オートクレーブ養生気泡コンクリート

オートクレーブ養生気泡コンクリート（AAC）は、軽量でプレキャストの気泡コンクリート建築材料で、環境に優しく、^[1]コンクリートのようなブロックの製造に適しています。石英砂、焼石膏、石灰、ポートランドセメント、水、アルミニウム粉末で構成されています。^{[2] [3]} AAC製品は、オートクレーブで熱と圧力をかけながら硬化します。 1920年代半ばに開発されたAACは、断熱性、耐火性、耐カビ性を備えています。形状には、ブロック、壁パネル、床および屋根パネル、外装（ファサード）パネル、まぐさ石などがあります。^{[4] [5]}また、断熱材でもあります。^{[2] [6]}

AAC 製品は、工業ビル、住宅、アパート、タウンハウスなどの建築に使用されています。その用途には、外壁、内壁、ファイアウォール、ウェットルームの壁、拡散開放断熱ボード、中間階、上層階、階段、開口部交差、梁、柱などがあります。屋外での使用には、ポリマー改質スタッコや石膏化合物などの風化防止仕上げ、または天然石や人工石、ベニヤレンガ、金属やビニールサイディングなどのサイディング材のカバーが必要です。^{[2] AAC 材料は、}手鋸と炭素鋼カッターを備えた標準的な電動工具を使用して、現場でルーティング、研磨、またはサイズに合わせて切断できます。^{[2] [7] [8]}

オートクレーブ養生気泡コンクリートは、オートクレーブ養生気泡コンクリート（ACC）、オートクレーブ養生コンクリート、気泡コンクリート、多孔質コンクリート、エアクリート、サーマライト、ヘーベル、エアコン、^[9]スターケン、ガスベトン、エアベトン、デュロックス、シポレックス（シリコン細孔拡張）、スポレックス、H+H、Ytongなど、さまざまな名前でも知られています。^{[10] [11]}

AAC は、1920 年代半ばにスウェーデンの建築家で発明家のヨハン・アクセル・エリクソン博士 (1888–1961) ^{[12] [13]}と王立工科大学のヘンリック・クロイガー教授によって初めて開発されました。^{[12] [13]}このプロセスは 1924 年に特許を取得しました。 1929 年にスウェーデンのユクスフルト市で生産が開始されました。 「Yxhults Ånghärdade Gasbetong」は後に世界で最初に登録された建築材料ブランドになりました^[要出典] : Ytong。 別のブランドである「Siporex」は 1939 年にスウェーデンで設立され、現在は世界 35 か所でライセンスを取得し、工場を所有しています。^[要出典]メミンゲンのヨゼフ・ヘーベルは別の気泡コンクリート ブランドであるヘーベルを設立し、1943 年にドイツに最初の工場を開設しました。 ^[要出典]

Ytong AAC はもともと、製造プロセスに有益な可燃性炭素を含むミョウバン頁岩を使用してスウェーデンで生産されていました。しかし、これらの鉱床には天然ウランが含まれていることが判明しました。ウランは時間の経過とともにラドンに崩壊し、AAC が使用された構造物に蓄積されます。この問題は 1972 年にスウェーデン放射線安全局によって対処され、1975 年までに Ytong はミョウバン頁岩を放棄し、現在ほとんどの主要ブランドで使用されている石英砂、焼石膏、石灰 (鉱物)、セメント、水、アルミニウム粉末から作られた配合を採用しました。^{[引用が必要]}

1978年、シポレックス・スウェーデンはサウジアラビアにシポレックス工場を開設し、中東、アフリカ、日本の市場をターゲットにした軽量建設会社、シポレックス（LCC SIPOREX）を設立しました。この工場は2018年現在も使用されています。^[要出典]

現在、AAC の生産は広く行われており、ヨーロッパとアジアに集中していますが、一部の施設はアメリカ大陸にあります。エジプトはアフリカで唯一の製造工場を持っています。ヨーロッパの AAC 市場は成長が鈍化していますが、アジアでは住宅および商業スペースの需要の高まりに牽引されて、業界が急速に拡大しています。現在、中国は数百の製造工場を擁する世界最大のエアクリート市場を持っています。最も重要な AAC の生産と消費は、中国、中央アジア、インド、中東で行われており、これらの地域のダイナミックな成長と需要を反映しています。^[14]

他の石材と同様に、エアクリート製品もさまざまなブランド名で販売されています。Ytong と Hebel は、デュイスブルクに本社を置く国際事業会社 Xella のブランドです。ヨーロッパで国際的に有名なブランドとしては、他に H+H Celcon (デンマーク) と Solbet (ポーランド) があります。^{[引用が必要]}

AACは、外装と内装の両方の建築に使用されるコンクリートベースの材料です。^[16]その利点の1つは、現場で手鋸と炭素鋼カッターを備えた標準的な電動工具を使用して、材料をルーティング、研磨、またはサイズに合わせて切断できるため、迅速かつ簡単に設置できることです。 ^[2]

AACは高層ビルや温度変化の激しいビルに適しています。^[17] AACは密度が低いため、高層ビルを建設する場合、構造部材に必要な鋼材やコンクリートが少なくて済みます。AACブロックを敷くために必要なモルタルは、ジョイントの数が少ないため少なくなります。同様に、AACは設置前に正確に形を整えることができるため、レンダリングに必要な材料も少なくなります。通常のセメントモルタルを使用することもできますが、AAC材料を使用するほとんどの建物では、国の建築基準に応じて、厚さ約3.2ミリメートル（1 ⁄ 8インチ）の薄いベッドモルタルを使用します 。

他のほとんどのコンクリート用途とは異なり、AAC は砂より大きい骨材を使用せずに製造されます。 ^{[18]結合剤としては、} 石英砂 (SiO2 ₎、焼石膏、石灰 (鉱物)、セメント、水が使用されます。アルミニウム粉末は、体積比で 0.05%～0.08% の割合で使用されます (事前に指定された密度によって異なります)。インドや中国などの一部の国では、石炭火力発電所から生成されたフライアッシュ(シリカ含有量 50～65%) が骨材として使用されています。^[要出典]

AAC を混合して型枠に流し込むと、アルミニウム粉末が水酸化カルシウムおよび水と反応して水素が発生します。水素ガスは発泡し、原料混合物の体積を 2 倍にして、直径3 ミリメートル ( 1 ⁄ 8インチ)までの気泡を生成します。これは、「チョコレート エアロ バー」 のように内部に気泡があると言われています。^[19]発泡プロセスの最後に、水素は大気中に逃げて空気に置き換わり、従来のコンクリートの 20% の重量の製品が残ります。^[要出典]

型枠を外すと、材料は固体ですがまだ柔らかいです。次に、ブロックまたはパネルに切断され、オートクレーブチャンバーに 12 時間入れられます。この蒸気圧硬化プロセス中に、温度が 190 °C (374 °F)、圧力が 800 ～ 1,200 kPa (8.0 ～ 12.0 bar、120 ～ 170 psi) に達すると、石英砂が水酸化カルシウムと反応してケイ酸カルシウム水和物が形成され、AAC に高い強度と他の独自の特性を与えます。使用される温度が比較的低いため、AAC ブロックは焼成レンガではなく、軽量コンクリート組積ユニットと見なされます。オートクレーブ処理後、材料は保管され、使用のために建設現場に出荷されます。密度によって異なりますが、AAC ブロックの体積の最大 80% は空気です。AAC の低密度は、構造圧縮強度が低いことにも関係しています。最大8,000 kPa（1,200 psi）の荷重に耐えることができ、これは通常のコンクリートの圧縮強度の約50％に相当します。^[要出典] 1978年、最初のAAC材料工場であるLCC Siporex-Lightweight Construction Companyがペルシャ湾岸諸国のサウジアラビアに開設され、湾岸協力会議諸国に気泡ブロックとパネルを供給しました。 1980年以降、AAC材料の使用は世界中で増加しています。^{[20] [21]オーストラリア、}バーレーン、中国、東ヨーロッパ、インド、米国で新しい生産工場が建設されています。AACは世界中で開発業者によってますます使用されています。 ^[要出典]

強化オートクレーブ養生気泡コンクリート（RAAC）は、屋根や壁の建設によく使用されるオートクレーブ養生気泡コンクリートの強化バージョンです。最初の構造補強屋根および床パネルは、1929年にスウェーデンで最初のオートクレーブ養生気泡コンクリートブロック工場が稼働して間もなく製造されましたが、第二次世界大戦後はベルギーとドイツの技術がRAAC要素の市場リーダーになりました。ヨーロッパでは、従来の強化コンクリートよりも安価で軽量な代替品として1950年代半ばに人気が高まり、多くのヨーロッパ諸国、日本、旧大英帝国領で広く使用されていたことが記録されています。^{[22] [23]}

RAACは、従来のコンクリートに比べて軽量で低コストであるため、屋根、床、壁の建設に使用されており、 ^[24]耐火性に優れています。耐火性を高めるために左官を必要とせず、火災による破片の飛散も起こりません。^[25] RAACは、ヨーロッパでは1950年代半ば以降に建設された建物の建設に使用されました。^{[26] [27]} RAAC要素は、地震時の挙動が優れているため、日本でも壁ユニットとして使用されています。

RAAC は、40～50 年前の RAAC 屋根パネルの構造補強バー (鉄筋) の完全性が限られていることが示されており、これは 1990 年代に観察され始めました。 ^{[27] [28] [29] [30] [31]}この材料は、目に見える劣化や警告なしに破損する傾向があります。^{[27] [31]}これは、RAAC が多孔質であるため水の浸入に対して非常に敏感であり、検出が困難な方法で内部補強材の腐食を引き起こすことが原因であることがよくあります。これにより、補強材とコンクリートの結合にかかる引張応力が増加し、材料の耐用年数が短くなります。メンテナンスが必要な領域を特定し、壊滅的な破損の可能性を下げるには、構造ごとに詳細なリスク分析が必要です。^[32]

RAACの構造性能に関する専門的なエンジニアリングの懸念は、1995年に英国の学校の屋根のひび割れたユニットの検査を受けて英国で初めて公に提起され、^[33]その後、2022年に政府財産庁がこの材料の耐用年数が切れたと宣言したときに強化され、^[34] 2023年には屋根の崩落の危険がある174校が部分的または完全に閉鎖された後、^{[35] [36]}他の建物でもRAAC構造に問題があることが判明し、^{[37] [38] [39]}これらのいくつかは、危機の間に初めてRAACで作られていたことが判明しました。^{[40] [41] [42]} 2023年の危機の間、他の国のRAACでも英国で見つかったものと同様の問題が発生する可能性が高いことが観察されました。^[23]

カナダのトロントにあるオンタリオ科学センターの元の敷地は、同様の屋根構造を持つ大規模な博物館であるが、1969年の開館以来の屋根パネルの劣化が激しいため、2024年6月21日に永久閉鎖を命じられた。修復の選択肢が提案されたが、センターの最終的な所有者であるオンタリオ州政府は以前にセンターを移転する計画を発表していたため、修理費を支払うのではなく施設を即時閉鎖するよう要請した。オンタリオ州の約400のその他の公共の建物にもこの物質が含まれているとみられ、調査中であるが、科学センターの閉鎖時点では他に閉鎖は予想されていなかった。^[43]

オートクレーブ養生気泡コンクリートは資源効率が高いため、原料処理から気泡コンクリート廃棄物の処分まで、従来のコンクリートよりも環境への影響が少ない。効率が継続的に改善されているため、気泡コンクリートブロックの製造には、製品1 m ³あたりに必要な原材料が比較的少なく、他の建築材料の製造の5分の1で済む。^[44]製造プロセスで原材料が失われることはなく、すべての製造廃棄物は製造サイクルに戻される。気泡コンクリートの製造には、他のすべての石材製品よりも少ないエネルギーしか必要としないため、化石燃料の使用とそれに伴う二酸化炭素（CO ₂）排出量が削減される。^[45]養生プロセスもエネルギーを節約します。蒸気養生は比較的低温で行われ、オートクレーブで発生した高温の蒸気は後続のバッチで再利用されるからです。^{[46] [47]}

AAC は 70 年以上にわたって生産されており、他のセメント建築資材に比べていくつかの利点がありますが、最も重要な利点の 1 つは環境への影響が少ないことです。

• 熱効率の向上により、建物内の冷暖房負荷が軽減されます。
• 多孔質構造により優れた耐火性を発揮します。
• 作業性が良く正確な切断が可能で、使用時の固形廃棄物の発生を最小限に抑えます。
• 環境に優しく、環境を汚染せず、LEED評価のグリーン建築材料に貢献します。^[1]
• 資源効率が高いため、原材料の加工から廃棄物の最終処分まで、あらゆる段階で従来のコンクリートよりも環境への影響が少なくなります。^[1]
• 軽量化によりコンクリートレンガの取り扱いが容易になります。軽量化により輸送コストとエネルギー、人件費が節約され、地震発生時の生存率が向上します。^[48]
• ブロックのサイズが大きいほど、石積み作業が速くなります。
• 大規模建設のプロジェクトコストを削減します。
• 耐火性: AAC は他のコンクリートと同様に耐火性があります。
• 取り扱いの容易さ: AAC ブロックは軽量なので、持ち上げ、運搬、設置が簡単で、従来の材料に比べて施工がスムーズになり、効率がさらに向上します。
• 優れた通気性: この素材は通気性に優れ、水分を拡散させ、建物内の湿度を下げます。AAC は水分を吸収して湿気を放出するため、結露やカビに関連するその他の問題を防ぐのに役立ちます。
• 無毒: オートクレーブ処理された気泡コンクリートには有毒ガスやその他の有毒物質は含まれません。ネズミやその他の害虫を引き寄せたり、被害を与えたりすることはありません。
• 精度: オートクレーブ養生気泡コンクリート製のパネルとブロックは、工場を出荷する前に必要な正確なサイズに製造されます。現場でのトリミングの必要性が少なくなります。ブロックとパネルがぴったりとフィットするため、モルタルなどの仕上げ材の使用が少なくなります。
• 長持ち: この素材は、厳しい気候や極端な天候の変化の影響を受けず、通常の気候の変化では劣化しないため、寿命が長くなります。

AAC は 70 年以上にわたって生産されてきました。しかし、英国 (空洞壁とも呼ばれる二重葉組積造が標準) に導入されたときに、いくつかの欠点が見つかりました。

• AACを使用するプロセスはやや複雑なので、ビルダーは特別なトレーニングを受ける必要があります。^[49]
• 雨天時や湿気の多い環境でAACブロックを設置した後に、非構造収縮ひび割れが発生することがあります。これは、適切に蒸気養生されていない低品質のブロックで発生する可能性が高くなります。ただし、ほとんどのAACブロック製造業者は認定されており、そのブロックは認定された研究所でテストされているため、低品質のブロックはほとんどありません。^[50]
• やや脆い性質があるため、取り扱いや輸送中に破損しないように粘土レンガよりも注意が必要です。
• 固定具：ブロックは脆いため、キャビネットや壁掛けを取り付ける際には、より長くて細いネジが必要です。石膏ボードや石膏タイルなどのオートクレーブ養生気泡コンクリート用に設計された特殊な壁留め具（ネジ式壁プラグアンカー）は、高荷重に耐える特殊な安全関連アンカーなど、標準的な拡張式壁プラグよりも高価です。^{[51] [52] [53]固定穴は、}ハンマーを使わずに一定の速度でHSSドリルビットを使用してドリルで開けることが推奨されます。^{[51] [52]}石工用ドリルビットと標準的な拡張式壁プラグは、AACブロックには適していません。^[52]
• 欧州標準の密度（400kg/m3、B2.5）を使用すると^、 AACブロックのみで北欧の新しい建築基準で要求される断熱レベルを達成するには、500mm以上の非常に厚い壁が必要になります。^[49]

• ウィキメディア・コモンズのオートクレーブ養生気泡コンクリートに関連するメディア
• オートクレーブ養生気泡コンクリートの歴史
• オートクレーブ養生気泡コンクリートの正しい使い方 - Masonry Magazine、2008 年 6 月
• エアクリート製品協会
• オートクレーブ養生気泡コンクリート - ポートランドセメント協会