JP2005035801A

JP2005035801A - 多孔質ブロック状材料及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005035801A
Application number: JP2003197093A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Sera; 正治世良; Koichi Ito; 孝一伊藤; Naoyoshi Kumagai; 直義熊谷
Original assignee: Toa Doro Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toa Doro Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】保水性が高く、かつ、断熱効果を有するブロック状材料を提供する。
【解決手段】前記課題は石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内のビーズと、砂と、セメントとからなる多孔質ブロック状材料により解決される。前記多孔質ブロック状材料は、石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内のビーズ４０ｗｔ％〜８０ｗｔ％と、砂１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％と、セメント１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％と、水１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％とを混合し、型枠に充填し、押圧整形した後、静置し、乾燥させることにより製造することができる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブロック材料に関する。更に詳細には、本発明は保水機能と断熱効果を有し、舗装材料として好適な多孔質ブロック状材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両及び人間などが通行する道路は、利便性を高めるために、一般的に、アスファルト舗装が施される。アスファルト舗装は、アスファルト乳剤と骨材とからなるアスファルト乳剤混合物を、路盤上あるいはアスファルト混合物の基層及び／又は表層上に敷き均し、ローラにて締め固めた後、シールコートを施すことにより形成される。
【０００３】
アスファルト舗装道路はその表面が平滑であり、路面に凹凸がないので、自動車などの重車両ばかりか人間や自転車などの軽車両の通行にも極めて好都合であるため、我が国では道路の殆どがアスファルト舗装されている。
【０００４】
しかし、アスファルト舗装は一般的に、水を吸収しないので、大雨のときには雨水がアスファルト舗装道路から下水又は河川に即座に流れ込み、都市洪水を引き起こす原因となっていた。
【０００５】
また、東京などのような大都市のアスファルト舗装道路は夏期になると、路面付近で反射された日光により気温が上昇し、いわゆる“ヒートアイランド”現象を引き起こすことが社会問題化している。
【０００６】
このため、アスファルト舗装面から下部の路床土中に雨水を浸透させるように工夫した、透水性アスファルト舗装が開発され、一部実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、“ヒートアイランド”現象を抑制するために、東京都などは２００１年度から一部の道路で、アスファルトに白い保水材を染み込ませた保水性舗装に関する実験を行っている（例えば、非特許文献１参照）。この保水性舗装の原理は、水が蒸発する際の気化熱を利用して路面の温度を下げることからなる。この保水性舗装実験によれば、夏場は路面温度を約１０℃程度低くする効果が確認されたが、保水は一日しか続かず、晴天が続くと温度低下効果は得られない。このため、温度低下を図るために、定期的に人為的に散水を行わなければならず、コスト高を招き実用的ではなかった。更に、保水性舗装のコストは通常のアスファルト舗装の２．５倍もするため、殆ど普及していないのが実状である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−３１５９５１号公報
【非特許文献１】
「日本経済新聞」，日本経済新聞社，平成１４年（２００２年）１０月２９日，３５面
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は保水性が高く、かつ、断熱効果を有する多孔質ブロック材料を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内のビーズと、砂と、セメントとからなる多孔質ブロック状材料により解決される。
【００１１】
前記多孔質ブロック状材料は、石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内のビーズ４０ｗｔ％〜８０ｗｔ％と、砂１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％と、セメント１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％と、水１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％とを混合し、型枠に充填し、押圧整形した後、静置し、乾燥させることにより製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の多孔質ブロック状材料は断熱効果が高いので、アスファルト舗装材料の代わりに使用すると、散水しなくても路面の表面温度を平均で約６℃程度低下させることができる。また、保水機能があるので、降雨の際には雨水をブロック内に閉じ込め、都市洪水の発生防止にも貢献できる。更に、本発明の多孔質ブロック状材料を道路舗装材料として使用する他、建物の壁面材料、屋根葺き材料、屋上ルーフィング材料などとして使用することにより、大都市部の“ヒートアイランド”現象の抑制に多大な効果を発揮することができる。
【００１３】
本発明の多孔質ブロック状材料を形成するのに使用されるビーズは、石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒することにより得られる。石炭灰は火力発電所から発生するフライアッシュなどを使用することができる。このようなビーズは例えば、中国電力（株）から“Ｈｉビーズ”（登録商標）の商品名で市販されている。“Ｈｉビーズ”は石炭灰８８％、セメント９％、ベントナイト３％からなり、護岸工事に使われる海砂の代替材料として開発されたものである。“Ｈｉビーズ”の形状はほぼ球形であり、平均粒径は７．５ｍｍである。また、粒子密度は１．８ｇ／ｃｍ^３（湿潤状態）、圧潰強度（２８日）はコンクルートの強度の約半分程度の１．２〜１．６ＭＰａであり、吸水率は１６．４％、透水係数は１．３４ｘ１０^−３ｃｍ／秒（６Ｅｃ）である。更に、単位体積重量（飽和）は１．７ｔｆ／ｍ^３と軽量である。
【００１４】
本発明で“Ｈｉビーズ”を使用するのは、ビーズ自体が保水性を有するからであることと、このビーズを混合して形成したブロック状舗装材料はビーズ間に空隙が生じ、その空隙内にも水を保持できるからである。
【００１５】
本発明では、０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内の粒径のビーズを分級せずに、そのまま使用する。特定の粒度のビーズだけを分級して選択的に使用するよりも、様々な粒度のビーズを混合して使用するほうが最終製品のブロックの気孔率が高まり、高い断熱効果を得ることができる。ビーズの粒径が０．１ｍｍ未満では最終製品のブロックが緻密になり過ぎて気孔率が低下し、断熱効果が低下するので好ましくない。
【００１６】
本発明の多孔質ブロック状材料におけるビーズの含有量は３０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の範囲内である。ビーズの含有量が３０ｗｔ％未満では十分な断熱効果が得られない。一方、ビーズの含有量が８０ｗｔ％超の場合、断熱効果は高くなるが、反対に強度低下などの不都合が生じるので好ましくない。
【００１７】
本発明の多孔質ブロック状材料における砂の含有量は１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲内である。砂の含有量が１０ｗｔ％未満では砂を骨材として使用する所期の効果が得られ。一方、砂の含有量が５０ｗｔ％超の場合、砂の使用効果が飽和して不経済となるばかりか、反対に強度低下などの不都合が生じるので好ましくない。
【００１８】
本発明の多孔質ブロック状材料における砂としては、再生砂、天然砂、人工砂、スクリーニングス、特殊砂などを適宜選択して使用することができる。天然砂はその採取場所によって、川砂、山砂、海砂に分けられる。人工砂は岩石や玉石を破砕して作られるものであり、スクリーニングスは砕石、玉砕を作る際に生じる粒径２．３６ｍｍ以下の細粒をいう。特殊砂はシリカサンド、高炉水砕スラグ、クリンカーアッシュなどである。
【００１９】
本発明の多孔質ブロック状材料でセメントを使用する目的は、前記ビーズ及び砂を相互に結合・団結させるためである。セメントの含有量は１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲内である。セメントの含有量が１０ｗｔ％未満では十分な結合・団結効果が得られず、脆いブロック状材料となる。一方、セメントの含有量が２５ｗｔ％超の場合、結合・団結効果が飽和して不経済となるばかりか、ビーズ間の空隙がセメントにより埋められ、断熱効果が低下するなどの不都合が生じるので好ましくない。
【００２０】
セメントとしては普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、アルミナセメント、消石灰、石膏、水硬性セメント、マグネシアセメント、シリカセメント、ポゾランセメント、石灰スラグセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなど公知慣用のセメントなどを適宜選択して使用することができる。
【００２１】
本発明の多孔質ブロック状材料は、石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内のビーズ４０ｗｔ％〜８０ｗｔ％と、砂１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％と、セメント１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％と、水１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％とを混合し、型枠に充填し、押圧整形した後、静置し、乾燥させることにより製造することができる。
【００２２】
本発明の多孔質ブロック状材料は円形、楕円形、三角形、矩形、多角形などの所定の厚さを有する板状の他に、球状に成形することもできる。乾燥は常温〜１００℃程度の比較的低い温度で数時間〜数十時間かけて徐々に行うことが好ましい。急速に乾燥させると表面にクラックが発生し、強度が低下するので好ましくない。乾燥後、必要に応じて、焼成、養生、中和などの公知慣用の後処理を実施することもできる。
【００２３】
前記のようにして得られた本発明の多孔質ブロック状材料は、密度０．５〜１．５ｇ／ｃｍ^３、圧潰強度５〜２０ＭＰａ、空隙率２０〜５０％、透水係数１ｘ１０^−２ｃｍ／秒〜１ｘ１０^−３ｃｍ／秒などの特性を有する。本発明の多孔質ブロック状材料は道路舗装材料として使用できるばかりか、軽量なので、建物の壁面材料、屋根葺き材料又は屋上ルーフィング材料としても好適である。従って、本発明の多孔質ブロック状舗装材料の厚さは、一般的に、１０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲内において、その用途及び／又は所望の断熱効果に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により本発明の多孔質ブロック状材料の製造及び断熱効果について具体的に例証する。
【００２５】
実施例１
中国電力（株）から市販されている、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内の混成“Ｈｉビーズ”５０ｗｔ％に、建設残土から再生した砂２０ｗｔ％と、普通ポルトランドセメント１５ｗｔ％と水１５ｗｔ％を添加し、これらを均一に混合し、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、深さ８ｃｍの型枠に流し込み、蓋板で押圧した蓋板を取り除いた後、型枠ごと温度５０℃の乾燥機内に収納し２４時間乾燥させた。その後、型枠から離型し、多孔質ブロックを作製した。得られた多孔質ブロックは、気孔率３５％、一軸圧縮強度１０ｋｇｆ／ｃｍ^２、透水係数１ｘ１０^−２ｃｍ／秒、密度０．８５ｇ／ｃｍ^３の特性を有していた。
【００２６】
実施例２
実施例１で作製された多孔質ブロック状材料を用いて、人間及び自転車が通行するための歩道を舗装施工した。このブロック舗装歩道は、路床上に厚さ１０ｃｍの粒調路盤を形成し、この路盤上にクリンカアッシュと鉄の網状構造物を３ｃｍの厚さで敷設し、この鉄製網状構造物の上面に実施例１で作製された多孔質ブロックを敷設することにより施工した。
【００２７】
比較例１
実施例２における粒調路盤上に厚さ１１ｃｍのアスファルト舗装を常法通りに施工することにより、アスファルト舗装歩道を作製した。
【００２８】
実施例３
前記実施例２で作製されたブロック舗装歩道の表面温度と、比較例３で作製されたアスファルト舗装歩道の表面温度を測定した。温度測定は２００２年１０月８日から１０月２９日までの各平日の正午に行った。これらの期間の各日の当該実験場における天候及び外気温も記録した。結果を下記の表１に示す。下記の表１における温度及び温度差の単位は全て「℃」である。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１に示された結果から明らかなように、本発明の実施例２によるブロック舗装は比較例５によるアスファルト舗装に比べて平均約６℃も表面温度が低かった。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多孔質ブロック状舗装材料は断熱効果が高いので、アスファルト舗装材料の代わりに使用すると、散水しなくても路面の表面温度を平均で約６℃程度低下させることができる。従って、本発明の多孔質ブロック状舗装材料を道路舗装材料として使用するばかりか、建物の壁面材料、屋根葺き材料、屋上ルーフィング材料などとして使用することにより、大都市部の“ヒートアイランド”現象の抑制に多大な効果を発揮することができる。更に、本発明の多孔質ブロック状舗装材料は保水機能があるので、大雨が降っても雨水はブロック内に取り込まれ、アスファルト舗装道路の場合のように、雨が路面上を一気に流れて都市洪水を引き起こすようなことも効果的に防止される。

Claims

石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内のビーズと、砂と、セメントとからなることを特徴とする多孔質ブロック状材料。
路面舗装材料、建物の壁面材料、屋根葺き材料又は屋上ルーフィング材料として使用されることを特徴とする請求項１に記載の多孔質ブロック状材料。
路面舗装材料として使用されることを特徴とする請求項２に記載の多孔質ブロック状材料。
石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した、粒度が０．１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内のビーズ４０ｗｔ％〜８０ｗｔ％と、砂１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％と、セメント１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％と、水１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％とを混合し、型枠に充填し、押圧整形した後、静置し、乾燥させることを特徴とする多孔質ブロック状材料の製造方法。