JP2006249733A - Pavement block for cleaning environment and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大気中に拡散された人体に有害な窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM)などの汚染物質を消去無害化する環境浄化用舗装ブロック及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an environmental purification pavement block that eliminates and detoxifies pollutants such as nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM) harmful to the human body diffused in the atmosphere, and a method for manufacturing the same.
前世紀から科学技術の著しい発達によって、人類は利便性と快適性を与えられたが、一方で資源エネルギーの消費による地球の温暖化、有害ガスの発生など環境破壊が進み、21世紀は「環境の時代」と言われるようになった。 Mankind has been given convenience and comfort through the remarkable development of science and technology since the last century, but on the other hand, the destruction of the environment such as global warming and the generation of harmful gases due to the consumption of resource energy has progressed. The era of "
地球温暖化は、その利便性と快適性の代償としてエネルギー消費の拡大、すなわち、炭酸ガスなど温室効果ガスの著しい増加にもとづくもので、近年のハイテクを含めた高度技術をもってしても化石資源を原料とする限り、二酸化炭素(CO2)の発生量を抑制する技術はほぼ限界点に達している。 Global warming is based on the expansion of energy consumption at the cost of convenience and comfort, that is, based on a significant increase in greenhouse gases such as carbon dioxide. As long as the raw material is used, the technology for suppressing the amount of carbon dioxide (CO 2 ) generated has almost reached the limit.
近年、CO2の発生量を抑える手段として、森林資源の持続的成長とそれらの炭化物としての利用が脚光を浴びており、そのことが大きく期待される時代になった。 In recent years, the sustainable growth of forest resources and their use as carbides have attracted attention as a means of reducing the amount of CO 2 generated, and this has become a highly promising era.
また、わが国では、大都市圏やトンネルなど覆蓋道路における工場や自動車からの排気ガス、特に人体に有害な窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM)の汚染が深刻になっている。
これらの影響を抑えるために排気ガスの発生源や拡散後の周辺環境、特にトンネルなど覆蓋道路における大気環境の浄化技術が研究され、NOxの濃縮や加熱脱着操作、或いは排風機などを用いて閉鎖空間内の汚染空気を外部へ排出するなどの手法が用いられている。
これらは、エネルギー消費が大きく、設備費、運転費とも巨額に達する問題をもつことや、汚染空気を外部へ拡散しているに過ぎない。
In Japan, pollution from exhaust gas from factories and automobiles in cover roads such as metropolitan areas and tunnels, particularly nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM) harmful to the human body, has become serious.
In order to suppress these effects, purification technology of the exhaust gas generation source and the surrounding environment after diffusion, especially the air environment in cover roads such as tunnels, has been studied, and it is closed using NOx concentration, heat desorption operation, or a ventilator. Techniques such as discharging contaminated air in the space to the outside are used.
These have high energy consumption, and have the problem that both the equipment cost and the operating cost can be huge, and are merely diffusing polluted air to the outside.
一方、平成8〜9年度文部省科学研究費補助金「残廃木材の高温焼成炭と遷移金属元素酸化物の複合によるNOxの無害化変換材料の開発」などの研究の中で、400〜1800℃、特に、600〜1000℃で炭化された木質炭化物は周辺環境のNOxを常温で無害な二窒素(N2)に変換できること、また、高い耐熱性、耐酸化性、耐熱衝撃性、熱に対する高寸法安定性をもつ木炭調製法と高機能複合材料の技術開発、さらに、炭素化木材は木材自身から発生する自己発熱によって炭素化されるため、製造過程における二酸化炭素(CO2)の生成量が少ないことや燃焼をしない限りCO2を発生しない等の特徴を持つことが報告されており、NOxの無害化変換複合材料の創成が提案されている。 On the other hand, in the fiscal year 1996-1997, the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology subsidy, “Development of detoxifying conversion material of NOx by combining high-temperature calcined coal of residual wood and transition metal element oxide” etc. In particular, wood carbides carbonized at 600 to 1000 ° C. can convert NOx in the surrounding environment into harmless dinitrogen (N 2 ) at room temperature, high heat resistance, oxidation resistance, thermal shock resistance, and high heat resistance. Technology development of dimensional stability charcoal preparation method and high-functional composite materials, and carbonized wood is carbonized by self-heating generated from the wood itself, so the amount of carbon dioxide (CO 2 ) produced in the manufacturing process It has been reported that it has a feature such that it is small and does not generate CO 2 unless it is burned, and the creation of a harmless conversion composite material of NOx has been proposed.
従来、粉状、粒状又は片状の木質炭化材料と、粉状の天然多孔質無機素材とを含む混合組成物を所定形状の型内に充填した状態で高温加熱することにより一体的に複合化した浄化用成形体が、特許文献1として開示されている。
21世紀は「環境の時代」と言われているのは、今日の社会経済システムは前世紀からの科学技術の進歩によって多くの利便性、快適性を受けてきたが、一方では、大量生産・大量消費・大量廃棄型の経済活動は、急速に環境負荷を増大させ、人類の生存基盤である自然環境のバランスを崩し、様々な環境問題を起こしてきたためである。 The 21st century is said to be the "environmental era" because today's socio-economic system has received many conveniences and comforts due to advances in science and technology since the last century. This is because mass consumption and mass disposal economic activities have rapidly increased the environmental load, and have unbalanced the natural environment, which is the basis for human survival, and have caused various environmental problems.
特に、大気環境に係る環境問題としては、・温室効果ガスの発生による地球温暖化、・健康被害をもたらす有害ガスの増加、の二つが大きくのしかかっている。
これらの問題を解決するためには、排気拡散されたガスを新たなエネルギーを使用せずに消去無害化できる材料と技術が必要である。
In particular, there are two major environmental problems related to the atmospheric environment: global warming due to the generation of greenhouse gases, and an increase in harmful gases that cause health damage.
In order to solve these problems, a material and a technique capable of eliminating and detoxifying the exhaust diffused gas without using new energy are required.
また、地球環境の森林資源や地場資源を用い、地域産業の振興に寄与しながら地球環境の保全や経済活動の活性化につながる技術開発が望まれている。 In addition, there is a demand for technological development that uses forest resources and local resources of the global environment and contributes to the promotion of local industries while preserving the global environment and revitalizing economic activities.
そこで、本発明の目的は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、地場での安定的な原料供給が可能な木材などの木質系バイオマスを用い、セメントと木炭粉末を主原料とするモルタル混合物を舗装ブロックの成形材料として使用可能で、製造コストも安価であり、大気中に拡散された人体に有害な窒素酸化物や粒子状物質などの汚染物質を省エネルギーで消去無害化することが可能であり、雨水の浄化に優れた環境浄化用舗装ブロック及びその製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and uses woody biomass such as wood capable of stable supply of raw materials locally, with cement and charcoal powder as main raw materials. The mortar mixture can be used as a molding material for paving blocks, the manufacturing cost is low, and pollutants such as nitrogen oxides and particulate matter that are harmful to the human body diffused in the atmosphere can be saved and made harmless with energy saving. It is possible to provide a pavement block for environmental purification that is possible and excellent in purification of rainwater, and a method for manufacturing the same.
本発明の環境浄化用舗装ブロックは、大気中に拡散された窒素酸化物や粒子状物質などの汚染物質を消去無害化する基層と表層とを有する二層構造の環境浄化用舗装ブロックであって、セメントと水とを混練したセメントペーストと、木質系バイオマスを炭素化して得られた炭素質物質を粉砕した粉末状の炭素化物と、粗骨材と、細骨材と、混和材料とからなり、前記セメントペーストと前記粗骨材と前記細骨材と前記混和材料とを混合したブロックの基層を構成するコンクリートを生成し、前記セメントペーストと前記炭素化物と前記細骨材と前記混和材料とを混合したブロックの表層を構成するモルタル混合物を生成し、前記コンクリートを型枠に充填すると共に、前記モルタル混合物を前記型枠の前記コンクリートの表面上に積層するように充填し、充填した前記コンクリートと前記モルタル混合物とを固締して一体に結合させ、結合させた前記コンクリートと前記モルタル混合物を養生、固化させてなる構成を具備するものである。 The environmental purification pavement block of the present invention is a two-layered environmental purification pavement block having a base layer and a surface layer for eliminating and detoxifying contaminants such as nitrogen oxides and particulate matter diffused in the atmosphere. , Cement paste mixed with cement, water, powdered carbonized material obtained by carbonizing woody biomass, coarse aggregate, fine aggregate, and admixture Generating concrete that forms a base layer of a block in which the cement paste, the coarse aggregate, the fine aggregate, and the admixture are mixed, and the cement paste, the carbonized product, the fine aggregate, and the admixture A mortar mixture constituting the surface layer of the block mixed with is formed, and the concrete is filled in a mold, and the mortar mixture is laminated on the concrete surface of the mold And sea urchin filled, coupled together by clamping the said concrete filled with the mortar mixture, curing the mortar mixture with the concrete obtained by binding, those having a structure formed by solidification.
さらに、上記セメントが、日本工業規格に定めるところのセメントの規格に適合するもの、または品質がこれと同等以上のものである構成、上記木質系バイオマスが、間伐材,林産廃材などの木材である構成、上記炭素質物質が、炭素化木材(木炭)である構成を具備する。 Furthermore, the cement is in conformity with the cement standard specified in the Japanese Industrial Standard, or the quality is equal to or higher than this, and the woody biomass is wood such as thinned wood, forest waste, etc. Configuration: The carbonaceous material is configured to be carbonized wood (charcoal).
また、上記木質系バイオマスの炭化温度が、400〜1800℃である構成、上記炭素化物が、木炭粉末である構成、上記木炭粉末の粒径が、0.1〜5.0mmである構成を具備する。 In addition, the carbonization temperature of the woody biomass is 400 to 1800 ° C., the carbonized product is charcoal powder, and the charcoal powder has a particle size of 0.1 to 5.0 mm. To do.
さらに、上記粗骨材が、砕石または砂利である構成、上記細骨材が、陸砂,川砂または海砂である構成、上記混和材料が、日本工業規格に定めるところのコンクリート用混和材料の規格に適合するもの、または品質がこれと同等以上のものである構成を具備する。 Further, the coarse aggregate is crushed stone or gravel, the fine aggregate is land sand, river sand or sea sand, and the admixture is a standard for concrete admixture as defined in Japanese Industrial Standards. Or the quality is equivalent or better.
本発明の環境浄化用舗装ブロックの製造方法は、セメントと水とを混練してセメントペーストを生成する工程と、木質系バイオマスを炭素化して炭素質物質を得る工程と、前記炭素質物質を粉砕して粉末状の炭素化物を得る工程と、前記セメントペーストと粗骨材と細骨材と混和材料とを混合してブロックの基層を構成するコンクリートを生成する工程と、前記セメントペーストと前記炭素化物と細骨材と混和材料とを混合してブロックの表層を構成するモルタル混合物を生成する工程と、前記コンクリートを型枠に充填する工程と、前記モルタル混合物を前記型枠の前記コンクリートの表面上に積層するように充填する工程と、充填した前記コンクリートと前記モルタル混合物とを固締して一体に結合させる工程と、結合させた前記コンクリートと前記モルタル混合物を養生、固化させる工程とを含むことを特徴とするものである。 The method for producing a pavement block for environmental purification of the present invention includes a step of kneading cement and water to produce a cement paste, a step of carbonizing woody biomass to obtain a carbonaceous material, and crushing the carbonaceous material To obtain a powdered carbonized product, a step of mixing the cement paste, coarse aggregate, fine aggregate and admixture to produce concrete constituting a base layer of the block, the cement paste and the carbon A step of generating a mortar mixture constituting a surface layer of a block by mixing a chemical compound, a fine aggregate and an admixture; a step of filling the concrete into a mold; and a surface of the concrete of the mold with the mortar mixture A step of filling the laminate so as to be laminated thereon, a step of fastening the filled concrete and the mortar mixture together and integrally bonding, and the combined concrete Over preparative and curing the mortar mixture, which is characterized by comprising a step of solidifying.
以上に述べたように、本発明によれば、地場での安定的な原料供給が可能な木材などの木質系バイオマスを用い、セメントと木炭粉末を主原料とするモルタル混合物を舗装ブロックの成形材料として使用可能で、製造コストも安価であり、大気中に拡散された人体に有害な窒素酸化物や粒子状物質などの汚染物質を省エネルギーで消去無害化することが可能であり、雨水の浄化に優れた環境浄化用舗装ブロック及びその製造方法を得ることができる。 As described above, according to the present invention, a woody biomass such as wood capable of stably supplying raw materials in the local area is used, and a mortar mixture mainly composed of cement and charcoal powder is used as a molding material for pavement blocks. It can be used as a low-cost product and can be manufactured at low cost. It can be used to remove pollutants such as nitrogen oxides and particulate matter that are harmful to the human body and save energy. An excellent pavement block for environmental purification and a method for producing the same can be obtained.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
本発明の環境浄化用舗装ブロックは、大気中に拡散された窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM)などの汚染物質を消去無害化する基層と表層とを有する二層構造の舗装ブロックである。 The pavement block for environmental purification according to the present invention is a pavement block having a two-layer structure having a base layer and a surface layer for eliminating and detoxifying contaminants such as nitrogen oxide (NOx) and particulate matter (PM) diffused in the atmosphere. It is.
本発明の環境浄化用舗装ブロックは、セメントと水とを混練したセメントペーストと、木質系バイオマスを炭素化して得られた炭素質物質を粉砕した粉末状の炭素化物と、粗骨材と、細骨材と、混和材料とからなる。 The pavement block for environmental purification of the present invention includes a cement paste in which cement and water are kneaded, a powdered carbonized material obtained by pulverizing a carbonaceous material obtained by carbonizing a woody biomass, a coarse aggregate, and a fine aggregate. Consists of aggregate and admixture.
本発明の環境浄化用舗装ブロックは、セメントペーストと粗骨材と細骨材と混和材料とを混合してコンクリートを生成し、舗装ブロックの基層とする。さらに、セメントペーストと炭素化物と細骨材と混和材料とを混合してモルタル混合物を生成し、舗装ブロックの表層とする。そして、コンクリートを型枠に充填すると共に、モルタル混合物を型枠にコンクリートの表面上に積層するように充填し、充填したコンクリートとモルタル混合物とを固締して一体に結合させ、結合させたコンクリートとモルタル混合物を養生、固化させて形成される。 The pavement block for environmental purification of the present invention mixes cement paste, coarse aggregate, fine aggregate and admixture to produce concrete, which is used as the base layer of the pavement block. Further, the cement paste, the carbonized material, the fine aggregate, and the admixture are mixed to produce a mortar mixture, which is used as the surface layer of the pavement block. Then, the concrete is filled into the mold, and the mortar mixture is filled into the mold so as to be laminated on the surface of the concrete, and the filled concrete and the mortar mixture are fastened and bonded together, and the combined concrete And mortar mixture is cured and solidified.
環境浄化用舗装ブロックのセメントは、日本工業規格に定めるところのセメントの規格に適合するもの、または品質がこれと同等以上のもので、この実施例では、普通ポルトランドセメント、或いは白セメントである。 The cement for the environmental purification pavement block conforms to the standard of the cement as stipulated in the Japanese Industrial Standard, or the quality is equal to or higher than this. In this embodiment, it is ordinary Portland cement or white cement.
環境浄化用舗装ブロックの木質系バイオマスは、間伐材,林産廃材などの木材であり、炭素質物質は、炭素化木材(木炭)であり、木質系バイオマスの炭化温度は、400〜1800℃としている。 Woody biomass of paving blocks for environmental purification is wood such as thinned wood and forest waste, carbonaceous material is carbonized wood (charcoal), and carbonization temperature of woody biomass is 400-1800 ° C .
また、表層を構成する炭素化物(木炭粉末)の粒径は、0.1〜5.0mmである。 Moreover, the particle size of the carbonized material (charcoal powder) constituting the surface layer is 0.1 to 5.0 mm.
環境浄化用舗装ブロックの基層を形成する粗骨材は、砕石または砂利とし、細骨材を陸砂,川砂,海砂などとしている。
また、環境浄化用舗装ブロックの混和材料としては、日本工業規格に定めるところのコンクリート用混和材料の規格に適合するもの、または品質がこれと同等以上のもので、この実施例では、例えばAE剤を用いている。
The coarse aggregate forming the base layer of the environmental purification pavement block is crushed stone or gravel, and the fine aggregate is land sand, river sand, sea sand and the like.
In addition, the admixture material for the environmental purification pavement block conforms to the standard of the admixture material for concrete as stipulated in the Japanese Industrial Standard, or the quality is equal to or higher than this. In this embodiment, for example, the AE agent Is used.
本発明の環境浄化用舗装ブロックの製造方法は、セメントと水とを混練してセメントペーストを生成する。そして、木質系バイオマスを炭素化して炭素質物質を得た後、該炭素質物質を粉砕して約粒径0.1〜5.0mmの粉末状の炭素化物を得る。次に、セメントペーストと粗骨材と細骨材と混和材料とを混合してブロックの基層となるコンクリートを生成する。
一方、セメントペーストと炭素化物と陸砂,川砂,海砂などの細骨材と混和材料とを混合してブロックの表層となるモルタル混合物を生成する。コンクリートを型枠に充填し、モルタル混合物を型枠にコンクリートの表面上に充填し積層する。そして、コンクリートとモルタル混合物とを固締して一体に結合させ、養生、固化させる。
In the method for producing a pavement block for environmental purification according to the present invention, cement and water are kneaded to produce a cement paste. Then, after carbonizing the woody biomass to obtain a carbonaceous material, the carbonaceous material is pulverized to obtain a powdered carbonized product having a particle size of about 0.1 to 5.0 mm. Next, the cement paste, the coarse aggregate, the fine aggregate, and the admixture are mixed to produce concrete that is the base layer of the block.
On the other hand, cement paste, carbonized material, fine aggregate such as land sand, river sand and sea sand and admixture are mixed to produce a mortar mixture that becomes the surface layer of the block. Concrete is filled into a mold and the mortar mixture is filled into the mold on the surface of the concrete and laminated. Then, the concrete and the mortar mixture are fastened and bonded together to be cured and solidified.
環境浄化用舗装ブロックは、原料となるセメントと水とを混練したセメントペーストと、原料となる木質系バイオマスであるトドマツ間伐材を炭素化して得られた炭素質物質である木炭を粉砕・分級し、粉末状とした炭素化物である木炭粉末と、粗骨材である砕石と、細骨材である陸砂と、混和材料であるAE剤とからなる。セメントペーストと木炭粉末と陸砂とAE剤とを混合したモルタル混合物は、舗装ブロックの成形材料として使用される。 Pavement blocks for environmental purification crush and classify charcoal, which is a carbonaceous material obtained by carbonizing cement paste, which is a raw material cement and water kneaded, and woody biomass, which is a woody biomass that is the raw material. It consists of charcoal powder, which is a powdered carbonized product, crushed stone, which is coarse aggregate, land sand, which is fine aggregate, and AE agent, which is an admixture. A mortar mixture obtained by mixing cement paste, charcoal powder, land sand, and AE agent is used as a molding material for a paving block.
木質系バイオマスとしては、例えば、北海道産トドマツ間伐材を用いる。この北海道産トドマツ間伐材を丸太のままバッチ式の炭化装置を用いて、或いは、この北海道産トドマツ間伐材をチップ状にして連続式の炭化装置を用いて、800〜1000℃の炭化温度で炭化処理してトドマツ木炭を得た。 As woody biomass, for example, Todo pine thinning from Hokkaido is used. This Hokkaido Todomatsu thinning material is carbonized at a carbonization temperature of 800-1000 ° C using a batch type carbonization device with logs, or this Hokkaido Todomatsu thinning material made into chips and using a continuous type carbonization device. Processing to obtain Todomatsu charcoal.
このトドマツ木炭をハンマー等で粗砕した後、粗砕したトドマツ木炭を従来の粉砕機でさらに粉砕した結果、0.1μm〜5.0mmの粒径をもつ木炭粉末を得ることができた。 The todomatsu charcoal was crushed with a hammer or the like, and then the crushed todomatsu charcoal was further pulverized with a conventional pulverizer. As a result, charcoal powder having a particle size of 0.1 μm to 5.0 mm could be obtained.
粉砕した木炭粉末を分級機を用いて100μm以下、100μm〜1mm、1〜5mmに分級した。 The pulverized charcoal powder was classified to 100 μm or less, 100 μm to 1 mm, and 1 to 5 mm using a classifier.
主に粉塵の飛散による作業環境への影響、他材料との混合性、NOx低減性能に及ぼす影響などを中心に木炭粉末の粒度を検討した。 The particle size of the charcoal powder was investigated, mainly focusing on the impact on the work environment due to dust scattering, the effect on the miscibility with other materials, and the NOx reduction performance.
その結果、粒径0.1mm以下の木炭粉末は、多孔性と低比重に基因する気相空間への浮遊性が大きく、粉塵の飛散に伴う作業管理が困難である。 As a result, charcoal powder having a particle size of 0.1 mm or less has a high floating property in the gas phase space due to porosity and low specific gravity, and it is difficult to manage work associated with dust scattering.
粒径0.1〜5.0mmの木炭粉末は、粉塵の飛散を最小限に抑えることが可能で、セメントとの混合も可能であった。 Charcoal powder having a particle diameter of 0.1 to 5.0 mm can minimize dust scattering and can be mixed with cement.
以上の検討より、木炭粉末の粒径は、0.1〜5.0mmで、特に0.1〜1.0mmが望ましいことが判明した。 From the above examination, it was found that the particle size of the charcoal powder is 0.1 to 5.0 mm, and particularly preferably 0.1 to 1.0 mm.
上記セメントペーストと所望の粒径を有する木炭粉末とを混合機で混合して環境浄化用舗装ブロックの成形材料としてのモルタル混合物を生成した。 The cement paste and charcoal powder having a desired particle size were mixed with a mixer to produce a mortar mixture as a molding material for an environmental purification pavement block.
図1は、本発明の実施例に係る環境浄化用舗装ブロックの製造方法を示すブロック図である。
まず、原料となるセメントと水と砕石(粗骨材)と陸砂(細骨材)とAE剤(混和材料)とを練混ぜて舗装ブロックの基層を構成する基層コンクリートを生成する(ステップS100)。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a method for manufacturing an environmental purification pavement block according to an embodiment of the present invention.
First, cement, water, crushed stone (coarse aggregate), land sand (fine aggregate), and AE agent (admixture) as raw materials are mixed to produce base layer concrete constituting the base layer of the paving block (step S100). ).
次いで、木質系バイオマスであるトドマツ間伐材3を原料として、トドマツ間伐材3を炭化装置で炭素化処理して炭素質物質である丸太状或いはチップ状の木炭を得る(ステップS101)。 Next, the todomatsu thinning material 3 which is woody biomass is used as a raw material, and the todopine thinning material 3 is carbonized by a carbonization device to obtain a log-like or chip-like charcoal which is a carbonaceous material (step S101).
次いで、この丸太状或いはチップ状の木炭をハンマー等で粗砕した後、粗砕した木炭を粉砕機で粉砕し、さらに、篩い分け機で分級して(ステップS102)、粉末状の炭素化物である粒径が0.1〜0.6mmの木炭粉末を得る(ステップS103)。 Next, after the log-like or chip-like charcoal is roughly crushed with a hammer or the like, the roughly crushed charcoal is pulverized with a pulverizer and further classified with a sieving machine (step S102). A charcoal powder having a particle size of 0.1 to 0.6 mm is obtained (step S103).
次いで、セメントと水と木炭粉末(炭素化物)と陸砂(細骨材)とAE剤(混和材料)とを練混ぜて舗装ブロックの表層を構成する表層モルタル(モルタル混合物)を生成する(ステップS104)。 Next, cement, water, charcoal powder (carbonized material), land sand (fine aggregate), and AE agent (admixture) are mixed to produce a surface mortar (mortar mixture) that constitutes the surface layer of the pavement block (step) S104).
次いで、基層コンクリートを型枠に投入して1次振動・プレスする(ステップS105)。 Next, the base layer concrete is put into a mold and subjected to primary vibration and pressing (step S105).
次いで、表層モルタル(モルタル混合物)を型枠に基層コンクリートの表面上に積層するように投入して2次振動・プレスする(ステップS106)。 Subsequently, surface layer mortar (mortar mixture) is thrown into the mold so as to be laminated on the surface of the base layer concrete, and is subjected to secondary vibration and pressing (step S106).
次いで、投入した基層コンクリートと表層モルタルとを型枠より脱型させる(ステップS107)。 Next, the input base layer concrete and surface layer mortar are removed from the mold (step S107).
その後、脱型させた基層コンクリートと表層モルタルとを養生、固化させ(ステップS108)、環境浄化用舗装ブロックとなる二層構造の舗装ブロック80を得る。
Thereafter, the demolded base layer concrete and the surface layer mortar are cured and solidified (step S108) to obtain a
図2は、本発明の実施例に係る環境浄化用舗装ブロックによる窒素酸化物及び粒子状物質の低減性能試験を行う小型トンネル試験設備を示す正面図、図3は、小型トンネル試験設備及び小型トンネル試験設備に排気ガスを導入する排気ガス導入装置の配置状態を示す平面図、図4は、小型トンネル試験設備を構成するボックスカルバートを示す正面図、図5は、図3の排気ガス導入装置を拡大して示す平面図である。
排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)及び粒子状物質(PM)などの汚染物質の環境浄化用舗装ブロックによる低減性能を測定するための小型トンネル試験設備Aとしては、図2及び図3に示すように、高さ2m,幅2m,長さ2mのコンクリート製のボックスカルバート4を長手方向に直列に5個接続して全長10mのトンネルTが構成されている。
FIG. 2 is a front view showing a small tunnel test facility for performing a nitrogen oxide and particulate matter reduction performance test using an environmental purification pavement block according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a small tunnel test facility and a small tunnel. FIG. 4 is a front view showing a box culvert constituting the small tunnel test facility, and FIG. 5 is a diagram showing the exhaust gas introduction device of FIG. It is a top view expanded and shown.
As a small tunnel test facility A for measuring the reduction performance of pollutants such as nitrogen oxide (NOx) and particulate matter (PM) contained in exhaust gas by a pavement block for environmental purification, FIG. 2 and FIG. As shown, a tunnel T having a total length of 10 m is formed by connecting five
小型トンネル試験設備AのトンネルTの開口する両端には、覗き窓(図示せず)を備えたコンクリート製の端壁板5,6がそれぞれ配設され、トンネルTの両端開口が端壁板5,6により閉塞されている。
Concrete
ボックスカルバート4の上壁40と底壁41との間には、図4に示すように、トンネルTの長手方向に沿って側壁42,43の中間に内部空間を左右に区切る仕切り板44が設置され、トンネルTのボックスカルバート4の内部空間が仕切り板44により2等分されている。
Between the
ボックスカルバート4の側壁42と仕切り板44との間に形成されたトンネルT内の一方の空間が試料となる供試体8を入れないブランク区Bとされ、ボックスカルバート4の側壁43と仕切り板44との間に形成されたトンネルT内の他方の空間が供試体8を入れるサンプル区Sとされている。
One space in the tunnel T formed between the
小型トンネル試験設備Aの端壁板5には、図5に示すように、トンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sに排気ガスを導入する排気ガス導入装置7の排気ガス導入管を挿通する貫通孔50,51が設けられている。
As shown in FIG. 5, an exhaust gas introduction pipe of an exhaust gas introduction device 7 that introduces exhaust gas into the blank section B and the sample section S in the tunnel T is inserted into the
ボックスカルバート4の一方の側壁42には、図4に示すように、小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bに導入された排気ガス中に含まれるNO,NO2濃度を測定する検知管(図示せず)を設置するNO,NO2測定孔45aと、小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bに導入された排気ガス中に含まれるNOx濃度を測定するNOxセンサ(図示せず)を設置するNOx測定孔46aと、小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bに導入された排気ガスをSPM(浮遊粒子状物質)を採取するためのSPM採取装置(図示せず)へ吸引するSPM測定孔47aとが設けられている。
On one
また、ボックスカルバート4の他方の側壁43には、小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sに導入された排気ガス中に含まれるNO,NO2濃度を測定する検出管(図示せず)を設置するNO,NO2測定孔45bと、小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sに導入された排気ガス中に含まれるNOx濃度を測定するNOxセンサ(図示せず)を設置するNOx測定孔46bと、小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sに導入された排気ガスをSPMを採取するためのSPM採取装置(図示せず)へ吸引するSPM測定孔47bとが設けられている。
Further, on the
ボックスカルバート4の側壁42,43のNO,NO2測定孔45a,45bに設置した検知管のNOセンサ,NO2センサを用いて、NOx濃度計(堀場製作所製 APNA−360)で小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sに導入した標準ガス中に含まれるNO,NO2の濃度を測定した。
Small tunnel test facility with NOx concentration meter (APNA-360 manufactured by Horiba, Ltd.) using NO sensor and NO 2 sensor of detector tube installed in NO, NO 2 measuring
また、ボックスカルバート4の側壁42,43に設けたNOx測定孔46a,46bに設置したNOxセンサを用いて、NOx濃度計(堀場製作所製 APNA−360)で小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sに導入した標準ガス中に含まれるNOxの濃度を測定した。
Further, by using NOx sensors installed in the
さらに、ボックスカルバート4の側壁42,43に設けたSPM測定孔47a,47bから小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sに導入した排気ガスをSPM採取装置(図示せず)へ吸引し、このSPM採取装置に吸引した小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sに導入した排気ガス中に含まれるSPMの濃度をSPM濃度計(堀場製作所製 APDA−361)で測定した。
Further, the exhaust gas introduced into the blank section B and the sample section S in the tunnel T of the small tunnel test facility A from the
小型トンネル試験設備Aの一端側には、図3に示すように、排気ガスと空気を混合して濃度調整を行い、そのガスを標準ガスとしてトンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sに導入するための排気ガス導入装置7が設置されている。 At one end of the small tunnel test facility A, as shown in FIG. 3, the exhaust gas and air are mixed to adjust the concentration, and the gas is introduced as a standard gas into the blank section B and sample section S in the tunnel T. An exhaust gas introduction device 7 is installed for this purpose.
排気ガス導入装置7は、図5に示すように、外気(空気)を吸引するファンFと、空気と排気ガスとを混合して標準ガスとなるように排気ガスの濃度調整を行う混合器70と、ファンFで吸引された空気を混合器70に導入する空気導入筒71と、ディーゼル自動車のディーゼルエンジンの排気系から外部に排出される排気ガスを空気導入筒71に導入する排気ガス導入管72とを有する。また、混合器70で濃度調整された排気ガスの流量を制御するバルブV1,V2と、濃度調整された排気ガスの風量を測定するパイプ状の風量計(カラムアイ;商標)C1,C2と、バルブV1を通過した濃度調整された排気ガスを風量計C1に導入する排気ガス配管73a,74aと、バルブV2を通過した濃度調整された排気ガスを風量計C2に導入する排気ガス配管73b,74bと、濃度調整された排気ガスを排気ガス配管73aから排気ガス配管74aに導入するホース75aと、濃度調整された排気ガスを排気ガス配管73bから排気ガス配管74bに導入するホース75bと、風量計C1の短管76aを通過した濃度調整された排気ガスを小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bに導入する排気ガス配管77aと、風量計C2の短管76bを通過した濃度調整された排気ガスを小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sに導入する排気ガス配管77bとから構成されている。
As shown in FIG. 5, the exhaust gas introduction device 7 includes a fan F that sucks outside air (air), and a
ファンFには、空気導入筒71の基端が接続され、混合器70には、空気導入筒71の先端が接続されている。
The fan F is connected to the proximal end of the
空気導入筒71の筒状本体には、排気ガス導入管72の一端部が貫通して接続されている。
One end of an exhaust
バルブV1は、混合器70と排気ガス配管73aとの間に配置され、バルブV2は、混合器70と排気ガス配管73bとの間に配置されている。
The valve V1 is disposed between the
排気ガス配管73aと排気ガス配管74aとは、ホース75aで接続され、排気ガス配管73bと排気ガス配管74bとは、ホース75bで接続されている。
The
風量計C1は、排気ガス配管74aと排気ガス配管77aとの間に配置され、風量計C2は、排気ガス配管74bと排気ガス配管77bとの間に配置されている。
The air flow meter C1 is disposed between the
排気ガス配管77aは、小型トンネル試験設備Aの端壁板5に設けた貫通孔50に挿通され、排気ガス配管77bは、小型トンネル試験設備Aの端壁板5に設けた貫通孔51に挿通されている。
The
実際のトンネル内におけるNOx濃度は、トンネルの長さ、その排気設備の能力、交通量、季節などで変動するが、道内の総延長1000m以上のトンネルの中間部で2ppm程度と考えられるが、ここでは、ディーゼル自動車を運転した時の排気ガスを空気と混合して、そのNOx濃度が2ppmとなるように調整し、排気ガス中に含まれるNOx及びSPMの低減性能試験の標準ガスとして使用した。 The actual NOx concentration in the tunnel varies depending on the length of the tunnel, the capacity of its exhaust equipment, the traffic volume, the season, etc., but it is considered to be about 2 ppm in the middle part of the tunnel with a total length of 1000 m or more in the road. Then, the exhaust gas when the diesel vehicle was operated was mixed with air, and the NOx concentration was adjusted to 2 ppm, and used as a standard gas for the NOx and SPM reduction performance test contained in the exhaust gas.
図6は、小型トンネル試験設備における環境浄化用舗装ブロックによるNOx及びSPMの低減性能の測定に用いる試料を示す斜視図であり、(a)は木炭粉末を混合した供試体、(b)は木炭粉末を混合しないブランク供試体である。
まず、試料としては、普通ポルトランドセメントと水とを混練してセメントペーストを生成し、セメントペーストと砕石(粗骨材)と陸砂(細骨材)とAE剤(混和材料)とを混合したコンクリートを型枠に充填すると共に、セメントペーストと木炭粉末と陸砂とAE剤とを混合したモルタル混合物を型枠のコンクリートの表面上に積層するように充填し、型枠に充填したコンクリートとモルタル混合物とを固締して一体に結合させた後、結合させたコンクリート及びモルタル混合物を養生、固化させることにより、NOx及びSPMの低減性能試験用の20cm角、厚さ60mmの舗装ブロック80からなる供試体8を得た。
同時に、試料として、木炭粉末を混合しない基層コンクリート(基層材構成)のみの供試体8と同じサイズの舗装ブロック80´からなるブランク供試体8´も得た。
FIG. 6 is a perspective view showing a sample used for measurement of NOx and SPM reduction performance by a pavement block for environmental purification in a small tunnel test facility, (a) is a specimen mixed with charcoal powder, and (b) is charcoal. It is a blank specimen without mixing powder.
First, as a sample, ordinary Portland cement and water were kneaded to produce a cement paste, and cement paste, crushed stone (coarse aggregate), land sand (fine aggregate), and AE agent (admixture) were mixed. The concrete is filled into the mold, and a mortar mixture in which cement paste, charcoal powder, land sand, and AE agent are mixed is laminated so as to be laminated on the concrete surface of the mold, and the concrete and mortar filled in the mold are filled. After the mixture is clamped and bonded together, the combined concrete and mortar mixture is cured and solidified to form a 20 cm square and 60 mm
At the same time, as a sample, a
舗装ブロック80は、基層81の表面上に表層82が一体に形成された二層構造となっている。
炭素化物混合は、舗装ブロックの表層のみに炭素化木材(トドマツ)を粉砕した粒径0.6mm以下の木炭粉末をセメント重量比で5%混合する。
舗装ブロック80の表層82の層厚は、10mmである。
The
In the carbonized material mixing, charcoal powder having a particle size of 0.6 mm or less obtained by pulverizing carbonized wood (todomatsu) is mixed only in the surface layer of the pavement block at a cement weight ratio of 5%.
The layer thickness of the surface layer 82 of the
図7は、小型トンネル試験設備のトンネル内のブランク区及びサンプル区への排気ガス導入停止状態におけるNOx濃度の経時変化の特性を表すNOx濃度減衰グラフである。
図7において、横軸は時間、縦軸は濃度である。
調製した基層材構成のみの木炭粉末を混合しないブランク供試体8´を小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bの床全面に敷設し、木炭粉末を混合した供試体8を小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sの床全面に敷設した。次いで、約2ppmのNOx濃度に調整した排気ガスを排気ガス導入装置7でトンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sにそれぞれ導入し、トンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sに導入した排気ガスが平衡状態に達した時点で、排気ガスのトンネルT内のブランク区B及びサンプル区Sへの供給を停止し、NOxの低減効果をNOx濃度計で測定した結果を図7に示す。
FIG. 7 is a NOx concentration attenuation graph showing the characteristics of the NOx concentration change over time in the exhaust gas introduction stop state to the blank section and the sample section in the tunnel of the small tunnel test facility.
In FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents concentration.
A blank specimen 8 ', which is not mixed with charcoal powder only of the prepared base layer composition, is laid on the entire floor of the blank section B in the tunnel T of the small tunnel test facility A, and the
窒素酸化物として測定したガスは、NO,NO2,NOxである。
供試体8の入っていない小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bでは、約60分後には、NO濃度は約1.3ppm程度まで低下したが、供試体8の入っている小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sでは、約60分後には、NO濃度はトンネルT内のブランク区BのNO濃度よりも低い約1.2ppm程度まで低下した。
Gases measured as nitrogen oxides are NO, NO 2 and NOx.
In blank section B in tunnel T of small tunnel test facility A where
また、供試体8の入っていない小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bでは、約60分後には、NO2濃度は約0.6ppm程度まで低下したが、供試体8の入っている小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sでは、約60分後には、NO2濃度はトンネルT内のブランク区BのNO2濃度よりも低い約0.2ppm程度以下まで低下した。
Further, in blank section B in tunnel T of small tunnel test facility A that does not contain
さらに、供試体8の入っていない小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bでは、約60分後には、NOx濃度は約1.8ppm程度まで低下したが、供試体8の入っている小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sでは、約60分後には、NOx濃度はトンネルT内のブランク区BのNOx濃度よりも低い約1.4ppm程度まで低下した。
Furthermore, in blank section B in tunnel T of small tunnel test facility A that does not contain
図7から明らかなように、供試体8の入っていない小型トンネル試験設備AのトンネルT内のブランク区Bでは、ボックスカルバート4のコンクリート壁がNOxを吸着するため、その濃度は低下するものの、NO,NO2,NOx濃度の低下は緩やかであった。
As is clear from FIG. 7, in the blank section B in the tunnel T of the small tunnel test facility A that does not contain the
しかし、供試体8の入っている小型トンネル試験設備AのトンネルT内のサンプル区Sでは、約60分後には、NO,NO2,NOx濃度ともトンネルT内のブランク区BのNO,NO2,NOx濃度よりも急速に低下した。
特に、それらの低減率は、NO濃度よりもNO2濃度の方がより大きいことがわかった。
However, in the sample Ward S in the tunnel T in a small tunnel test facility A, which contains the
In particular, the reduction rate was found to be greater for the NO 2 concentration than for the NO concentration.
このように、木炭粉末をセメントに5%程度加えるだけで、窒素酸化物(NOx)を低下させる優れた環境浄化用舗装ブロックになることがわかった。 Thus, it has been found that simply adding about 5% of charcoal powder to cement provides an excellent environmental purification pavement block that reduces nitrogen oxides (NOx).
木炭粉末をセメント重量比で5%程度含むセメントペーストを基層の表面上に積層した舗装ブロックは、優れたNOx低減性能を示すと共に、このボックスカルバート4を用いた小型トンネル試験設備Aは、簡易なNOx低減性能評価試験法になることがわかった。 The pavement block in which cement paste containing about 5% of the charcoal powder in the cement weight ratio is laminated on the surface of the base layer exhibits an excellent NOx reduction performance. It turned out that it becomes a NOx reduction performance evaluation test method.
なお、モルタル混合物に顔料を混合しても良い。 In addition, you may mix a pigment with a mortar mixture.
本発明の実施例に係る環境浄化用舗装ブロックによって得られた試験結果の概要を以下に説明する。
(1)北海道産トドマツ間伐材を800℃前後で炭化した木炭は、本州産スギ,ヒノキ木炭のそれぞれと同等のNOxの低減性能を保持した。
(2)木炭の粉砕は、既存の技術で可能であり、0.1〜5.0mmの粒径は、粉塵の飛散を最小限に抑えることが可能で、普通ポルトランドセメントとの混合も可能であった。
(3)複合素材として、主に普通ポルトランドセメントを用いたが、普通ポルトランドセメント単独では、NOxの低減効果はある程度認められるものの、顕著ではなかった。
しかし、普通ポルトランドセメントを木炭粉末と混合した場合には、適正な配合比の範囲では木炭に近似したNOxの低減性能を保持した。
(4)木炭粉末とセメントを原料とする成形材料は、NOxやSPMの消去無害化や雨水の浄化に優れた機能を発揮した。
(5)市販のボックスカルバートを連結して用いた小型トンネル試験設備では、実大トンネルに近い設備としてNOxやSPMの低減性能を測定する試験を行うことが可能であった。
ディーゼル自動車からの排気ガスを空気と混合し、安定的に精度良く小型トンネル試験設備のトンネル内へ導入する排気ガス導入装置を用いることにより、実際に近い状態でNOxやSPMの低減性能試験を行うことができる。
(6)セメントと木炭粉末を主原料とする表層を形成した舗装ブロックについて、小型トンネル試験設備によるNOx,SPMの低減性能試験を行った結果、舗装ブロックは顕著なNOx,SPMの低減性能を持つことが実証された。
The outline | summary of the test result obtained by the pavement block for environmental purification which concerns on the Example of this invention is demonstrated below.
(1) The charcoal obtained by carbonizing Hokkaido Todomatsu thinned wood at around 800 ° C maintained the same NOx reduction performance as that of Honshu cedar and cypress charcoal.
(2) Charcoal can be pulverized with existing technology. The particle size of 0.1 to 5.0 mm can minimize dust scattering and can be mixed with ordinary Portland cement. there were.
(3) Although ordinary Portland cement was mainly used as the composite material, the effect of NOx reduction was recognized to some extent with ordinary Portland cement alone, but it was not remarkable.
However, when ordinary Portland cement was mixed with charcoal powder, the NOx reduction performance approximated to charcoal was maintained within an appropriate blending ratio range.
(4) The molding material using charcoal powder and cement as raw materials exhibited excellent functions for detoxifying NOx and SPM and purifying rainwater.
(5) In a small tunnel test facility using a commercially available box culvert connected, it was possible to perform a test for measuring NOx and SPM reduction performance as a facility close to a full-scale tunnel.
By using an exhaust gas introduction device that mixes exhaust gas from a diesel vehicle with air and introduces it into the tunnel of a small tunnel test facility stably and accurately, a NOx and SPM reduction performance test is performed in a state close to actual conditions. be able to.
(6) As a result of performing a NOx and SPM reduction performance test using a small tunnel test facility on a pavement block formed with a cement and charcoal powder as the main raw material, the pavement block has a remarkable NOx and SPM reduction performance. It was proved.
3 トドマツ間伐材(木質系バイオマス)
4 ボックスカルバート
5 端壁板
6 端壁板
7 排気ガス導入装置
8 供試体(試料)
8´ ブランク供試体(試料)
40 上壁
41 底壁
42 側壁
43 側壁
44 仕切り板
45a,45b NO,NO2測定孔
46a,46b NOx測定孔
47a,47b SPM測定孔
50 貫通孔
51 貫通孔
70 混合器
71 空気導入筒
72 排気ガス導入管
73a,73b 排気ガス配管
74a,74b 排気ガス配管
75a,75b ホース
76a,76b 短管
77a,77b 排気ガス配管
80 舗装ブロック
80´ 舗装ブロック
81 基層
82 表層
A 小型トンネル試験設備
B ブランク区
C1,C2 風量計
F ファン
S サンプル区
T トンネル
V1,V2 バルブ
3 Todomatsu thinning (woody biomass)
4
8 'blank specimen (sample)
40
Claims (11)
セメントと水とを混練したセメントペーストと、木質系バイオマスを炭素化して得られた炭素質物質を粉砕した粉末状の炭素化物と、粗骨材と、細骨材と、混和材料とからなり、前記セメントペーストと前記粗骨材と前記細骨材と前記混和材料とを混合したブロックの基層を構成するコンクリートを生成し、前記セメントペーストと前記炭素化物と前記細骨材と前記混和材料とを混合したブロックの表層を構成するモルタル混合物を生成し、前記コンクリートを型枠に充填すると共に、前記モルタル混合物を前記型枠の前記コンクリートの表面上に積層するように充填し、充填した前記コンクリートと前記モルタル混合物とを固締して一体に結合させ、結合させた前記コンクリートと前記モルタル混合物を養生、固化させてなることを特徴とする環境浄化用舗装ブロック。 A pavement block for environmental purification having a two-layer structure having a base layer and a surface layer for erasing and detoxifying pollutants such as nitrogen oxides and particulate matter diffused in the atmosphere,
It consists of cement paste in which cement and water are kneaded, powdered carbonized material obtained by pulverizing carbonaceous material obtained by carbonizing woody biomass, coarse aggregate, fine aggregate, and admixture. Producing concrete constituting a base layer of a block in which the cement paste, the coarse aggregate, the fine aggregate, and the admixture are mixed, and the cement paste, the carbonized product, the fine aggregate, and the admixture. A mortar mixture constituting a surface layer of the mixed block is generated, and the concrete is filled into a mold, and the mortar mixture is filled so as to be laminated on the concrete surface of the mold, and the filled concrete The mortar mixture is fastened and bonded together, and the combined concrete and the mortar mixture are cured and solidified. Environment-purifying paving block that.
A step of kneading cement and water to produce a cement paste, a step of carbonizing woody biomass to obtain a carbonaceous material, a step of pulverizing the carbonaceous material to obtain a powdered carbonized product, and Mixing the cement paste, the coarse aggregate, the fine aggregate, and the admixture to produce concrete constituting the base layer of the block; and mixing the cement paste, the carbonized material, the fine aggregate, and the admixture. A step of generating a mortar mixture constituting a surface layer of the block; a step of filling the concrete into a mold; a step of filling the mortar mixture so as to be laminated on the surface of the concrete of the mold; and filling The concrete and the mortar mixture are fastened together and bonded together, and the combined concrete and the mortar mixture are cured and solidified. Method for producing environmental clean paving block comprising a degree.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008280197A (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Hajime Kamei | Method of mixing raw materials for hollow concrete block |
JP2022529161A (en) * | 2019-04-16 | 2022-06-17 | アルペンコーレ ゲエムベーハー | Charcoal manufacturing method |
CN115340333A (en) * | 2022-08-15 | 2022-11-15 | 青岛市产品质量检验研究院(青岛市产品质量安全风险监测中心) | Preparation and application of green recycled concrete phase-change material |
-
2005
- 2005-03-09 JP JP2005065769A patent/JP2006249733A/en active Pending
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CN115340333A (en) * | 2022-08-15 | 2022-11-15 | 青岛市产品质量检验研究院(青岛市产品质量安全风险监测中心) | Preparation and application of green recycled concrete phase-change material |
CN115340333B (en) * | 2022-08-15 | 2023-05-09 | 青岛市产品质量检验研究院(青岛市产品质量安全风险监测中心) | Preparation and application of green recycled concrete phase change material |
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