講演７ 屋根瓦の材料としてのシラス活用について(有)瀬戸口瓦工場

企画・広報担当(有)瀬戸口瓦工場

代表取締役

講演者

瀬戸口貴義

瀬戸口和德

要旨：近年の住宅産業に求められている，軽量，断熱，低コストなどを目的に，シラスを細骨材に用いたプレスセメントシラス瓦の研究開発を行った。鹿児島県工業技術センターの物性評価技術と(有)瀬戸口瓦工場の加圧脱水成形技術を用いることによって，シラスのコンクリート用細骨材としての欠点を克服し，軽量で断熱性に優れた環境に優しいシラス瓦の開発に成功した。シラス瓦は耐風耐震防水性に優れた機能を備えており，厳しい気候条件下で優れた耐久性を発揮している。
キーワード：プレスセメントシラス瓦，加圧脱水成形法，軽量性，断熱性，耐風耐震性
1. はじめにがある。金属系屋根材は，鋼板と非鉄金属に大別さ

従来のプレスセメント瓦は，骨材として川砂やれ，さらに小分類すると非常に多くの種類がある。

砕砂を用いているため重く，また他の屋根材の攻表－1 に住宅用屋根材の使用比率を示す。伝統的勢を受け業績も低迷している。一方，軽量屋根材とな粘土系屋根材が現在でも最も多く使われており，して主流であった石綿スレートは，補強材のアス日本の住宅用屋根材の約半分の 46.4%を占めていベストが使えなくなりコストアップを招いている。

る。次いでセメント系屋根材が 27.7%，金属系屋根

このような中，当社では，コンクリート用細骨材と材が 25.9%と続く。圧倒的なシェアを占める粘土系しては，細かい粒度，高い吸水率，低比重，粒子の屋根材は，近年市場規模が縮小しているのに対し，形が悪い，という点で不適とされていたシラスを金属系屋根材はその市場を拡大しつつある。これ

活かし，軽量性と断熱性に優れたシラス瓦の開発

は東日本大震災以降，軽量の金属系屋根材に関心に成功した。本稿では，シラス瓦の開発の背景とポが高まったことも要因の一つと考えられている。

イントについて概説し，次にシラス瓦の性能と施セメント系屋根材は業界第二位のシェアを占めて工事例について紹介する。

いるが，そのほとんどは住宅屋根用化粧スレートで，プレスセメント瓦は住宅産業の低迷に伴う他

2. 屋根材の種類と使用比率の屋根材の攻勢を受け， 1%程度まで使用比率が減

屋根材は「粘土系屋根材」「セメント系屋根材」

少した。

「金属系屋根材など」の 3 つに大きく分類される。

今から 50 年前，九州では 932 社，鹿児島県では粘土系屋根材は，粘土を主原料として混練，成形お286 社のセメント瓦の生産業者があった 2)。セメン

よび高温焼成（1000～1300℃）した瓦で焼き瓦といト瓦は，製造時に焼成を行わないため歪みが少なった呼び方もある。粘土瓦は，釉薬をかけて焼成す

く，粘土系屋根材よりも寸法精度が高いという特る釉薬瓦（陶器瓦），釉薬を使わずいぶすいぶし瓦，徴がある。そのため，台風の多い九州地方では，隙釉薬もいぶしもかけない無釉瓦の 3 つに大別され間が少なく雨仕舞が良いセメント瓦が一般的に使る。セメント系屋根材は，セメントと砂を主原料と用されてきた。しかしながら他の屋根材の価格破して混練，成形および自然養生したプレスセメン

壊等の影響により，セメント瓦の需要は少なくな

ト瓦（旧称：厚形スレート）と，セメントと繊維をり，現在生産稼働している工場は，九州では約 25

主原料にした薄い板状の住宅屋根用化粧スレート

社，県内では 10 社程度に減少した。

表－1 住宅用屋根材の使用比率 1)

1999 年

2001 年

2003 年

2005 年

2007 年2009 年

2012 年

粘土系屋根材

50.0

52.9

56.1

55.8

55.2

51.4

46.4

化粧スレート

34.7

30.1

27.0

24.4

23.0

25.9

26.9

金属系屋根材など

11.9

15.2

15.2

18.0

20.8

21.5

25.9

プレスセメント瓦

3.4

1.8

1.7

1.8

1.0

1.20.8

日本屋根経済新聞調べ，基礎資料は工業統計，各団体，各企業データによる

3. シラス瓦開発の背景

このように，鹿児島県工業技術センターの持つ当社では早くから危機感を持ち，セメント瓦の配合設計や物性評価技術，当社の加圧脱水成形技弱点である重量の軽量化や低コスト化を目的に，術により，シラスのコンクリート用細骨材として1985 年頃からセメント瓦の製造技術を活かした新の欠点を克服し，2006 年 4 月に鹿児島県と共同でしい屋根材の開発に着手した。屋根材の軽量化の特許を取得した 4)。また，本開発で平成 21 年度九ために板厚を薄くする方法が一般的だが，そのま州地方発明表彰「鹿児島県支部長賞」を受賞した。

までは強度不足で実使用に耐えられない。そのため軽量屋根材として当時主流であった住宅屋根用

5. シラス瓦の性能 5)

化粧スレートには，強度を保つため補強材に発が5.1 軽量性ん性物質であるアスベストが使用されていた（現

当社では現在，和タイプ，洋タイプ，大判タイプ

在はアスベストの使用が禁止されているため，ビの 3 種類のシラス瓦の製造を行っている（図－1）。

ニロンなどの高価な繊維や樹脂軽量骨材が使用さシラス和瓦の 1 枚当たりの重量は 2464g で，同型れている）。また，板厚を薄くする方法は，断熱性の普通セメント和瓦 2979g と比較して 17%（515g）が低下してしまい結露が発生しやすくなるなどの軽量化することができた。シラス洋瓦の 1 枚当た欠点がある。りの重量は 3600g で，同型のセメント製品 5040g と当社では，当時からアスベストの危険性を懸念比較して 28%（1440g）軽量である。しており，健康，環境，リサイクルなどのニーズをシラスの軽量性を活かして製作したシラス大判

見越して，人にも環境にも優しい自然素材のシラ瓦は，和瓦の約 2 倍の面積を有しており，実用化さスに着目し，板厚を保ったままの軽量化に取り組れているものの中では九州で最大の大きさになる。

んだ。1989 年にシラスを細骨材に用いた和瓦の試

このシラス大判瓦の 1 枚当たりの重量は 4970g で，作を行い屋外曝露試験を開始し，その特性と有効同型のセメント製品 6573g と比較して 24%（1603g）性を確認した。2001 年には，鹿児島県工業技術セ軽量である。

ンターの技術協力の元で，鹿児島県新技術開発推

シラス洋瓦とシラス大判瓦は和瓦と比べて棟構進協議会の委託調査研究「シラスコンクリート瓦造が簡素化されているため，シラスの軽量性と施の長期耐久性に関する調査研究」を行った 。

工方法の工夫により最大 35%の軽量化が可能であ3)る。
4. シラス瓦開発のポイント
シラス瓦の開発において，細骨材の 100%をシラスで置換した場合，瓦の断面に層間剥離が発生してしまう。したがって，このままでは強度低下につながり実用化が困難であるため，これらの問題の原因の追究と解決が必要となった。細骨材に砕砂100%を用いた従来の普通セメント瓦では層間剥離は発生しないため，砕砂を少量添加することにより課題改善を図った。層間剥離と配合比の関係を考察し試作と評価を繰り返した結果，砕砂を 10%以上置換することにより層間剥離を抑えられることが確認できた。吸水率や強度，製造工程上の問題などを鑑み，シラス 80%（砕砂 20%）の配合比が屋根材の条件に最適であることを見出した。
成形方法は，従来のプレスセメント瓦の加圧技術である「加圧脱水成形法」を応用した。原材料を

図－1

左からシラス和瓦（HITTO-BAN S-49）

シラス洋瓦（ユーロベスト S-30），シラス大判瓦（石娘 S-24）
5.2 吸水率混合機で混合撹拌し製造したシラスモルタルを全JIS A 5402-2002 では，セメント，細骨材などを主自動プレスマシンの型にセットし，100 トンプレス原料として加圧成形したプレスセメント瓦の吸水を 5～10 秒間行う。この加圧脱水成形法により，空率は 10%以下と規定されている。各シラス瓦の吸隙の原因となる余分な水分を除去し，緻密な構造水率はいずれも 10%未満となり JIS 規格に適合しにして硬化させた。

ている。

5.3 強度38 台分の輸送コストと輸送時の CO2 排出量を削減

同じく JIS A 5402-2002 では，プレスセメント瓦の曲げ破壊荷重は 1500N 以上と規定されている。

することができた。その他，県営住宅蒲生畠田団地や個人住宅などでも採用されている。

各シラス瓦の曲げ破壊荷重はいずれも JIS 規格の1500N 以上を示した。特にシラス洋瓦とシラス大判瓦は 4700N 以上を示し，基準値の 3 倍以上の強度を有する。
近年の研究では，細骨材にシラスを用いたシラスコンクリートの初期強度は，普通砂を使用したコンクリートと比べて 0～15%低いが，材齢 1 年以降では同程度か若干高い，という研究結果が報告されており 6)，シラス瓦の長期的な高強度の発現も期待できる。
5.4 熱伝導率
シラスを細骨材に用いたシラス板と普通セメン
ト板の熱伝導率の測定を行った結果，シラス板の平均の熱伝導率は 0.77W/(m K)，普通セメント板は

図－3

シラス和瓦

新築屋根工事（鹿児島市，県営住宅松陽台団地）

1.46W/(m K)で，シラス板の熱伝導率が普通セメント板の熱伝導率の約 1/2 と優れた断熱性を有する

シラス洋瓦とシラス大判瓦は，上下の瓦の重なり部分を 1 本のビスで同時に固定する国土交通省ことが明らかになった。

技術評価の「スルーホール工法」8) ,9) に対応しているため，耐風耐震性に優れている（図－4）。

6. 耐風耐震性能と施工事例
当社では，早くから防災瓦，防災施工を手掛け，1997 年の県北西部地震では被害を最小限に抑えることができ，優れた耐震性能が実証された（図－2）。
シラス瓦は同型のセメント製品の防災機能を備えており，いずれも国土交通省技術評価の耐風引張試験 7) の基準をクリアしている。

図－4
当社施工

スルーホール工法

特にシラス洋瓦は 8823.5N/㎡の引張耐力を有しており，この値は基準値の 2 倍以上で国内の屋根図－2

被害が最小限に抑えられた住宅（さつま町，県営住宅観月台団地，HITTO-BAN）瓦の中でも傑出した値である。建築基準法に基づく構造計算 10) の結果，標準的な平屋住宅（建物の高さ 6m，軒高 3.5m，屋根勾配 4.5 寸）で 82.7m/s，シラス和瓦は上下左右の瓦がお互いを強固に連二階建て（建物の高さ 8.5m，軒高 6.4m，屋根勾配鎖結合する構造を備えている。図－3 は，県営住宅

4 寸）の場合 72.3m/s もの風速に耐えることができ松陽台団地の新築屋根工事例である。
全体で 35 棟，る。平屋住宅の場合，日本の平地での観測史上最も約 15 万枚のシラス和瓦が使用されており，施工面強い最大瞬間風速 85.3m/s にわずかに及ばないが，積は 9,100 ㎡である。普通セメント和瓦を使用したそれに近い値まで理論上安全であるということに場合と比較して屋根全体で 75.7 トンの軽量化を達なる。二階建ての場合は，離島を除く県内で最も強成した。この軽量化により，普通トラック 2 トン車

い最大瞬間風速 62.7m/s を十分上回っている。

驚異の耐風性能を持つシラス洋瓦は，与論島のシラスの軽量性，断熱性と共に家屋への負担軽減

県営住宅や町営住宅，徳之島の公共施設など台風が期待できる。シラス大判瓦はスレート屋根になの被害を受けやすい離島でも採用されている。

い立体的で重厚な趣があり，見る角度により様々2013 年に大型台風が与論島を直撃し甚大な被害をな見え方が楽しめる（図－6）。お客様にご好評をいもたらしたが，シラス洋瓦の被害は全く無く，高いただいており，個人住宅を中心に採用されている。

評価をいただいている。また，現在建設が進められている県営住宅松陽台第二団地でも既に 39 棟の建7. まとめ物に採用されている（図－5）。

シラス瓦は現在，260 棟，約 4 万㎡の施工実績がある（2001 年 6 月 1 日～2015 年 12 月 31 日出荷）。
施工から 15 年近く経過した物件もあるが割れや雨漏りなどの不具合は無く，十分な耐久性を長期間維持している。
セメント瓦メーカーが廃業していく中，当社が残ることができているのは，鹿児島の宝であるシラスとそれを活用へと導いて下さった皆様のお蔭である。皆様のご支援のお蔭でシラス瓦の認知度も少しずつ高まり，個人住宅への需要も増えてきている。今後は，シラス瓦に興味を持つ生産業者や企業などと連携してシラス瓦の普及に努めたい。

図－5

シラス洋瓦

新築屋根工事

参考文献（鹿児島市，県営住宅松陽台第二団地）

1)

シラス大判瓦は，和瓦と比較して施工枚数が少2)

聞社，2001，2003，2005，2007，2009，2011，2014

なくてすむため手間がかからず，スルーホール工法にも対応しているため，施工時間を最大約 30%

林親満，稲葉茂編：屋根 Selection，日本屋根経済新九州セメント瓦工業組合編：九州地区セメント瓦工業生産業者名簿，19673)

瀬戸口和徳，袖山研一：シラスコンクリート瓦の長短縮できる。現在，平板タイプの瓦が主流となって期耐久性に関する調査研究，鹿児島県新技術開発推いるが，平板瓦は凹凸が少ない形状のため強風時進協議会調査研究報告，No.39，pp.1-8，2002.7に水の横走りによる雨漏りが発生しやすいという

4)欠点がある。シラス大判瓦は，表面に 3 か所の凹凸

和徳：高耐久性シラス瓦およびその製造方法，特許を設けてあるため，平板瓦の欠点である水の横走りをストップする。また，立体構造により瓦裏面の袖山研一，吉村幸雄，瀨知啓久，濱石和人，瀬戸口
第 3787595 号，2006

5)

通気性を向上させてあるため結露が発生しにくく，

袖山研一，瀬知啓久，新村孝善，吉村幸雄，瀬戸口
和徳：火山噴出物を用いた軽量断熱シラス瓦の開発，
鹿児島県工業技術センター研究報告，No.22，pp.2329，2008

6) 武若耕司：シラスコンクリートの特徴とその実用化の現状，コンクリート工学，Vol.42，No.3，pp.38-47，2004
7)山口県厚型スレート協会編：中層建築物の耐風型勾配屋根の開発，建設省技術評価研究成果書，1994

8)(有)琴川建材工業所，他：中層建築物における耐風型
勾配屋根スルーホール工法，建設省評価書，1995

9)

佐々岡良介：屋根の瓦葺き工法，特許第 3532990 号，
200410) 独立行政法人建築研究所監修：瓦屋根標準設計・施図－6

シラス大判瓦

新築屋根工事（さつま町，個人住宅）

工ガイドライン，(社)全日本瓦工事業連盟，全国陶器瓦工業組合，全国厚形スレート組合連合会，2001