知って得する建物の豆知識　(97)　カーボン・コンポジット　高い強度持つ繊維素材

住宅新報 2012年10月16日号 4面

2012年10月16日 00:00管理（賃貸・分譲）

巨大な浴槽（アムステルダム市立美術館）

　先月末、オランダのアムステルダムに、『巨大な浴槽』と呼ばれる建物が登場しました。約10年がかりの改修工事を終えた、アムステルダム市立美術館の新館です。

　オランダの建築界はワイルドなデザインが特徴的ですが、この『巨大な浴槽』もその流れを汲んでいます。全長およそ100メートルの「浴槽」の表面は、3000m2の継ぎ目のない一体的なパネルで構成されており、「つやつや、華やか、真っ白」とも表現されています。

　この巨大浴槽は帝人グループの現地法人テイジンアラミド(Teijinx　Aramid)が提供したカーボン・コンポジット素材(以下コンポジット)で、パラ系アラミド繊維と炭素繊維が混入された樹脂でできています。現時点で、コンポジットを使用した建築物では世界最大です。これだけ巨大な単一構造物には膨大な熱変形が発生し、割れや破断が起きますが、その変形に耐えるのがコンポジットです。

F1マシンや防弾チョッキにも

　今年のF1鈴鹿では、小林可夢偉選手が22年ぶりに日本人3位入賞を果たしました。このF1マシンのボディも、コンポジットの一体成形品です。コンポジットが主流になったことで衝突安全性が著しく向上し、300キロオーバーのクラッシュでもレーシングドライバーの負傷度合いが大幅に低下しています。

　また防弾チョッキに使用すれば、至近距離からの拳銃弾も通さないほど強度が高いのです。コンポジットは建築材として、外装以外にも応用されています。

　コンクリートは圧縮には強いのですが、引っ張りには弱い欠点があります。そこで鉄筋をコンクリートに挿入して、引っ張り強度を高めたのが鉄筋コンクリートです。この鉄筋の代わりにアラミド繊維や炭素繊維を使えば、非常に強度の高いコンクリートができそうですが、そうはいかないのです。

建築構造への利用は難

　現在も繊維補強コンクリートは、道路や崖の法面(のりめん)、道路舗装などに使われていますが、建築や土木の構造物に使われるケースはほとんどありません。有機・無機繊維とも「破断伸びが小さい」という欠点があるからです。

　これは、構造物の靱性(じんせい)を大きく低下させ、衝撃的な力が加わった時に破断しやすいことを意味します。カーボンなどの繊維素材は『巨大な浴槽』やF1マシンのボディのように、樹脂と一体化すれば強度を発現できますが、コンクリートのように結晶水を含むような粗い素材とでは、相当量の繊維を混入しない限り一体化は難しいとされています。