(57)【要約】【課題】  セメント硬化体において、腐食などの経時劣化の恐れがなく、高強度でありながら釘打ちしてもひび割れする恐れがないようにする。【解決手段】  セメント硬化体１を、水硬性セメント、中空体細骨材３、水、および混和材として有機繊維５を混練して、型枠に打設し、硬化させて形成する。そして、中空体細骨材３は、脆性材料からなる略球状の中空体とするとともに、有機繊維５を配合して引張強度を増強する。それにより、釘２などが打ち込まれても、中空体細骨材３が容易に破砕されて、その破砕片やセメント質部４の破砕片が破砕片３ａとして、中空体内の空間に押し込まれ応力が緩和され、有機繊維５の作用と相俟ってひび割れが防止される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性セメント、細骨材、水、および混和材を混練して硬化させたセメント硬化体であって、
前記細骨材が、脆性材料からなる略球状の中空体からなり、
前記混和材が、耐食性を有する補強繊維を含むことを特徴とするセメント硬化体。
【請求項２】
前記混和材に、耐食性を有する合成ゴムチップ材を含むことを特徴とする請求項１に記載のセメント硬化体。
【請求項３】
前記脆性材料からなる略球状の中空体が、シラスバルーンであることを特徴とする請求項１または２に記載のセメント硬化体。
【請求項４】
前記合成ゴムチップ材が、廃棄ゴム材料から製造されたリサイクル材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセメント硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント硬化体に関する。例えば、釘打ちなどを行う建材として好適に利用できるセメント硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モルタル、コンクリートなどのセメント硬化体において、釘打ちなどを可能とすることにより木材に代替可能とした人工木材、軽量コンクリートなどが提案されている。
例えば、特許文献１には、木材小片とセメントとを主成分とし、軽量骨材として、木材小片の厚みよりも粒径の小さい無機質発泡体を含有する木片セメント板が記載されている。
また特許文献２には、木材小片とセメントとを主成分とし、軽量骨材として無負荷状態において木材小片の厚みよりも大きい弾性発泡樹脂材を含有する木片セメント板が記載されている。
また特許文献３には、セメント、水、平均粒径０．１〜１．５ｍｍの合成樹脂発泡ビーズ、および長さ１〜３０ｃｍの繊維からなる軽量コンクリートであって、水セメント比が４５％以下であり、かつ、合成樹脂発泡ビーズの混入率が１０〜５５容量％である軽量コンクリートが記載されている。
【特許文献１】特開平５−１９４００４号公報（第２−３頁）
【特許文献２】特開平５−１９４００５号公報（第２−３頁）
【特許文献３】特開平５−３０１７８６号公報（第２−３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来のセメント硬化体には、以下のような問題があった。
特許文献１、２に記載の技術では、木材小片を含むため、水が浸透して木材小片が腐食したり、シロアリに木材小片が食われたりして、経時劣化するという問題がある。
特許文献３に記載の技術では、人工軽量骨材として合成樹脂発泡ビーズを用いるので、強度上の寄与がほとんどないから、強度を向上するためには添加量を減らさなくてはならず、そのために釘打ち性が悪化するという問題がある。
また、合成樹脂発泡ビーズは、釘などが打ち込まれると、釘の進出範囲では合成樹脂発泡ビーズがつぶれたり弾性変形したりするものの、発泡単位が小さいため、セメントの破砕片を吸収するような空孔が形成されない。そのため、セメントの破砕片の量が多くなると、釘周辺部の応力が上昇して、ひび割れを起こす恐れがあるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、腐食などの経時劣化の恐れがなく、高強度でありながら釘打ちしてもひび割れする恐れがないセメント硬化体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、水硬性セメント、細骨材、水、および混和材を混練して硬化させたセメント硬化体であって、前記細骨材が、脆性材料からなる略球状の中空体からなり、前記混和材が、耐食性を有する補強繊維を含む構成とする。
この発明によれば、細骨材が脆性材料からなる略球状の中空体からなるために、全体的に作用する荷重に対しては高強度を有するが、例えば釘などが打ち込まれると、釘との当接部に局所的に作用する荷重により当接部が簡単に破砕される。そして、中空体内の空間が開放されるので、釘がさらに前進したり、破砕片と化した中空体間のセメント質がその空間内に押し込められたりできる空間が形成される。そのため、釘打ちによる応力上昇が緩和される。
一方、通常のセメント硬化体内には、非常に細かい気泡が分散されており、表面や比較的大きい気泡の内面に微小凹部が形成されている。そのため外部から応力を受けるとこの微小凹部には応力集中が発生し、微小亀裂として進展し、やがてひび割れを形成する原因となっている。
ところが、本発明では、破砕された残りの中空体は、セメント質と密着した状態で略球状の一部をなす破片として残存するから、残存した空孔内面で微小凹部が塞がれた状態を形成するので、空孔内面からの亀裂が生じにくくなっている。釘打ちにより周辺部の応力が上昇しても、中空体の空孔内面からひび割れが生じにくくなる。
また、混和材に耐食性を有する補強繊維を含むので、引張強度が向上され、釘打ち部周辺の応力上昇に抵抗することができるから、ひび割れを防止できる。
【０００６】
なお、ここで脆性材料とは、中空体が形成可能であって、釘などの打ち込みによりほとんど変形することなく破壊される材料という意味であり、一般には、ガラス質などの無機材料を好適に採用できる。しかしながら、例えば合成樹脂であっても、弾性係数の高い材料は脆性的に破壊する場合があり、このような場合には、合成樹脂であってもよい。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のセメント硬化体において、前記混和材に、耐食性を有する合成ゴムチップ材を含む構成とする。
この発明によれば、耐食性を有する合成ゴムチップ材を含むことにより、例えば釘などが打ち込まれた場合、釘の引抜き抵抗を向上することができ、経時的にその引抜き抵抗を維持することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のセメント硬化体において、前記脆性材料からなる略球状の中空体が、シラスバルーンである構成とする。
この発明によれば、中空体として、水硬性セメントと相性がよいシラスバルーンを用いるので、釘打ち可能としつつ、高強度とすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のセメント硬化体において、前記合成ゴムチップ材が、廃棄ゴム材料から製造されたリサイクル材である構成とする。
この発明によれば、廃棄ゴム材料から製造されたリサイクル材を用いるので、環境保護に貢献できる建材となる。
廃棄ゴム材料としては、例えば、廃タイヤなどが好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセメント硬化体によれば、木材などの腐食性材料を用いないため経時劣化の恐れがなく、脆性材料からなる略球状の中空体と補強繊維とを含むため、高強度でありながら、例えば釘などが打ち込んでもひび割れしないようにすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係るセメント硬化体について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るセメント硬化体の一例について説明するための模式説明図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【００１２】
本実施形態に係るセメント硬化体１は、図１（ａ）に示すように、例えば釘２などを打ち込んでもひび割れすることなく、また打ち込み後に十分な引抜き強度を備えるようにしたものである。
その概略構成は、図１（ｂ）に示すように、セメント質部４、中空体細骨材３（中空体）、および有機繊維５（補強繊維）からなる。
なお、特に図示しないが、一般的にセメント硬化体に用いるものであれば、必要に応じて上記以外に適宜の混和材が含まれていてもよい。
【００１３】
セメント質部４は、水硬性セメントに水を加えて硬化させることにより形成されたセメント質組織である。水硬性セメントの種類は、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの混合セメントなど、必要に応じて適宜の水硬性セメント（以下、単にセメントと称する）を用いることができる。
【００１４】
中空体細骨材３は、脆性材料からなる略球状の中空体であり、細骨材として十分な強度を有するものであればどのようなものでもよい。例えば、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、ガラスバルーンなどのガラス質無機材料を好適に採用できる。
中空体細骨材３の強度は、材質、粒径および中空部の大きさにより適宜制御することができるが、脆性材料として圧縮変形がほとんどなく、略球状とされているために、一様な応力場や静水圧的な荷重がかかる場合に高い強度を示す。しかし、衝撃的に集中荷重がかかる場合には、内部が中空であるため、極めて容易に破砕される。
中空体細骨材３の具体的な寸法は、例えば、木造住宅施工用に釘打ちを行うような場合では、材質をシラスバルーンとして、粒径が０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．０３ｍｍのものを採用することができる。
祖中空体細骨材３のかさ密度としては、０．１５〜０．５ｇ／ｍｌ（ＪＩＳ  Ｋ５１０５のタップ法による見掛け密度）が好適である。
【００１５】
有機繊維５は、セメント硬化体１の引張強度を増強するための補強繊維であり、強度、および使用条件下での耐食性を考慮して適宜の繊維を採用することができる。例えば、アラミド繊維、ビニロン繊維などの短繊維を好適に採用できる。
繊維の長さ、太さは、セメント、水とともに混練する際に、作業性がよく、中空体細骨材３とセメントとの間に略均等に分散できれば、適宜の値を採用することができる。例えば、長さは、１ｍｍ〜４０ｍｍ程度、太さは、７デニール〜２００デニール程度のものが好適である。より作業性を向上するには、太さが、１０デニール〜３０デニール程度のものが好ましい。
【００１６】
このようなセメント硬化体１は、通常のモルタル、コンクリートなどと同様に、セメント、水、中空体細骨材３、有機繊維５をそれぞれ適宜量配合し、混練して型枠に打設して、硬化させ、養生後、脱型することにより製造できる。
【００１７】
本実施形態のセメント硬化体１の作用について説明する。
セメント硬化体１は、中空体細骨材３が配合されるために軽量であり、有機繊維５が配合されるために引張強度に優れた建材となる。そして、釘などを打ち込んでもひび割れしないため、釘打ちなどが可能となっている。
例えば、釘２を打ち込むと、釘２の先端や側部が中空体細骨材３に当接し、当接部から集中的に応力が作用し、図１（ｂ）に示すように中空体細骨材３が順次破砕されていく。また中空体細骨材３同士の隙間を埋めるセメント質部４も併せて破砕され、これらが破砕片３ａとなって、中空体細骨材３内の中空の空間に押し込まれる。そのため、釘２が打ち込まれることによる圧縮応力が緩和される。
また、破砕された中空体細骨材３のうち釘２と当接しない部分は、セメント質部４と密着しているので、セメント質部４内の気泡などの空孔とは異なり、空孔内面に亀裂の原因となる微小凹部が存在しない状態となっている。したがって、釘２が打ち込まれて打ち込み部周辺の応力が増大しても、微小凹部が亀裂となって、拡大、進展することがないから、ひび割れが防止される。
【００１８】
このようなセメント硬化体１は、釘打ち可能な材料として、適宜形状に成形して種々の目的に利用することができる。例えば木造建築において、従来の釘打ちなどの工法を変えることなく木材を代替することが可能であり、木材に比べて強度、耐久性に優れる建材として用いることができる。
また木材を含有する従来の人工木材などと比べても、木材のようにシロアリに食われたり、水分の浸食により腐食したりすることがないので、より高い耐食性を備えることができる。
また、型枠により種々の形状に成形できるので、複雑な形状を一体化することができて施工効率を向上することができる。
【００１９】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図２（ａ）は、本発明の実施形態の変形例に係るセメント硬化体の一例について説明するための模式説明図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ部の拡大図である。
本変形例のセメント硬化体１０は、セメント硬化体１の混和材に加えて、合成ゴムチップ材６を含む点が上記実施形態と異なる。
【００２０】
合成ゴムチップ材６は、セメント質部４におけるアルカリ雰囲気やセメント質部４に浸透する水分などに対する耐食性を有する合成ゴム材料を定形または不定形に成形、裁断、粉砕などして、例えば粒状、片状、塊状などのチップ状にしたものである。
合成ゴムチップ材６は、セメント硬化体１０に釘２などを打ち込んだ場合に、釘２と弾性的に接触して、釘２の耐引抜き性を向上するためのものであり、適宜の硬度を備える耐食性の合成ゴム材料であればどのような材質でもよい。したがって、ゴム製品の廃棄物を再利用したリサイクル材などを好適に用いることができる。例えば、自動車などの廃タイヤの粉砕物などを挙げることができる。
【００２１】
合成ゴムチップ材６の大きさ、配合量は、セメント硬化体１０の必要強度を損なわない範囲で適宜設定することができるが、例えば、大きさは、一辺が０．０５ｍｍ〜５ｍｍの立方体に収まる程度、より好ましくは一辺が０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの立方体に収まる程度、さらに好ましくは一辺が０．１ｍｍ〜１．２ｍｍの立方体に収まる程度とするのがよい。
合成ゴムチップ材６の配合量は、細骨材の一部を置き換える方式で、０ｖｏｌ％〜４０ｖｏｌ％とすることができる。釘２の耐引抜き性と強度とをよりバランスよくするためには、配合量を、１０ｖｏｌ％〜２５ｖｏｌ％とすることが好ましい。
【００２２】
本変形例の構成によれば、釘２などを打ち込んだときに、合成ゴムチップ材６との接触部分の弾性による摩擦力が作用するため釘２の引抜き特性が向上する。
また、リサイクル材を用いる場合は、廃棄物を有効利用することにより環境保護に貢献することができる。
【００２３】
なお、上記の説明では、セメント硬化体に釘を打ち込む場合の例で説明したが、釘に限らず、鋲部材、木ねじなど、木造建築に用いられる先端が鋭利な金具を打ち込んだり、ねじ込んだりする場合にも同様な作用効果を有することは言うまでもない。
【００２４】
また、上記の説明では、中空体を脆性材料からなるとして説明したが、これは、中空体が形成可能であって、釘などの打ち込みにほとんど弾性変形することなく破壊される材料という意味である。そして、上記の実施形態では、シラスバルーンなどのガラス質の無機材料の例を挙げた。
一般に、有機高分子材料からなる合成樹脂は弾性体とみなせる場合が多いが、弾性係数が非常に高い合成樹脂は脆さも増大するので、脆性的に破壊される場合がある。特に、薄肉の中空体形状では、そのような破壊が顕著となるから、可能であれば、そのような脆い合成樹脂により中空体を形成してもよい。
【００２５】
また、上記の説明では、細骨材が中空体からなるとして説明したが、細骨材が略中空体からなっていれば、一部に中空体以外の砂などを含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るセメント硬化体の一例について説明するための模式説明図およびそのＡ部の拡大図である。
【図２】本発明の実施形態の変形例に係るセメント硬化体の一例について説明するための模式説明図およびそのＢ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１０  セメント硬化体
２  釘
３  中空体細骨材（中空体）
３ａ  破砕片
４  セメント質部
５  有機繊維（補強繊維）
６  合成ゴムチップ材
【図１】
2006117452.tif 000003
【図２】
2006117452.tif 000004