3Dコンクリートプリント用の繊維補強モルタル材料「ラクツム」を開発

清水建設（株）＜社長 井上和幸＞はこのほど、3Dコンクリートプリンティングによる構造体を兼ねた柱型枠「埋設型枠」の造形を目的に、高強度・高靭性の繊維補強モルタル「ラクツム（LACTM）」を開発しました。

建設業界では慢性的な人手不足が懸念される中、特にRC造の施工では、省力化・省人化が喫緊の課題となっています。そのキーとなるのが部材のプレキャスト化です。3Dコンクリートプリンティングによる埋設型枠の施工は、プレキャスト化の概念を現場施工に採り入れた新たなソリューションと言えるものです。

3Dコンクリートプリンティング装置により、型枠のような薄い構造物を造形しようとすると、通常のモルタルでは10cmも積層すると形状を維持できずに崩れてしまい、モルタルの凝結を待ちながらプリンティングすると作業の効率化は望めません。

そこで当社は、本年7月に、材料押し出し方式の3Dコンクリートプリンティング装置を配備した専用実験施設「コンクリートDXラボ」を技術研究所内に新設。同施設内で、ラクツムの材料配合や圧送方法、プリント速度の最適化を図るとともに、積層造形物の埋設型枠としての構造性能の検証を進めてきました。

ラクツムの構成材料には、通常のモルタルに用いるセメントと砂のほか、長さ6㎜の合成短繊維、高性能減水剤、シリカフュームを付加しています。これらの素材は順に、モルタルの粘性付与と高靭性化、凝結時間の制御、高強度化に寄与します。実験では、プリンティング装置が幅2～4cm、厚さ0.7cm、秒速10cmの範囲でラクツムを押し出していけば、フレッシュな状態でも形状を保持したまま高さ2.1mの実大規模の柱型枠を約2時間で造形することができました。

ラクツムで積層造形した埋設型枠は、実適用に必要な構造性能と耐久性能を兼ね備えています。この埋設型枠にコンクリートを充填して構築した柱部材の構造耐力や靭性は、載荷実験による検証結果から、既往技術で構築したコンクリート柱を上回ることが実証されています。耐久性能についても問題はなく、積層面が目視で確認できないほど一体化しており、劣化の原因となる水や空気の侵入を助長する気泡や空隙は内部にほとんど生じません。

当社は今後、ラクツムで積層造形した埋設型枠の現場適用を目指し、施工現場で実大型枠を直接プリントするオンサイト3Dプリンティングを実現するための研究開発を進めていく考えです。