コンクリートは世界で最も重要な建築材料のひとつである。強度が高く、価格も手ごろで、住宅から大規模なインフラ・プロジェクトまで、あらゆるタイプの構造物に適している。しかし、コンクリートは完璧ではない。もろいため、特に収縮や温度変化、外圧にさらされると、簡単にひび割れを起こす。
この問題を解決するために、以下のような補強材が使用されている。 繊維 がコンクリート混合物に使用されている。最も広く使われている補強材のひとつが セルロース繊維.セルロースファイバーは天然で安全性が高く、建設資材の多くの物理的特性を向上させる。近年、セルロースファイバーは建築資材や工業資材の添加剤として徐々に普及している。
セルロースファイバーとは?
セルロースファイバーは、天然植物から作られる繊維素材である。主に木材パルプ、竹、綿、再生紙などである。セルロース自体は天然のポリマーであり、植物の主要な構造成分である。細い繊維状に加工されるとセルロースファイバーになる。
簡単な言葉で言えば
セルロースファイバーは植物から抽出される天然繊維で、コンクリート、しっくい、セメント板、アスファルトなどの建材の性能を向上させるために使用される。
きめが細かく、吸水性に優れ、分散性に優れ、構造安定性が高い。
セルロースファイバーはどのようにして作られるのか?
基本的な製造工程は以下の通り:
- 植物原料(木材パルプまたは再生繊維)の選択
- セルロース成分の精製と分離
- ミクロンレベルの繊維に加工する
- 粉砕と乾燥
- 互換性を向上させる表面処理
加工後、セルロース繊維は安定し、サイズが均一になるため、工業用ミキシングに適している。
セルロース繊維の種類
セルロース繊維は、その起源と構造によって分類することができる。ここでは、建材に使用される最も一般的な種類を紹介する:
1.天然植物由来のセルロース繊維
このタイプは
- パイン材
- ユーカリ
- バンブー
- 綿繊維
- サトウキビ繊維
加工によってリグニンやヘミセルロースなどの不純物が取り除かれ、純粋なセルロース繊維が残る。
特徴
- 生分解性
- セメントや石膏との良好な接着性
- 高い均一性
- 製造コストの低減
建築製品に最もよく使用されるセルロース繊維である。
2.再生セルロース繊維
この繊維は植物から直接採取されたものではなく、化学処理によって再生されたものである。
例を挙げよう:
- レーヨン繊維
- ビスコース繊維
- リヨセル繊維
これらの繊維は多くの場合、より滑らかで強い。
特徴
- 非常に高い純度
- 安定したパフォーマンス
- 均一な寸法
再生セルロースは、より優れた性能制御が必要な場合によく使用される。
3.微結晶セルロース繊維
この繊維は、通常100ミクロン以下のミクロレベルのサイズで精製される。
で使用されている:
- 高精度建材
- 乾式モルタル
- セメント系塗料
- 化学フィラー
マイクロセルロースは柔軟性と構造強度の両方を向上させる。
4.再生セルロース繊維
古紙や産業廃棄物から作られることが多い。
安価な反面、加工品質によって性能が異なる。コスト重視の用途、特に断熱材や充填材に広く使われている。
セルロースファイバーをコンクリートに使用する利点
なぜセルロースファイバーを建材に使うメーカーや技術者が増えているのか?
以下が最も重要な利点である:
1.ひび割れと収縮の低減
コンクリートは乾燥すると自然に収縮する。
収縮→小さな亀裂
小さな亀裂 → 大きな亀裂
大きな亀裂→構造的な弱さ
セルロースファイバーは、2つの方法でこのプロセスを制限する:
- 内部結合の改善
- 内部応力をより均等に分散
収縮が起こると、繊維は補強糸のように働き、亀裂の拡大を防ぐ。
2.保水性の向上
モルタルや石膏製品など、多くのドライミックス材料では、水の蒸発が早すぎる。
セルロース繊維は水分を吸収し、徐々に放出する:
- セメントの水和の改善
- より高い最終強度
- 表面仕上げの向上
炎天下での作業には特に有効だ。
3.柔軟性と衝撃強度の向上
コンクリートだけでは硬くて脆い。
しかし、セルロースファイバーを使っている:
- より柔軟になる
- 変形に強い
- 外部からの急激な衝撃に強い
これにより、床、舗装、補修モルタル、装飾コーティングの耐久性が向上する。
4.たるみ防止と肥厚効果
タイル用接着剤、パテ粉、壁用プラスター、スキムコートに:
塗布中に材料がたるんだり、滑ったりすることがある。
セルロースファイバーは、混合物の内部で支持ネットワークを形成する:
- スリップ防止
- より厚いコーティング層が可能
- 全体的な一貫性の向上
これにより、建設がより簡単に、よりスムーズに、より効率的になる。
5.接着強度の向上
セルロースファイバーは、セメントモルタルと以下のような表面との接着性を向上させる:
- レンガの壁
- コンクリート・スラブ
- セラミック・タイル
- インシュレーション・ボード
これにより、経年変化による落下、剥離、ひび割れを防ぐことができる。
6.環境に優しく再生可能
セルロース繊維:
- 天然植物由来
- 低公害
- 生分解性
- 有害な化学物質を放出しない
持続可能な建築のトレンドが高まるにつれ、セルロース繊維は合成添加物の理想的な代替品となる。
建築におけるセルロースファイバーの用途
セルロースファイバーは建材に広く使用されている。以下は最も一般的な使用分野である。
1.レディーミックス・モルタルとドライミックス・モルタル
モルタル製品には、セルロースファイバーが使われている:
- 長いオープン時間
- 良好な作業性
- 高い拘束力
代表的な建設タイプは以下の通り:
- タイル用接着剤
- 石工用モルタル
- 補修モルタル
- グラウト材
2.セメント系パテパウダーとウォールコーティング
壁の仕上げには、セルロースファイバーが役立つ:
- 滑らかさの向上
- ひび割れを抑える
- 保水力を高める
- 基材への密着性を高める
屋内外での使用に最適。
3.繊維補強コンクリート
セルロース繊維の割合が少ないと、靭性が著しく向上する。
一般的に使用されている:
- 歩道スラブ
- ドライブウェイの修理
- 産業用フローリング
- 装飾コンクリート
ポリマー添加剤と組み合わせると、性能はさらに向上する。
4.石膏系建築製品
石膏素材は乾燥が早い。水分の蒸発が早すぎると、ひび割れの原因になる。
セルロースファイバーは、次のような方法でこの問題を解決する:
- 弾力性の向上
- 水分の損失を遅らせる
- 表面強度の向上
主に使用される:
- 石膏
- 石膏ボード
- 軟質石膏パテ
5.セメント繊維板とケイ酸カルシウム板
ボードは構造的な完全性を保つために補強が必要だ。
セルロースファイバーはボードの内部を強化し、耐久性を向上させる:
- 硬化中の安定性
- 曲げ抵抗
- 耐衝撃性
これにより、耐用年数と最終強度が向上する。
結論なぜセルロースファイバーを使うのか?
セルロースファイバーは、天然で安定した、費用対効果の高い現代建築の補強材です。セルロースファイバーは、コンクリートやモルタルの性能をさまざまな方法で向上させます:
- クラッキングの低減
- 柔軟性の向上
- 保水
- 接着力の強化
- 耐衝撃性の向上
安全で、持続可能で、ほとんどのセメント系に適合する。
現代の建築は、以下の点に重点を置いている。 長期耐久性、メンテナンスの低減、環境に優しい素材セルロースファイバーは、メーカー、建設業者、建築技師に広く採用されつつある。
セメント系材料の性能を向上させたいのであれば、セルロースファイバーは賢く経済的な添加物である。
