても使用することが可能である。
本発明の別の構成に係るコンクリート瓦を製造するための成形材料は、セメント、骨材、耐アルカリ性繊維、水を少なくとも含んでおり、水セメント比(W/C)が、質量%として20〜50%程度であり、好ましくは20〜45%(例えば、35〜45%)、より好ましくは20〜40%(例えば、35〜40%)であってもよい。また、この成形材料では、耐アルカリ性繊維が、成形材料中に実質的に繊維含有粒状体として存在していない。ここで、耐アルカリ性繊維が成形材料で実質的に繊維含有粒状体として存在しない場合、この成形材料から製造された瓦をランダムな箇所で切断した際に、その切断面において、円相当径3mm以上(好ましくは5mm以上、特に10mm以上)を有する繊維含有粒状体がその切断面において観察できないことから確認することが可能である。なお、その詳細な評価方法については、後述する実施例に記載されている。
このような繊維は、前述したコンクリート瓦を製造するために、有用である。これらのうち、コンクリート補強性を有しつつ、低コストで製造できる観点から有利に使用でき、セメントとの接着性が良好である観点から、特にPVA系繊維が好ましい。
砂類としては、例えば、川砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、鉱滓、ガラス砂、鉄砂、灰砂、炭酸カルシウム、人工砂等の砂類が挙げられる。
例えば、層状ケイ酸塩の一種であるマイカの主成分はSiO2、Al2O3、K2O及び結晶水である。好ましいマイカとしては、マスコバイト(白色雲母)、フロコバイト(金色雲母)などが挙げられる。
層状ケイ酸塩を耐アルカリ性繊維と組み合わせることにより、互いに補強しあうことによりコンクリート瓦の各種強度的特性を向上させることができる。
少なくともセメント、骨材、および水を混合して、混合物を調製する混合工程と、
前記混合物に対して、耐アルカリ性繊維を投入し、前記耐アルカリ性繊維が実質的に繊維含有粒状体として存在していない状態で分散させる分散工程と、
を少なくとも行ってもよい。
また、分散工程では、成形材料中で、耐アルカリ性繊維が実質的に繊維含有粒状体として存在していない状態で分散することが出来る限り、さまざまな方法により繊維の分散を行うことが可能である。
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法(8.5.1)」に準じて評価した。
5枚の瓦につき、それぞれの瓦の上面からの投影面積および重量を測定した。そして、それぞれの面積および重量を合計し、その合計重量を合計面積で除することにより、瓦重量(kg/m2)を算出した。
(表面部分における繊維含有粒状体に由来する凸部の有無)
瓦本体部の上面部分において、繊維含有粒状体に由来する凸部の有無を目視により確認する。また、凸部が存在する場合、凸部を含む面で瓦を切断し、円相当径10mm以上を有する繊維含有粒状体が凸部内に存在する場合、繊維含有粒状体由来の凸部であると判断する。判断基準として、円相当径10mm以上の繊維含有粒状体が1つでも存在すると不良(×)、円相当径3mm以上10mm未満の繊維含有粒状体が1つでも存在すると並(△)、繊維含有粒状体が円相当径3mm未満の場合は良(○)とした。なお、凸部の確認は、ランダムに選んだ瓦10枚を対象にして行い、そのうちの1つでも凸部が確認された場合、凸部があるものとして扱う。
瓦をランダムな箇所で切断した際に、その切断面において、円相当径10mm以上を有する繊維含有粒状体が存在するか否かを目視により確認する。判断基準として、円相当径10mm以上の繊維含有粒状体が1つでも存在すると不良(×)、円相当径3mm以上10mm未満の繊維含有粒状体が1つでも存在すると並(△)、繊維含有粒状体が円相当径3mm未満の場合は良(○)とした。なお、繊維含有粒状体の確認は、ランダムに選んだ瓦10枚を対象にして行い、そのうちの1つでも繊維含有粒状体が確認された場合、繊維含有粒状体があるものとして扱う。なお、繊維含有粒状体は、繊維凝集体に由来するためか、周りの成形材料と一体化せず、周囲の成形材料との間に空隙を有する硬化物として存在しているため、目視による確認が可能である。
重ね合わせ部と被重ね合わせ部と重ね合わせ、両者が重なり合う状態を目視により観察する。両者の間に10mm以上の隙間が存在せずに係合する場合、実質的にすきまなく重ね合わせることができるものとして判断する。判断基準として、重ね合わせ部の溝が均一に成形されている場合は良(○)、溝自体は途切れないも溝高さが不均一の場合は並(△)、一部でも溝が形成されない場合は不良(×)とした。なお、係合状態については、ランダムに選んだ瓦10枚の重ね合わせ部を対象にして行い、そのうちの1つでも隙間が確認された場合、隙間があるものとして扱う。
瓦より、長さ約150mm、幅約50mmの短冊状切り出し試験片を瓦1枚あたり3体切出した。その後、試験片の測定時の含水率を一定に調整するため、切出した試験片を40℃に調整した乾燥機にて72時間乾燥処理した。曲げ強度の測定方法は、JISA1408に準じて測定した。曲げ強度の測定条件は、島津社製オートグラフAG5000‐Bにて、試験速度(戴荷ヘッドスピード)2mm/分、中央戴荷方式で曲げスパン100mmで測定した。
EN491:2011に準じ、試験速度(戴荷ヘッドスピード)500N/分にて、瓦曲げ試験を行った。この試験により得られた曲げ荷重値をEN490規格に照らし、合格しているか否かを判定した。
JIS A 1408を参考に、対辺単純支持、スパン200mm、ボール質量1.05kg、落下高さ30cmにて、落球試験を実施した。1水準あたり3枚試験し、1枚でも実質的に分断破壊された場合は不合格とした。ここで実質的に分断破壊されないとは、瓦が完全に破壊されて2つ以上の大きな断片(各断片の体積は破壊前の瓦全体の体積の20%以上)に分かれないことを意味しており、亀裂破壊による表面破壊、表面の欠けによる小さな断片の欠損は、「実質的に分断破壊されない」という用語には含まれない。
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法(8.5.1)」に準じて平均繊維長を算出し、平均繊維径との比により繊維のアスペクト比を評価した。なお、平均繊維径については、無作為に単繊維を1本ずつ取り出し、繊維の長さ方向の中央部における繊維径を光学顕微鏡を用いて実測し、合計100本について測定した平均値を平均繊維径とした。
瓦より、長さ約150mm、幅約50mmの短冊状切り出し試験片を瓦1枚あたり3体切出し、各々の寸法を測定することで、各テストピースの体積を算出した。その後、各切り出し片を100℃乾燥機内で24時間乾燥した後、各質量を別途測定した。その後、以下式により、各切り出し片の比重を算出後、平均値を算出し、瓦の比重とした。
比重(g/cm3)=切り出し片質量(g)/切り出し片体積(タテ×ヨコ×高さ)(cm3)
100L容量のプラネタリーミキサーを用いて、普通ポルトランドセメント(33.3質量部)、細骨材S1として海砂(63.2質量部),機能性骨材S2としてマイカ(重量平均フレーク径:300μm、2.5質量部)を配合し、1分間ドライブレンドした後、水を添加し、1分間混練し、水セメント比(W/C)=38質量%、骨材(S)/セメント(C)比=2/1のセメント系混合物を得た。その後、この混合物に対し、対向して配設された回転ギアの間を通過させて解した表1に示す繊維をそれぞれ表1に示す割合で投入して2分間混練し、コンクリート瓦成形材料を得た。
この成形材料を、ローラ/スリッパ式押出装置のホッパに投入し、平瓦用の金属性パレット上に材料を押出し、次いで、その材料をスリッパで圧縮して、パレットに成形材料を充てんした。次いで、切断刃でパレットの前後端を切断し、寸法422mm×333mm×約10mmの平瓦を製造した。これらの瓦を養生槽に移し、50℃、RH100%で18時間硬化させ、硬化後瓦を金属性パレットから取り出し、20℃RH85%中で29日さらに養生を実施した。得られた瓦の性質を、表1に示す。
繊維の添加量を0.5wt%にする以外は、実施例1と同様にしてコンクリート瓦を得た。得られた瓦の性質を、表1に示す。
繊維を用いない以外は、実施例1と同様にしてコンクリート瓦を得た。得られた瓦の性質を、表1に示す。
骨材として、細骨材の15質量%を、軽量骨材である太平洋セメント(株)製イースフィアーズに置換し、繊維を用いない以外は、実施例1と同様にしてコンクリート瓦を得た。得られた瓦の性質を、表1に示す。
繊維の種類および添加量を表1に示すように変更する以外は、実施例1と同様にしてコンクリート瓦を得た。得られた瓦の性質を、表1に示す。
繊維を予め解さない以外は、実施例1と同様にしてコンクリート瓦を得た。得られた瓦の性質を、表1に示す。
一方、比較例1では、繊維を有していないため、切断片の曲げ強度試験、瓦曲げ試験、落球試験のいずれにおいても、不十分である。
比較例2では、軽量骨材を用いて、軽量化を達成しているものの、繊維を有していないため、切断片の曲げ強度試験、瓦曲げ試験、落球試験のいずれにおいても、不十分である。
比較例3では、繊維の添加量が多すぎるために、瓦内部において繊維が凝集し、集合体を形成してしまうためか、外観性に劣るとともに、切断片の曲げ強度試験および瓦曲げ試験で十分な強度を示していない。
比較例4では、繊維のアスペクト比が大きすぎるために、瓦内部において繊維が凝集し、集合体を形成してしまうためか、外観性に劣るとともに、切断片の曲げ強度試験および瓦曲げ試験で十分な強度を示していない。
比較例5では、繊維含有粒状体が存在しているため、外観性に劣るとともに、切断片の曲げ強度試験および瓦曲げ試験で十分な強度を示していない。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
Claims (14)
- 瓦本体部を備えるコンクリート瓦であって、
前記瓦本体部は、非型成形により硬化された上面と、型成形により硬化された下面と、側面部とを備え、前記側面部の少なくとも一辺に切断端面を有しており、
前記瓦本体部では、その厚み方向全体にわたって、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種で構成される耐アルカリ性繊維が実質的に繊維含有粒状体として存在していない状態で分散しており、
30mm×150mmの切出片の曲げ強度が6N/mm2以上であるコンクリート瓦。 - 請求項1に記載のコンクリート瓦において、瓦本体部の表面部分が、繊維含有粒状体に由来する凸部を実質的に有していないコンクリート瓦。
- 請求項1または2に記載のコンクリート瓦において、瓦本体部の比重が1.5〜2.2であるコンクリート瓦。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のコンクリート瓦において、耐アルカリ性繊維の平均繊維径が1〜200μmであるとともに、アスペクト比が50〜1000であるコンクリート瓦。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のコンクリート瓦において、耐アルカリ性繊維が、ポリビニルアルコール系繊維であるコンクリート瓦。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載のコンクリート瓦において、EN491:2011に準じて行われる瓦曲げ試験でEN490規格に合格するコンクリート瓦。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のコンクリート瓦において、JIS A 1408を参考にして行われる落球試験によって、実質的に分断破壊されないコンクリート瓦。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載されたコンクリート瓦を製造するための成形材料であって、セメント、細骨材、耐アルカリ性繊維、および水を少なくとも含んでおり、水セメント比(W/C)が20〜50質量%であり、前記耐アルカリ性繊維は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種で構成されるとともに、耐アルカリ性繊維の固形分に占める割合が、0.1〜2質量%であり、耐アルカリ性繊維が、成形材料中に実質的に繊維含有粒状体として存在していない、コンクリート瓦成形材料。
- 請求項8に記載のコンクリート瓦成形材料において、耐アルカリ性繊維のアスペクト比が50〜1000であるコンクリート瓦成形材料。
- 請求項8または9のいずれか一項に記載のコンクリート瓦成形材料において、耐アルカリ性繊維の平均繊維径が1〜200μmであるコンクリート瓦成形材料。
- 請求項8から10のいずれか一項に記載のコンクリート瓦成形材料において、さらに機能性骨材を含んでいるコンクリート瓦成形材料。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載されたコンクリート瓦を製造するための、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種で構成される耐アルカリ性繊維の使用。
- コンクリート瓦をローラ/スリッパ方式で製造する方法であって、
請求項8から11のいずれか一項に記載された成形材料を、ローラ/スリッパ式押出装置のホッパへ供給する供給工程と、
前記供給された成形材料を、ホッパの下方から、複数の隣接したパレットに対して充填する充填工程と、
前記充填された成形材料を、ローラおよびスリッパにより圧縮し、前記隣接したパレット上に連続した帯状体を形成する圧縮工程と、
前記帯状体を切断刃で切断し、個別のパレット上に、個別の生状態の瓦を形成する切断工程と、
を少なくとも備えるコンクリート瓦の製造方法。 - 請求項13に記載された製造方法において、成形材料の供給工程が、成形材料の準備工程を含み、前記準備工程が、
セメント、骨材、および水を含む混合物に対して、耐アルカリ性繊維が実質的に繊維含有粒状体として存在していない状態で分散される分散工程を少なくとも備えるコンクリート瓦の製造方法。
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