特開 2024-87560 建築用材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024087560

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】建築用材料

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/02 20060101AFI20240624BHJP

   C04B 16/06 20060101ALI20240624BHJP

   C04B 18/16 20230101ALI20240624BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20240624BHJP

   B33Y 70/00 20200101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

C04B28/02

C04B16/06 Z

C04B18/16

B28B1/30

B33Y70/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022202449

(22)【出願日】2022-12-19

(71)【出願人】

【識別番号】522392070

【氏名又は名称】Ｄｅｅｐ Ｔｅｃｈ Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134072

【弁理士】

【氏名又は名称】白浜 秀二

(72)【発明者】

【氏名】山田 慎司

【テーマコード（参考）】

4G052

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G052DA01

4G052DB12

4G052DC06

4G112PA02

4G112PA24

4G112PA30

4G112PC03

4G112PE02

(57)【要約】

【課題】３Ｄプリンタ用の建築材料の粘度等の適正化を得る。
【解決手段】セメントに骨材と水及び合成繊維を含み、前記建築材料は建築物の積層する部分に使用され、前記骨材は砂、砂利、再生屋根タイル、及び高性能減水剤を含む３Ｄプリンタ用の建築材料である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメントに骨材と水及び合成繊維を含むことを特徴とする３Ｄプリンタ用の建築用材料。

【請求項2】

前記建築材料は建築物の積層する部分に使用されることを特徴とする請求項１記載の３Ｄプリンタ用の建築用材料。

【請求項3】

前記骨材は砂、砂利、再生屋根タイル、及び高性能減水剤を含むことを特徴とする請求項１記載の３Ｄプリンタ用の建築用材料。

【請求項4】

前記建築材料は、１０分～１５分掛けて表面硬化させ、２時間～３時間掛けて完全硬化させることを特徴とする請求項３に記載の３Ｄプリンタ用の建築用材料。

【請求項5】

前記合成繊維は、前記高性能減水剤の半分の量であることを特徴とする請求項３記載の３Ｄプリンタ用の建築用材料。

【請求項6】

前記合成繊維は、セメントに骨材と水の総量の０．１％の量であることを特徴とする請求項３記載の３Ｄプリンタ用の建築用材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建築材料に関する。

【背景技術】

【0002】

近年は、３Ｄプリンタで建物等を構築することが可能となっている。このような３Ｄプリンタは、ＣＡＤ等で作成した３次元の造形用のデジタルデータに基いて、液状の材料を、一層ずつ、硬化させて、積層体である造形物を製造する。

【0003】

積層造形物を製造するための技術としては操作を繰り返して、積層造形物を製造する粉末固着式積層法や、熱可塑性樹脂を高温で溶解させて、液状の層を形成させた後、該層を冷却して硬化させるという操作を繰り返して、積層造形物を製造する。

【0004】

コンクリートやモルタルなどのセメント組成物に、鋼繊維や、ビニロン、ポリプロピレンなどの有機質繊維などの繊維を均一に分散して混入することによって、得られるコンクリートやモルタルなどのセメント組成物の硬化物の引張強度、曲げ強度、せん断強度を向上させるとともに、耐衝撃性や靭性の向上、ひび割れの抑制、剥落の防止などが可能になる。

【0005】

このため、セメント組成物からなる積層造形材料として、繊維を含むセメント組成物が 検討されている。

【0006】

例えば、特許文献１に開示されているのは水和性セメント質材料の制御された強度の発現のための組成物および方法に関し、そしてより詳細には重合性モノマー成分の使用であり、これはセメント質材料の凝結が始まる前に可塑的水和性セメント質材料のマトリックス内の非水和強度を強化するために、制御された様式で混合されるレドックス対により開始され、そして活性化される。例となる応用には高流体レディミックス適用用の型枠にかかる圧の最少化、一体型コンクリートスラブ作業および他の順次適用のための支持および結合特性の強化、または他の独自の可能性の中でもとりわけ迅速な３Ｄ印刷適用の促進を含むことが開示されている。

【0007】

特許文献２に、繊維入りコンクリートを付加製造装置のノズルから所定の位置に押し出すことによって繊維の配向を容易に制御可能な繊維補強コンクリート部材の製造方法が、記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特表２０２１－５３６４１９号公報

【特許文献2】特開２０２０－００２７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、３Ｄプリンタによる建築材料は、積層してドロドロにならず、かつ、固まりすぎないような適当な粘度が必要である。
ところが、特許文献１及び特許文献２は、適正な粘度を有するものではないので、３Ｄプリンタのセメント組成物としては依然として不適切である。
本発明は、３Ｄプリンタでも、適当な粘度を有する建築材料を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、セメントに骨材と水及び合成繊維を含む３Ｄプリンタ用の建築材料である。

【0011】

請求項２に係る発明は、前記建築材料は建築物の積層する部分に使用される３Ｄプリンタ用の建築材料である。

【0012】

請求項３に係る発明は、前記骨材は砂、砂利、再生屋根タイル、及び高性能減水剤を含む３Ｄプリンタ用の建築材料である。

【0013】

請求項４に係る発明は、前記建築材料は、１０分～１５分掛けて表面硬化させ、２時間～３時間掛けて完全硬化させることを特徴とする３Ｄプリンタ用の建築材料である。

【0014】

請求項５に係る発明は、前記合成繊維は、前記高性能減水剤の半分の量である３Ｄプリンタ用の建築材料である。

【0015】

請求項６に係る発明は、前記合成繊維は、セメントに骨材と水の総量の0.1%の量である３Ｄプリンタ用の建築材料である。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明によれば、３Ｄプリンタでも、適正な粘度を有する建築材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】３Ｄプリンタの建築材料の成分の説明図である。

【図2】合成繊維の試験の結果を説明する説明図である。

【図3】骨材ふるい分け試験結果を説明する説明図である。

【図4】砕砂試験のデータを説明する説明図である。

【図5】砕砂の密度、吸水率試験の説明図である。

【図6】骨材ふるい分け試験結果を説明する説明図である。

【図7】建築材料の具体的購入先を説明する説明図である。

【図8】コンクリート用化学混和剤試験結果を説明する説明図である。

【図9】セメント試験成績を説明する説明図である。

【図10】建築用３Ｄプリンタシステムの概略構成図である。

【図11】（ａ）～（ｃ）３Ｄプリンタの建築材料の乾燥時間による効果の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に示す実施の形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示したものであって、本発明の技術的思想は、下記のものに特定されるものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において、種々の変更を加えることができる。特に、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。既に公知の技術である部分は説明を省略している。

【0019】

図１を参照する。本実施の形態は、セメント、砂（０－２ｍｍ）、砂利（０－８ｍｍ）、再生屋根タイル（例えば、コロニアル（登録商標）：０－８ｍｍ）、水、高性能減水剤（例えば、グレニウムｓｋｙ６３１）、合成繊維（例えば、バルリンク：ポリプロピレン）、を含む３Ｄプリンタの建築材料として説明する。本発明において、骨材は、１～２５ｍｍの大きさのものを意味する。

【0020】

この３Ｄプリンタの建築材料は、好ましくは、セメントの量は、総重量に対して３１．８％である。

【0021】

また、砂及び砂利は総重量に対して１８．２％である。再生屋根タイルは総重量に対して２３．９％である。

【0022】

さらに、水は総重量に対して８．６％であり、高性能減水剤は総重量に対して０．２％程度の配合率であり、これらを混合して形成している。合成繊維の含有量は０．１％程度が好ましい。

【0023】

より詳細には、３Ｄプリンタの建築材料の成分の図１の分量が好ましい。セメントの量は６．１２ｔｏｎ（総量の３１．８％）であり、０－２ｍｍの砂が３．５０ｔｏｎ（総量の１８．２％）であり、０～４ｍｍ（０～８ｍｍ：好ましくは０～４ｍｍ）の砂利が３．５０ｔｏｎ（総量の１８．２％）であり、０～４ｍｍの再生屋根タイル（例えば、コロニアル（登録商標））が４．３８ｔｏｎ（総量の２３．９％）であり、水が１．６６ｔｏｎ（総量の８．６％）である。

【0024】

また、高性能減水剤（例えば、グレニウムｓｋｙ６３１）が０．０４ｔｏｎ（総量の０．２％）であり、合成繊維（合成樹脂）が０．０２ｔｏｎ（総量の０．１％）である。

【0025】

上記の配分で品質を検査した例を以下に示す。

【0026】

図２に示すように、検査項目は、繊度と、合成短繊維径と、引張強度と、引張弾性率と、合成短繊維長と、付着水分率との検査を行った。

【0027】

この結果、繊度は、１３．６ｄｔｅｘ（規格値は１０～１６ｄｔｅｘ）であり、合成短繊維径は０．０４４ｍｍ（規格値は０．０３７～０．０４７ｍｍ）であり、引張強度は４５５．０Ｎ/ｍｍ^２（規格値は３９０Ｎ/ｍｍ^２以上）であり、引張弾性率は５．５ｋＮ／ｍｍ^２（規格値は５．０ｋＮ／ｍｍ^２以上）であり、合成短繊維長は１１．９ｍｍ（規格値は１１．５～１２．５０ｍｍ）であり、付着水分率は、０．０％（規格値は０．０％）であった。すなわち、いずれもがＪＩＳ Ａ ６２０８の規格値を満たしている。

【0028】

図３は骨材のふるい分け試験のデータを説明する説明図である。骨材のふるい分け試験とは、一般の構造物などで使用するコンクリート用骨材として適当であるかを判定し、コンクリートの調合設計で必要な骨材の粗粒率と粗骨材の最大寸法を求める試験で、骨材の単位容積質量及び実積率試験は、コンクリートの調合設計で必要な単位容積質量と実積率を求める試験である。

【0029】

ふるいの寸法２．３６ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ１は２２２．８ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ１＝ａ１/Ａ×１００＝１９．６％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ１＝ｂ１＝１９．６％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ１＝１００－ｃ１＝８０．４％である。

【0030】

ふるいの寸法１．１８［１．１８～２．３６］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ２は３９６．５ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ２＝ａ２/Ａ×１００＝３４．９％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ２＝ｃ１＋ｂ２＝５４．５％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ２＝１００－ｃ２＝４５．５％である。

【0031】

ふるいの寸法０．６［０．６～１．１８］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ３は１７０．３ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ３＝ａ３/Ａ×１００＝１５．０％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ３＝ｃ２＋ｂ３＝６９．５％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ３＝１００－ｃ３＝３０．５％である。

【0032】

ふるいの寸法０．３［０．３～０．６］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ４は９３．６ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ４＝ａ４/Ａ×１００＝８．２％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ４＝ｃ３＋ｂ４＝７７．７％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ４＝１００－ｃ４＝２２．３％である。

【0033】

ふるいの寸法０．１５［０．１５～０．３］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ５は６６．５ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ５＝ａ５/Ａ×１００＝５．９％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ５＝ｃ４＋ｂ５＝８３．６％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ５＝１００－ｃ５＝１６．４％である。

【0034】

ふるいの寸法０．０７５［０．０７５～０．１５］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ６は６３．５ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ６＝ａ６/Ａ×１００＝５．６％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ６＝ｃ５＋ｂ６＝８９．２％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ６＝１００－ｃ６＝１０．８％である。

【0035】

ふるいの寸法［０．０７５以下］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ７は１２２．８ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ７＝ａ７/Ａ×１００＝１０．８％である。

【0036】

合計に対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量Ａは１１３６．０ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率＝１００％である。各ふるいにとどまる試料の百分率は３０４．９％である。

【0037】

試験前の試料質量１１４３．７ｇである。粗粒率は３．０５の結果を得た。

【0038】

図４は砕砂の微粒分量試験の説明図である（原石の種類は石灰岩）。試験結果の項目として、ｍ１（洗う前の試料の乾燥質量）と、ｍ２（洗った後の試料の乾燥質量）と、洗う前後の差等を示している。

【0039】

この試験は洗い試験と呼ばれている。表面に粘土やシルトなどの細かい土が着いたままの骨材でコンクリートを作ると、 セメントと骨材がしっかりと付着しないため、コンクリートの強さが低くなる。付着している細かい土が少ない骨材がよい製品の条件となる。試験方法は骨材を水で洗って表面に着いている細かい土の量を求める試験である。

【0040】

洗う前の試料の乾燥質量ｍ１は１回目は６１０．２ｇであり、２回目は６１３．０ｇである。洗った後の試料の乾燥質量ｍ２は１回目は５２８．６ｇであり、２回目は５３０．０ｇである。

【0041】

網ふるい０．０７５ｍｍを通過する量の百分率（ｍ１－ｍ２）/ｍ１×１００％は、１回目１３．４％であり、２回目１３．５％である。平均は１３．５％である。

【0042】

２個の試験データの平均値からの差は、１回目は０．１％で２回目は０．０％である。

【0043】

図５は砕砂の密度、吸水率試験の説明図である（原石の種類は石灰岩）。試験結果の項目として、ｍ１（密度測定用試料の表乾燥量）と、ｍ２（ピクノメーター＋水）の質量等を示している。

【0044】

密度測定用試料の表乾質量ｍ１は、１回目は５００．０ｇであり、２回目は５００．０ｇである。

【0045】

（ピクノメーター＋水）の質量ｍ２は、１回目は１２０９．０ｇであり、２回目は１２０４．２ｇである。

【0046】

試験に使用した水の温度は、１回目が２２．０℃であり、２回目が２２．０℃である。試験に使用した水の密度ρｗは、１回目が０．９９７８ｇ/ｃｍ^３であり、２回目が０．９９７８ｇ/ｃｍ^３である。

【0047】

（ピクノメーター＋水＋試料）の質量ｍ３は１回目が、１５２４．３ｇであり、２回目が１５２０．５ｇである。

【0048】

表乾密度Ｄ_Ｓ＝ｍ１/（ｍ１－（ｍ３－ｍ２））×ρｗで、１回目が２．７１ｇ/ｃｍ^３であり、２回目が２．７２ｇ/ｃｍ^３であり、平均は２．７２ｇ/ｃｍ^３である。

【0049】

表乾密度の平均値からの差は１回目が０．０１ｇ/ｃｍ^３であり、２回目が０．００ｇ/ｃｍ^３である。平均値は合格である。

【0050】

吸水率測定用試料の表乾質量ｍ４は、１回目が５００．０ｇであり、２回目が５００．０ｇである。

【0051】

吸水率測定用試料の絶乾質量ｍ５は、１回目が４９５．６ｇであり、２回目が４９５．８ｇである。

【0052】

吸水率Ｑ（（ｍ４－ｍ５）/ｍ５×１００）は、１回目が０．８９％であり、２回目が０．８５％で、平均は０．８７％である。

【0053】

吸水率の平均値からの差は１回目が０．０２％で、２回目が０．０２％であり合格である。

【0054】

絶乾密度Ｄ_Ｄ（表乾密度/（１＋吸水率/１００））は、１回目が２．６９ｇ/ｃｍ^３であり、２回目が２．７０ｇ/ｃｍ^３であり平均は２．７０ｇ/ｃｍ^３である。

【0055】

絶乾密度の平均値からの差は、１回目が０．０１ｇ/ｃｍ^３であり、２回目が０．００ｇ/ｃｍ^３であり合格である。

【0056】

図６は道路用砕石試験の成績であり、骨材のふるい分け試験の結果の説明図である。このような、３Ｄプリンタのセメント組成材料は、例えば図８に示す建築用３Ｄプリンタシステムに用いるのが好ましい。

【0057】

ふるいの寸法１３［１３～２０］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ３は０．０ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ３＝ａ３/Ａ×１００＝０．０％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ３＝ｃ２＋ｂ３＝０．０％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ３＝１００－ｃ３＝１００．０％である。

【0058】

ふるいの寸法５［５～１３］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ４は２３．３ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ４＝ａ４/Ａ×１００＝１．６％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ４＝ｃ３＋ｂ４＝１．６％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ４＝１００－ｃ４＝９８．４％である。

【0059】

ふるいの寸法２．５［２．５～５］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ５は１３３８．１ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ５＝ａ５/Ａ×１００＝８９．１％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ５＝ｃ４＋ｂ５＝９０．７％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ５＝１００－ｃ５＝９．３％である。

【0060】

ふるいの寸法１．２［１．２～５］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ６は１１１．５ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ６＝ａ６/Ａ×１００＝７．４％である。各ふるいにとどまる試料の百分率はｃ６＝ｃ５＋ｂ６＝９８．１％である。各ふるいを通過する試料の百分率はｄ６＝１００－ｃ６＝１．９％である。

【0061】

ふるいの寸法［１．２以下］ｍｍに対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量ａ７は２８．０ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率ｂ７＝ａ７/Ａ×１００＝１．９％である。

【0062】

合計に対し、連続する各ふるいの間にとどまる試料の質量Ａは１５００．９ｇであり、連続する各ふるいの間にとどまる試料の百分率＝１００％である。試験前の試料質量１５０１．４ｇである。粗粒率は４．９０の結果を得た。

【0063】

図７を参照する。本試験で使用した材料を説明する。セメントは太平洋セメント社製、普通ポルトランドセメントである。砂（０～２ｍｍ）は吉澤石灰工業社製、石灰砕砂 スクリーニングスである。砂利（０～８ｍｍ）は吉澤石灰工業社製、石灰砕石Ｓ－５（７号）。再生屋根タイル（コロニアル（登録商標）：０－８ｍｍ）、水は自社で用意、高性能減水剤は、ポゾリスソリューション株式会社製、マスターグレニウムＳＰ８ＳＶ、合成繊維は、バルチップ株式会社製、バルリンク１３ＤＴ－１２ｍｍである。

【0064】

図８を参照する。コンクリート用化学混和剤（ＪＩＳ Ａ ６２０４）試験結果である。減水率は、ＪＩＳ Ａ ６２０４による規定値で１８％以上である。形式評価試験値は１８％であり、性能確認試験値は１８％である。

【0065】

ブリーディング量の比はＪＩＳ Ａ ６２０４では６０％以下であり、形式評価試験値は１６％である。

【0066】

凝結時間の差は、ＪＩＳ Ａ ６２０４では始発で－６０～＋９０であり、形式評価試験値＋３５であり、性能確認試験値では＋１０である。

【0067】

ＪＩＳ Ａ ６２０４では終結で－６０～＋９０であり、形式評価試験値＋２５であり、性能確認試験値では＋２０である。

【0068】

経時変化量は、スランプでＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では６．０ｃｍ以下であり、形式評価試験値は４．０ｃｍであり、性能確認試験値では３．５ｃｍである。

【0069】

経時変化量は、空気量でＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では±１．５％以内であり、形式評価試験値は－０．７％であり、性能確認試験値では－０．７％である。

【0070】

圧縮強度比は、材齢７日で、ＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では１２５％以上であり、形式評価試験値は１５５％であり、性能確認試験値では１２７％である。

【0071】

圧縮強度比は、材齢２８日で、ＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では１１５％以上であり、形式評価試験値は１３９％であり、性能確認試験値では１２２％である。

【0072】

長さ変化比は、ＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では１１０％以下であり、形式評価試験値９６％である。

【0073】

凍結融解に対する抵抗性は、ＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では６０％以下であり、形式評価試験値は９７％である。

【0074】

塩化物イオン量では、塩化物イオン量がＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では０．０２ｋｇ/ｍ^３以下であり、形式評価試験値は０．００ｋｇ/ｍ^３で、性能確認試験値では０．０１％（化学混和剤中の含有量）、３．１５ｋｇ/ｍ^３（１ｍ^３当たりの化学混和剤の使用量）、０．００ｋｇ/ｍ^３（試験値）である。

【0075】

全アルカリ量では、塩化物イオン量がＪＩＳ Ａ ６２０４の規定値では０．３０ｋｇ/ｍ^３以下であり、形式評価試験値は０．０３ｋｇ/ｍ^３で性能確認試験値では０．８％（化学混和剤中の含有量）、３．１５ｋｇ/ｍ^３（１ｍ^３当たりの化学混和剤の使用量）、０．０３ｋｇ/ｍ^３（試験値）である。

【0076】

その他の項目として、密度（ｇ/ｃｍ^３、２０℃）で規格値は１．０３～１．１２ｇ/ｃｍ^３であり、試験値は１．０５ｇ/ｃｍ^３である。

【0077】

図９を参照する。セメント試験成績である。

【0078】

密度は、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で平均値３．１６ｇ/ｃｍ^３であり、早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で平均値３．１４ｇ/ｃｍ^３であり、高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）で平均値３．０４ｇ/ｃｍ^３である。

【0079】

比表面積は、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で２５００ｃｍ^２/ｇ以上で、平均値３２１０ｃｍ^２/ｇであり、標準偏差が７６ｃｍ^２/ｇであり、早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で３３００ｃｍ^２/ｇ以上で、平均値が４５５０ｃｍ^２/ｇであり、標準偏差が７０ｃｍ^２/ｇであり、高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）で、ＪＩＳ規格で３０００ｃｍ^２/ｇ以上で、平均値３９５０ｃｍ^２/ｇであり標準偏差が７４ｃｍ^２/ｇである。

【0080】

凝結の水量は、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で平均値２７．２％であり、早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で平均値が３０．６％であり、高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）で平均値２８．８％である。

【0081】

凝結の始発は、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で６０ｍｉｎ以上で平均値２－２１％であり、早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で１５ｍｉｎ以上で平均値が２－０１％であり、高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が６０ｍｉｎ以下で、平均値２－５９％である。

【0082】

凝結の終結は、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で１０ｈ以上で平均値３－３９％であり、最大値で４－００であり、早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で１０ｈ以上で平均値が２－５７％であり、最大値が３－２０であり、高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が１０ｈ以下で、平均値４－２２％であり最大値が５－１５である。

【0083】

安定性はパット法で、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、良であり、早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で良であり、高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）で良である。

【0084】

圧縮強さ（Ｎ/ｍｍ^２）は、１ｄで、早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で１０．０以上で平均値が２５．０であり、標準偏差が１．６７である。

【0085】

圧縮強さ（Ｎ/ｍｍ^２）は、３ｄで、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、１２．５以上で、平均値が２８．８で、標準偏差が１．５８である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で２０．０以上で平均値が４７．７であり、標準偏差が１．７９である。高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が１０．０以上で、平均値２２．１であり標準偏差が１．２３である。

【0086】

圧縮強さ（Ｎ/ｍｍ^２）は、７ｄで、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、２２．５以上で、平均値が４５．５で、標準偏差が１．６４である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で４２．５以上で平均値が５９．８であり、標準偏差が１．８１である。高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が１７．５以上で、平均値３７．６であり標準偏差が１．７１である。

【0087】

圧縮強さ（Ｎ/ｍｍ^２）は、２８ｄで、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、１２．５以上で、平均値が６５．２で、標準偏差が１．８５である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で１７．５以上で平均値が７１．７であり、標準偏差が１．８９である。高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が１２．５以上で、平均値６４．１であり標準偏差が１．９６である。

【0088】

水和熱（Ｊ/ｇ）では、７ｄの普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、平均値が３２８である。水和熱（Ｊ/ｇ）では、２８ｄの普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、平均値が３８８である。

【0089】

化学成分（％）は、酸化マグネシウムで、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、５．０以下で、平均値が１．０６で、最大値が２．４０である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で５．０以下で平均値が１．０９であり、最大値が２．３８である。高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が６．０以下で、平均値３．４６であり最大値が４．２５である。

【0090】

化学成分（％）は、三酸化硫黄で、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、３．５以下で、平均値が２．０２で、最大値が２．１９である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で４．５以下で平均値が２．９７であり、最大値が３．２０である。高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が４．０以下で、平均値２．１５であり最大値が２．６１である。

【0091】

化学成分（％）は、強熱減量で、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、５．０以下で、平均値が２．３１で、最大値が２．５１である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で５．０以下で平均値が０．８４であり、最大値が１．０３である。高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）でＪＩＳ規格が５．０以下で、平均値１．６２であり最大値が２．２７である。

【0092】

化学成分（％）は、全アルカリで、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、０．７５以下で、平均値が０．５２で、最大値が０．６２である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で０．７５以下で平均値が０．４７であり、最大値が０．５３である。

【0093】

化学成分（％）は、塩化物イオンで、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）で、ＪＩＳ規格で、０．０３５以下で、平均値が０．０２３で、最大値が０．０２６である。早強ポルトランドセメント（ＪＩＳ Ｒ ５２１０）でＪＩＳ規格で０．０２以下で平均値が０．００８であり、最大値が０．０１２である。高炉セメントＢ種（ＪＩＳ Ｒ ５２１１）で、平均値０．０１６である。

【0094】

図１０を参照する。この建築用３Ｄプリンタシステムは、事務所又は会社の管理装置２０と、現場側の操作端末５０と、３Ｄ駆動立体枠装置１００等で構成されている。管理装置２０と、操作端末５０とを総称して本実施の形態では制御装置と称する。

【0095】

構造物１６０を構築するために、セメント６．１２ｔｏｎ（総量の３１．８％）、砂、３．５０ｔｏｎ（総量の１８．２％）と、砂利、３．５０ｔｏｎ（総量の１８．２％）と、再生屋根タイル（４．３８ｔｏｎ）が総量の２３．９％と、水が１．６６ｔｏｎ（総量の８．６％）と、高性能減水剤が０．０４ｔｏｎ（総量の０．２％）と、合成繊維（ポリプロピレン等）が０．０２ｔｏｎ（総量の０．１％）とをミキサー４０でミキシングして生成した建築材料４５を生成してこれをタンク１５０に蓄積する。

【0096】

３Ｄ駆動立体枠装置１００側には、主制御装置（不図示）が設けられている。この主制御装置は、操作端末５０からのＣＡＤデータに基づくモルタル噴出装置１２０に対する制御データを生成して出力する。

【0097】

前述の３Ｄ駆動立体枠装置１００は、図１０に示すように、構造物１６０を構築するエリアに構築されている。

【0098】

すなわち、本システムの概要は、構造物１６０を構築するエリアに構築され、モルタル噴出装置１２０を三次元的に移動させながら前記構造物１６０を構築するレール付きの３Ｄ駆動立体枠装置１００と、構造物１６０の設計図を生成すると共に、この設計図に基づく制御データを３Ｄ駆動立体枠装置１００に送信する制御装置とを備えた建築用３Ｄプリンタシステムである。

【0099】

本実施の形態の建築用３Ｄプリンタシステムは、図１０に示すように、管理装置２０で設計図のＣＡＤデータを生成し、構築スケジュールを生成して記憶部に記憶する。そして、構造物１６０を構築するための、所定のミキサー４０でミキシングして生成した建築材料４５を生成してこれをタンク１５０に蓄積しておく。

【0100】

そして、構築スケジュールに従って、そのＣＡＤデータを操作端末５０に送信し、この操作端末５０が構築スケジュールのＣＡＤデータを受信する毎に、順次、記憶部に記憶し、作業員の操作に従って、ＣＡＤデータを主制御装置に送信する。主制御装置は、３Ｄ駆動立体枠装置１００に制御データを順次送信する。このとき、管理装置２０のＣＡＤデータに、コーナ部分であることを示すコードが付加されていない場合は、そのＣＡＤデータに基づくモルタル噴出装置１２０がレール上を直線的に搬送させる制御データを順次、３Ｄ駆動立体枠装置１００の主制御装置に送信する。

【0101】

また、コーナ部分であることを示すコードが付加されている場合は、そのＣＡＤデータに基づくモルタル噴出装置１２０がそのコーナの曲線Ｒでレールを搬送させる制御データを送信する。適当な粘度を有する構造物１６０が生成されることになる。

【0102】

図１１を参照する。この配分で混合された３Ｄプリンタの建築材料である。この３Ｄプリンタのセメント組成材料は、適切な温度管理がなされていないといけない。乾燥時間が早すぎると、３Ｄプリンタ（図示せず）で建物等を構築した場合は生成材１０が潰れてしまう（沈下を起こす）。図１１（ａ）参照。

【0103】

また、遅すぎた場合は、生成材１０は、乾燥すぎて強度不足となる（図１１（ｂ）参照）。これに対して、最適な乾燥時間の場合は適正な状態を保つ。乾燥時間は、１０～１５分で表面が硬化し、完全硬化にｈ２～３時間が理想である（図１１（ｃ）参照）。

【産業上の利用可能性】

【0104】

本発明の建築用３Ｄプリンタシステムは、建築物に適用できる。

【符号の説明】

【0105】

２０ 管理装置
４０ ミキサー
４５ 建築材料
５０ 現場側の操作端末
１００ ３Ｄ駆動立体枠装置
１２０ モルタル噴出装置
１５０ タンク
１６０ 構造物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】