JP2006298656A - コンクリート混和剤及びコンクリート製品 - Google Patents

Abstract

【課題】
水の浄化機能や生物の育成促進機能などをコンクリート製品に付与するために用いられるコンクリート混和剤、及びこのコンクリート混和剤を含有するコンクリート製品を提供する。
【解決手段】
黒鉛珪石、麦飯石、貴宝石、医王石、祖母聖光石、宙石、天照石及び侑希碩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とするコンクリート混和剤、並びにこのコンクリート混和剤を含有することを特徴とするコンクリート製品。
【選択図】 なし。

Description

本発明は、水の浄化機能や生物の育成促進機能等をコンクリート製品に付与するために用いられるコンクリート混和剤、及びこのコンクリート混和剤を用いるコンクリート製品に関する。

従来、コンクリート製品に種々の性能や機能を付与し、その品質の向上を図るために、コンクリート混和剤が用いられている。このようなコンクリート混和剤としては、ＡＥ（ａｉｒ ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ）剤、減水剤、促進剤、急結剤、防錆剤、増粘剤、乾燥収縮低減剤、膨張材、着色材、増量材等が知られている（非特許文献１等）。また、近年においても、コンクリート製品に新しい付加価値を付与するため、様々なコンクリート混和剤の開発研究がさかんに行われている。

一方、天然鉱物である、黒鉛珪石、麦飯石、貴宝石、医王石、祖母聖光石、宙石、天照石及び侑希碩等は遠赤外線を放射し、マイナスイオンを発生させる性質等を有することが知られている（非特許文献２等）。そして、その特殊な性質を生かして、これらの天然鉱物を種々の用途に使用することが提案されている（特許文献１〜７等）。

"土木材料学"、第１０１〜１１５頁、岡田清等、国民科学社 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｕｄｄｙ−ｊｐ．ｃｏｍ／ｉｔｉｏｓｉ／５．ｈｔｍ 特開２００１−０６９８７０号公報 特開２００１−１７９２３７号公報 特開２００２−０８８６４７号公報 特開２００２−１２８５６１号公報 特開２００２−３２７３４４号公報 特開２００３−０１２３６７号公報 特開２００４−２６８９６８号公報

本発明は、水の浄化機能や生物育成促進機能等をコンクリート製品に付与するために用いられるコンクリート混和剤、及びこのコンクリート混和剤を含有するコンクリート製品を提供することを課題とする。

本発明者は、コンクリート製品を製造する際において、天然鉱物である黒鉛珪石等をコンクリート混和剤として用いると、水を浄化する機能や生物の育成促進機能等を有するコンクリート製品を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

かくして本発明の第１によれば、黒鉛珪石、麦飯石、貴宝石、医王石、祖母聖光石、宙石、天照石及び侑希碩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とするコンクリート混和剤が提供される。
本発明の第２によれば、本発明のコンクリート混和剤を含有することを特徴とするコンクリート製品が提供される。

本発明のコンクリート混和剤によれば、水の浄化機能や生物の育成促進機能等をコンクリート製品に付与することができる。
本発明のコンクリート製品は、水の浄化機能や生物の育成促進機能等を有し、人工漁礁、魚貝海藻類生育場、プランター等として有用である。

以下本発明を、１）コンクリート混和剤、及び２）コンクリート製品に項分けして詳細に説明する。

１）コンクリート混和剤
本発明のコンクリート混和剤は、黒鉛珪石、麦飯石、貴宝石、医王石、祖母聖光石、宙石、天照石及び侑希碩（せき）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする。これらの中でも、本発明においては、遠赤外線の放出量、マイナスイオンの発生量が多く、波動エネルギーの放出能を有することから、黒鉛珪石を用いるのが特に好ましい。

黒鉛珪石は、別名をブラックシリカ、シリカブラック、グラファイトシリカ、神明石、あるいはシンメイストーンとも称される天然鉱物であり、北海道桧山郡の「平成上ノ国鉱山」から算出するものである。

黒鉛珪石は、海底の珪藻類が長年堆積し鉱石化した黒色の天然鉱石である。黒鉛珪石の標準的成分組成の一例は、シリカ８６．４％、炭素３．０％、酸化アルミニウム６．１％、酸化カリウム１．５％、酸化チタン０．７％、鉄０．４％、酸化マグネシウム０．６％、酸化ナトリウム０．０１％、酸化カルシウム０．０９％、硫黄０．０９％、酸化マンガン０．０１％、酸化リン０．０３％である。黒鉛珪石は、これらの成分の他、多種の天然ミネラルを含有している。

黒鉛珪石は、常温で遠赤外線を半永久的に放出する鉱物である。黒鉛珪石から放出される遠赤外線は波長領域４〜１４μｍの小さな波長帯の熱線であり、生育光線ともいわれる。すなわち、この遠赤外線は生体の細胞活動を活発にし、動植物を元気にする効果を有し、人体に吸収されると発汗を促し、血液、体液の循環効率を高める。また遠赤外線は、水分子の塊（クラスター）を分解して小さくし、水素イオンを増加させ、水を活性化する働きを有する。クラスターの小さな水分子は、生体細胞への好影響を与えることが期待される。

黒鉛珪石はマイナスイオンを発生させる。黒鉛珪石のマイナスイオンの発生量は、約２５，０００個／ｃｃ（イオン測定器による）で、トルマリンと同等又はそれ以上であるといわれている。マイナスイオンは、森林や滝、海岸等で多く発生するものであり、健康の維持促進等様々な効果が知られている。

また、黒鉛珪石には磁鉄鉱が含まれており、この磁鉄鉱から波動エネルギーが放射されている。黒鉛珪石の波動とは、超微粒子又はそこから放出される微弱なエネルギーのことである。人が健康を害すると、病んだところの細胞から乱れた波動が放出する。そこに本来もっている固有波動を送り込むと、乱れた波動が修正され、健康を維持できるといわれている。

麦飯石は、花崗岩の一種である石英斑岩に属し、アルカリ長石と石英を主成分とする天然鉱石である。
麦飯石の標準的成分組成の一例は、シリカ６９．８％、酸化アルミニウム１４．０％、酸化ナトリウム３．２％、酸化カリウム３．２％、酸化カルシウム２．０％、酸化第二鉄１．３％、酸化第一鉄１．４％、酸化チタン０．３％、酸化マグネシウム３．６％、酸化リン０．３％、酸化マンガン０．０２％である。麦飯石は、これらの成分の他、多種の天然ミネラルを含んでいる。

麦飯石は、遠赤外線を半永久的に放出し、多孔性で極めて高い吸着能を有する。また、生物にとって欠かすことのできないミネラルを、バランスよく水中に溶出させる機能を有する。

貴宝石は、日本の南アルプスで最近発見された水晶に似た天然鉱物である。
貴宝石の標準的成分組成の一例は、シリカ８２．３％、酸化アルミニウム８．６％、酸化ナトリウム２．３％、酸化カリウム３．０％、酸化カルシウム１．６％、酸化第二鉄１．１％、酸化チタン０．３％、酸化マグネシウム０．４％である。貴宝石は、これらの成分の他、多種の天然ミネラルを含んでいる。
貴宝石は、遠赤外線を半永久的に放出し、マイナスイオンを発生させる。マイナスイオンの発生量はトルマリンの約３０倍であるといわれている。

医王石は、海底の珪藻類が長年堆積し鉱石化した、黒色又は赤色の天然鉱石であり、瑪瑙・水晶に似た組成を有する火山岩の一種である。
医王石の標準的成分組成の一例は、シリカ７０．２％、酸化アルミニウム１０．７％、酸化ナトリウム３．７％、酸化カリウム１．８％、酸化カルシウム１．８％、酸化第二鉄１．６％、酸化ホウ素０．５％、酸化チタン０．２％、酸化マグネシウム０．０６％、酸化リン０．０４％、酸化マンガン０．０３％、リチウム０．００５％である。医王石は、これらの成分の他、多種の天然ミネラルを含んでいる。

医王石は、遠赤外線を半永久的に放出し、マイナスイオンを発生させ、多孔性でカドミウム等の有害物質の吸着能に優れ、ｐＨ調節機能、有害菌抑制機能を有する。

祖母聖光石は、新生代の上部中新生又は中世代上部白亜紀の地層から産出する白色の天然鉱石である。
祖母聖光石の標準的成分組成の一例は、シリカ６６．２％、酸化アルミニウム１３．０％、酸化ナトリウム４．１％、酸化カリウム３．２％、酸化カルシウム２．５％、酸化第二鉄３．０％、酸化チタン０．４％、酸化マグネシウム５．０％である。祖母聖光石は、これらの成分の他、多種の天然ミネラルを含んでいる。
祖母聖光石も遠赤外線を放出する鉱物である。

宙石は、石墨千枚岩、緑色片岩の別名であり、６５００万年前ごろ地殻変動が起こるまで海底層に眠っていた変成岩の一種である。
宙石は、石英、アルミナ、酸化第二鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム等のミネラル成分、鉄、マンガン、マグネシウム等を含む鉱物である。
宙石は、遠赤外線を半永久的に放出し、マイナスイオンを発生し、多孔質で、脱臭効果に優れ、水を浄化する機能を有する。

天照石は、黒鉛珪石と同様に遠赤外線を半永久的に放出し、マイナスイオンを発生する九州産の天然鉱石である。
侑希碩は、岐阜県大和町で産出する黒色の天然鉱石である。

本発明においては、黒鉛珪石、麦飯石、貴宝石、医王石、祖母聖光石、宙石、天照石及び侑希碩（せき）からなる群から選ばれる少なくとも一種（以下、「黒鉛珪石等」ということがある）の天然に産出したものを粉砕し、粉末状あるいは砂利状にして、コンクリート混和剤に用いる。

黒鉛珪石等を粉砕する方法は特に制約はなく、ジョークラッシャー、ハンマーミル、ピン型ミル、ボールミル等の粉砕機を用いる方法が挙げられる。
粉砕された黒鉛珪石等の粒径は、特に制約はないが、通常、０．１μｍ〜１０ｍｍ、経済性の観点から好ましくは１μｍ〜１０００μｍである。

本発明のコンクリート混和剤は、前記粉末状にした黒鉛珪石等のみからなるものであってもよいが、コンクリート製品の用途等に応じて、他の混和材料を混合したものであってもよい。

他の混和材料としては、特に制限されず、従来公知のものを使用することができる。例えば、ＡＥ（ａｉｒ ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ）剤、減水剤、促進剤、急結剤、防錆剤、増粘剤、乾燥収縮低減剤、膨張材、着色材、増量材等が挙げられる。

また、本発明のコンクリート混和剤は、好気性及び嫌気性の蘇生型の有用微生物群（ＥＭ菌）等をさらに含有していてもよい。ＥＭ菌は、コンクリート製品中でも生物学的活動を営み、水環境に対して悪影響を与える窒素、リン等の栄養塩類等を貧食するため水の浄化効果をより高めることができる。

本発明のコンクリート混和剤における黒鉛珪石等と他の混和材料との混合割合は、用いる他の混和材料にもよるが、通常、重量比で１：９９〜１００：０である。

２）コンクリート製品
本発明のコンクリート製品は、本発明のコンクリート混和剤を含有することを特徴とする。
本発明のコンクリート製品は、水硬性粉末に、本発明のコンクリート混和剤及び骨材を混合して得られる混合物（以下、この混合物を「水硬性組成物」ということがある。）に、適当量の水を加え、練り合わせたものを所望の形状の成形型内に流し込み、乾燥させたのち、成形型を除去することにより製造することができる。
なお、テトラポット等の大型のコンクリート製品を製造する場合には、成形型内部に鉄筋等の補強材を設置しておくこともできる。

水硬性粉末は、水を加えることにより常温で硬化する性質をもつ鉱物質粉末である。
水硬性粉末としては、例えば、普通ポルトラルドセメント、早強ポルトラルドセメント、超早強ポルトラルドセメント、中庸熱ポルトラルドセメント、低熱ポルトラルドセメント、耐硫酸塩ポルトラルドセメント等のポルトラルドセメント；高炉セメント（Ａ種、Ｂ種、Ｃ種）、シリカセメント（Ａ種、Ｂ種、Ｃ種）、フライアッシュセメント（Ａ種、Ｂ種、Ｃ種）等の混合セメント；超速硬セメント、アルミナセメント、コロイドセメント、膨張セメント等の特殊セメント；等が挙げられる。

骨材は、コンクリートをつくるために、セメント及び水と練り混ぜる砂、砕砂、砂利、砕石、石綿、その他これに類似の材料である。

前記水硬性組成物中の各成分の配合割合は、製造するコンクリート製品の種類、使用目的等により適宜選定されるが、各成分を最も経済的に用いて、運搬、締め固め、仕上げ等の作業を容易にでき、所望の耐久性、強度、及び機能性を有するコンクリート製品が得られるように選定するのが好ましい。

前記水硬性組成物中のコンクリート混和剤の配合量は、水硬性組成物全体に対し、通常０．１〜２０重量％、好ましくは１〜１０重量％の範囲である。コンクリート混和剤の配合量が０．１重量％より少ないとコンクリート混和剤を添加したことによる効果が得られないおそれがある。コンクリート混和剤の配合量が２０重量％より多くなると、コンクリート混和剤を添加したことによる効果が飽和する一方で、経済性の観点から好ましくない。

前記水硬性組成物中の水硬性粉末の配合量は、通常、得られるコンクリート製品の容積の５〜２０％となる量である。また、骨材の配合量は、コンクリート製品の容積の６０〜８５％となる量である。

前記水硬性組成物に加える水としては、特に制限されないが、コンクリートの品質を低下させたり鉄筋を腐蝕させる物質を有害量含んでいないものを用いるのが好ましい。

前記水硬性組成物に水を加え、練り合わせたものを所望の形状に成形する方法は、特に制限されない。例えば、無振動成形法、震動成形法、加圧成形法、遠心力成形法等が挙げられる。

無振動成形法は、水硬性組成物及び水を型に流し込んだまま放置して固める成形方法である。震動成形法は、主に普通コンクリートを使用し、震動を加えて締め固める成形方法である。加圧成形法は、即時脱型が要請されるとき、主に硬練りコンクリートを使用して、充填製を高めるために加圧する締め固め成形法である。遠心力成形法は、回転する型枠内にコンクリートを投入して遠心力による締め固めを行なう成形方法である。
また、上記各成形法における乾燥方法としては、熱風乾燥、自然乾燥等が挙げられる。

本発明においては、コンクリート製品を他の基体上に形成してもよい。他の基体上にコンクリート製品を形成する方法としては、他の基体上に、水硬性組成物に適当量の水を加えて練り合わせたものを塗工する方法が挙げられる。

他の基体としては、水硬性組成物成形体を担持できるものであれば特に制約されない。他の基体の材質としては、セラミックス、レンガ、瓦、岩石、土、粘土、ほうろう、ガラス等の無機質材料；鉄、アルミニウム、銅、各種合金等の金属材料；合成樹脂等の有機材料；等が挙げられる。

本発明のコンクリート製品の形状は特に制限されず、板状、柱状、管状、球状、棒状、Ｕ字状、Ｌ字状等、どのような形状でもよい。

コンクリート製品の具体例としては、例えば、テトラポット、防波堤等の河川用製品；人工漁礁、魚貝海藻類生育場、プランター等の生物育成用製品；プール、貯水槽；水路ブロック等の用排水路用製品；ヒューム管（遠心力鉄筋コンクリート管）；ボックスカルバート、埋設管、推進管、共同溝等のカルバート類；道路用端桁、ＰＣプレキャスト床板、合成床板用ＰＣ版等の橋梁用製品；舗装用コンクリート平板、インターロッキングブロック、コンクリート境界ブロック、鉄筋コンクリートＵ形側溝、鉄筋コンクリートＬ形側溝等の道路用製品；送信、通信電線用ポール；防火水槽、マンホール、ロック・スノージェット、スノーシェルター等の防災施設用製品；等が挙げられる。

これらの中でも、本発明のコンクリート製品は、（ａ）水を浄化する機能を有するため、テトラポット、防波堤等の河川用製品；人工漁礁、プール、貯水槽；水路ブロック等の用排水路用製品、橋梁用製品、防火水槽等、水と接触する場所に設置するコンクリート製品、または（ｂ）生物、特に水棲生物の育成促進機能を有するため、人工漁礁、魚貝海藻類生育場、プランター等の生物育成用コンクリート製品であるのが好ましい。後者の場合、例えば、表面部に小孔を設け（開け）、該小孔内にワカメ、コンブ、海苔等の海藻の胞子（種菌）を植え付けて海中岩場に沈めて用いるテトラポット様の海藻育成用コンクリート製品に用いると、海藻類を通常より早く大きく成長させることができる。

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により何ら制限されるものではない。
（実施例１）
北海道桧山群上ノ国町産の黒鉛珪石をジョークラッシャーを用いて、平均粒径１５μｍの粉末状に粉砕し、これをコンクリート混和剤とした。
得られたコンクリート混和剤６３重量部、普通ポルトランドセメント３８２重量部、骨材８８３重量部を混合して水硬性組成物を得、これに水１６８重量部を加えてミキサーで２分間混練した。
次いで、図１（Ａ）〜（Ｅ）に示すテトラポット様の形状のコンクリート製品を製造できる金型を用意し、この金型に得られた混練物を流し入れた。図１（Ａ）の金型以外には、さらに中心部に補強用鉄筋を埋め込み、２８８時間養生した。図１（Ｄ）で示す製品は、中心部が空洞になっている。
自然乾燥後、金型を除去し、０．５〜１．８ｍ^３のテトラポット様コンクリート製品（Ａ）〜（Ｅ）を得た。

（比較例１）
実施例１において、コンクリート混和剤を混入しない以外は、実施例１と同様にして、図１（Ａ）〜（Ｅ）と同様の形状を有するコンクリート製品（Ａ’）〜（Ｅ’）を製造した。

（水の浄化試験）
汚染度の進んだ荒川の河川水の入った水槽を２つ用意し、実施例１のコンクリート製品（Ａ）と、比較例１のコンクリート製品（Ａ’）をそれぞれ沈めた。２０℃で４８時間放置した後、河川水中の大腸菌群数を測定した。その結果、実施例１のコンクリート製品（Ａ）を沈めた水槽中の大腸菌群数は、比較例１のコンクリート製品（Ａ’）を沈めた水槽中の大腸菌群数の１００分の１だった。

（生物育成試験）
実施例１で得られたコンクリート製品（Ａ）〜（Ｅ）、及び比較例１で得られたコンクリート製品（Ａ’）〜（Ｅ’）の表面にドリルで小孔（直径１ｃｍ、深さ５ｃｍ）を開け、その孔内部にワカメの胞子を植え付けた。このものを駿河湾の深さ１〜８ｍの海底に沈め、ワカメを養殖した。なお、図１（Ｅ）で示す製品は、海中岩場に立て掛けた。

６ヶ月経過後にワカメの成長状態を観察した。観察結果を図２に示す（別途、物件提出書にてカラー図面（図２）を添付する）。図２より明らかなように、実施例１のコンクリート製品に付着成長したワカメは、比較例１のコンクリート製品に付着成長したワカメに比較して、著しく成長状態がよく、質も優れていた。

以上の結果から、本発明のコンクリート混和剤を用いるコンクリート製品は、水を浄化する機能を有し、かつ、優れた生物育成効果を有することがわかった。

本発明のコンクリート製品の一例を示す図である。 実施例１及び比較例１のコンクリート製品に付着成長したワカメの成長状態を観察した図面である。

符号の説明

ａ…補強材（鉄筋）

Claims (2)

1. 黒鉛珪石、麦飯石、貴宝石、医王石、祖母聖光石、宙石、天照石及び侑希碩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とするコンクリート混和剤。
2. 請求項１に記載のコンクリート混和剤を含有することを特徴とするコンクリート製品。

Images