インド建設業における持続可能なレンガ代替材の探求

インド建設業で使用されるレンガの代替材・代用品！

ある研究によると、インドでは年間約600億個のレンガが必要とされており、適切な代替材が見つからなければ、年間約1600×10⁶kNの粘土原野または農地が枯渇することになります。これにより約3000ヘクタールの肥沃な土地が不毛化します。住宅需要の増大、人口増加などにより建設業のレンガ需要が継続的に増加していることを考えると、その被害の程度は想像に難くありません。また、肥沃な土壌の浸食、土壌劣化、生態系の撹乱も引き起こします。

レンガ代替材探索の主な理由

インド建設業がレンガの適切な代替材を探す主な理由は以下の通りです：

(i) 輸送時の高い歩留まり損失
(ii) レンガの高い吸水率
(iii) レンガ寸法の不均一性
(iv) 窯燃料費の高騰
(v) 熟練労働者の不足 など

粘土以外の材料から製造可能なレンガの3カテゴリー

現在、粘土以外の材料から様々なレンガを製造可能であり、これらは以下の3カテゴリーに分類されます：

(1) コンクリートブロック
(2) フライアッシュレンガ
(3) 砂石灰（ケイ酸カルシウム）レンガ

各カテゴリーを簡単に説明します。これらの製品は建設業が要求する品質で、十分な量、おそらくそれ以上の品質で生産可能であることを付記しておきます。

1. コンクリートブロック

原材料

コンクリートブロック製造に必要な材料は骨材、セメント、水です。

様々な種類の骨材が様々な成功度で使用されており、砕石、砂利、火山灰、発泡スラグ、炉クリンカーなどが含まれます。骨材は設計ユニットの重量、テクスチャ、組成を考慮して選定されます。コンクリートブロックの強度、テクスチャ、経済性は骨材の慎重な粒度調整に依存します。現地入手可能な骨材が適していれば、経済性達成に役立ちます。

使用セメントは普通ポルトランドセメントです。必要な水は通常の飲料水です。

製造

高強度コンクリートブロック製造用の全自動プラントが利用可能です。これらの自動機械は優れた品質のコンクリートブロックを生産しますが、多額の設備投資を要します。

手動操作機械も利用可能で、プロジェクト現場に設置可能であり、製造場所から使用場所への輸送コストをさらに削減できます。

コンクリートブロック製造に関わる工程は以下の通りです：

(i) 材料の選定と配合

材料選定の主基準はブロックの所望強度です。粗骨材の割合が大きいほど、使用セメント量に対するブロック強度は大きくなります。

(ii) 材料の混練

骨材、セメント、水のブレンドは慎重に行う必要があります。混練は機械ミキサーで行うのが望ましいです。手練りの場合、セメントと骨材を乾燥状態で十分に混合し、水を徐々に加えるよう細心の注意を払う必要があります。

(iii) 充填と振動

混合コンクリート材料を型箱の上部レベルまで充填し、均一に充填されていることを確認します。コンクリートが型箱内で均一に沈殿するまで振動させます。

(iv) 養生

打設後約1日で散水を開始し、最低7日間、できれば28日間継続します。養生期間が長いほどブロック品質は向上します。

利点

コンクリートブロックが積みブロックとして多くの建設現場で採用されるのは、以下の利点があるためです：

(i) レンガ積み壁に比べてコンクリートブロックの幅が小さいため、建物の床面積（カーペットエリア）が増加します。
(ii) より優れた断熱性、耐火性、吸音性を提供します。
(iii) レンガ製造に使用される貴重な農地を節約できます。
(iv) 縦継ぎ目を自動的にずらせるようにブロックを製造できるため、熟練監督の必要性が減少します。
(v) コンクリートブロック積み工法は、レンガ積みより容易、迅速、強固です。
(vi) コンクリートブロックの完璧な形状と寸法により、職人の作業が大幅に簡素化されます。
(vii) 継ぎ目数が減るためモルタルの節約になります。
(viii) 鉄筋コンクリートブロック（RCB）積みユニットを生産すれば用途がさらに拡大します。ブロックに2つの孔を設け、適切な鉄筋を配置すれば、設計次第で風圧や地震に安全に耐えられる構造となります。従来の梁と柱を完全に排除でき、RCBユニット構造により外観も向上します。

用途

上記の利点を考慮すると、コンクリートブロック積み工法は大規模住宅や様々な土木プロジェクトで大規模に採用可能です。

2. フライアッシュレンガ

フライアッシュレンガは従来レンガへの有望な代替材です。

3. 砂石灰またはケイ酸カルシウムレンガ

オートクレーブ養生ケイ酸カルシウムレンガ（通称：砂石灰レンガ）は、1866年にイギリスのVan Derburghによって発明されました。しかし商業規模での生産が始まったのは1898年です。インド標準規格IS:4139:1989がこれらのレンガの様々な側面を規定しています。

原材料

砂石灰レンガ製造に必要な原材料は以下の通りです：

(i) 砂
(ii) 石灰
(iii) 水
(iv) 顔料

(i) 砂

砂石灰レンガ中の砂の割合は88～92%です。したがって砂石灰レンガの特性は主に砂の特性によって決まります。良質な砂石灰レンガを得るには、砂は良好な粒度分布を持ち、粘土、有機物、岩石鉱物、可溶性塩類などの不純物を含まないことが必要です。

微細な粘土が4%未満の微量であれば、圧縮成形の容易化、緻密化、滑らかなテクスチャの利点があります。

(ii) 石灰

砂石灰レンガ中の石灰割合は8～12%です。石灰は良質な高カルシウム石灰である必要があります。過焼けも未焼けも不可です。

(iii) 水

可溶性塩または有機物が0.25%を超える水は砂石灰レンガ製造に使用できません。海水は砂石灰レンガ製造に不適です。

(iv) 顔料

着色砂石灰レンガを作るには、砂と石灰の混合物に適切な着色顔料を添加します。顔料量はレンガ総重量の0.2～3%の範囲で変化します。表4-6に異なる色の砂石灰レンガを得るための顔料を示します。

製造

砂石灰レンガ製造手順は以下の通りです：

(i) 砂、石灰、顔料を適切な割合で取り、3～5%の水で十分に混合します。
(ii) 材料を特殊設計のロータリーテーブルプレスで機械的圧力下でレンガ形状に成形します。材料は半乾燥状態で、圧力は31.50～63N/mm²の範囲で変化します。
(iii) レンガを密閉チャンバーに入れ、約0.85～1.60N/mm²の飽和蒸気圧で6～12時間処理します。このプロセスをオートクレーブ処理または水熱処理と呼びます。オートクレーブは両端が密閉された鋼製シリンダーで、直径と長さはそれぞれ約2mと20mです。
(iv) 温度上昇と高湿度の存在下で石灰と砂の反応が大幅に加速されます。砂のシリカと石灰のカルシウムが水と反応して、ケイ酸カルシウム水和物という結晶様化合物を形成します。したがってこれらのレンガをケイ酸カルシウムレンガと呼びます。
(v) レンガをチャンバーから取り出し、使用のために出荷できます。

利点

砂石灰レンガの利点は以下の通りです：

(i) 砂石灰レンガに漆喰を施す場合、レンガが均一な形状・寸法であるため必要モルタル量が少なくて済みます。
(ii) ケイ酸カルシウム製品はレンガ、ブロック、タイル形態で入手可能です。したがって住宅・建築建設でより幅広い用途が可能です。
(iii) これらのレンガの積み上げ工法は、建築家に複雑な形状、精巧なデザイン、多様な表面仕上げによる心地よい視覚効果の創出において相当な柔軟性を提供します。
(iv) これらのレンガの原材料には可溶性塩が含まれません。したがってエフロレッセンス（白華）の問題が生じません。
(v) これらのレンガは硬く強靭で、圧縮強度は約10N/mm²です。これらのレンガを使用すれば耐力壁を持つ中高層ビルも可能です。適切な鉄筋を配置すれば耐震性も確保できます。
(vi) これらのレンガは色とテクスチャが均一です。
(vii) 粘土が乏しい場所でも製造可能です。つまり、これらのレンガの採用は農地への圧力を緩和します。
(viii) これらのレンガは直線的なエッジと真の矩形面を持つ精確な形状・寸法を有します。
(ix) これらのレンガは優れた撥水性と遮音係数を持ち、防火保護も提供します。
(x) これらのレンガは白色で滑らかな仕上げを持ち、露出壁への太陽熱影響を軽減します。
(xi) これらのレンガは清潔な外観を呈するため、漆喰を省略できます。
(xii) 着色砂石灰レンガの使用により、追加コストなしで壁に永久的な仕上げが可能です。
(xiii) ケイ酸カルシウム製品の歩留まり損失は少なく、1%程度です。

欠点

砂石灰レンガの欠点は以下の通りです：

(i) 長時間熱にさらされると崩壊するため、炉レンガ工事には不適です。
(ii) 耐摩耗性が弱いため、舗装材として使用できません。
(iii) 粘土レンガより耐水性が劣るため、基礎工事には使用できません。
(iv) 適切な粘土が豊富に入手できる地域では、これらのレンガは非経済的となります。

建設コスト削減要因

しかし、以下の様々な要因により建設コストが約40%削減されることに留意してください：

(i) 取り扱いと輸送時の歩留まり損失が少ない
(ii) メンテナンスコスト削減と化粧石の不要化
(iii) 従来粘土レンガに比べて必要モルタル量が少ないためモルタルコスト削減
(iv) 高圧縮強度による壁厚削減で、各部屋の床面積増大
(v) 滑らかな仕上げによる漆喰コスト削減 など

用途

砂石灰レンガは装飾工事に使用され、建築業界で普通粘土レンガの代替として使用できます。ドイツには200以上の工場がこれらを生産しています。砂石灰レンガ産業が確立されている他の国々には、イギリス、オランダ、デンマーク、アメリカ、カナダ、旧ソ連、スイス、ポーランド、ルーマニア、旧チェコスロバキア、モンゴル、ベトナム、ブルガリア、フィンランド、チリ、クウェート、エジプト、オーストラリア、南アフリカ、中東諸国があります。

これらのレンガは、ケララ州で一部の構造物に使用されていることを除き、インドではまだ普及していません。大容量プレスが入手できないため、この種の建材の大規模生産は我が国ではまだ実現していません。