JP2008213283A - 表面材付き発泡樹脂ブロック、表面材付き発泡樹脂ブロックの製造方法および軽量盛土構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層されたポリスチレン系樹脂押出発泡板1の厚み方向を基準に該発泡樹脂ブロック10の互いに直交する3方向を厚み方向X、縦方向Y、横方向Zとした場合に、積層された各々のポリスチレン系樹脂押出発泡板1の前記横方向Zの引張強さに該押出発泡板の厚み比率を乗じた値の合計値で表される厚み方向Xと縦方向Yにて定まる発泡樹脂ブロック10の側面XYにおける引張強さが、積層された各々のポリスチレン系樹脂押出発泡板1の前記縦方向Yの引張強さに該押出発泡板の厚み比率を乗じた値の合計値で表される厚み方向Xと横方向Zにて定まる発泡樹脂ブロック10の側面XZにおける引張強さよりも大きな値であり、該引張強さが大きな値である発泡樹脂ブロック10の側面XYに、表面材20が接着されている表面材付き発泡樹脂ブロック50とした。
【選択図】 図4
Description
また、上記した本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロックの製造方法によれば、表面材の付着強さが強いポリスチレン系樹脂押出発泡板の積層物からなる表面材付き発泡樹脂ブロックを製造できる。
なお、本明細書における上記押出発泡体の見かけ密度は、JIS A 9511(2003)に基づいて測定される値である。
なお、複数枚の押出発泡板1,1・・を厚み方向に積層接着する方法としては、熱接着や接着剤を使用する方法が挙げられ、特に、湿気硬化型1液ウレタン系接着剤にて積層接着することが好ましい。
また、表面材20としては、上記水硬性セメントに種々の骨材、補強材、軽量化材、水ガラス、接着性向上のためのポリマー等を加えることができる。
その場合に、発泡樹脂ブロック10の側面に少なくとも1本の溝を予め形成しておき、該溝を上向きにして型枠に入れ、その上から未硬化の表面材形成材料を流し込み、養生・硬化させて表面材20を形成し、該溝に表面材20の一部である凸条を形成することが付着強さの観点から好ましい。この溝と凸条は、互いにアリ結合されるように形成されているものであれば、発泡樹脂ブロック10と表面材20との接合がより強固なものとなるので好ましい。また、発泡樹脂ブロック10と、裏面に凸条が形成された表面材20を別々に作製し、接着剤により接合することもできる。
即ち、本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50は、該発泡樹脂ブロック10の側面のうち、引張強さが大きい方の側面に表面材20が接着されたものとなり、表面材20の付着強さが強いポリスチレン系樹脂押出発泡板1,1・・の積層物からなる表面材付き発泡樹脂ブロックとなる。
試験片の縦、横、厚み方向が押出発泡板1の縦方向Y、横方向Z、厚み方向Xと一致するように、縦50mm、横50mm、厚み50mmの立方体の試験片70を、押出発泡板1から切り出す。切り出した試験片70の横方向Zに対向する面に図5に示すように治具80をそれぞれ接着し、引張試験機により10mm/分の試験速度で該試験片70を横方向Zに引張り破断させ、最大引張荷重(kN)を測定し、該最大引張荷重(kN)を試験片の断面積(m2)にて割り算することにより該試験片70の横方向Zの引張強さ(kN/m2)を算出する。上記操作を他の試験片70の縦方向Yにおいても行い、各方向における引張強さを求める。なお、試験片の各方向における最大引張荷重の測定は、押出発泡板1の横方向の中央部及び両端部近傍から切り出した合計3個の試験片から各々測定される最大引張荷重の算術平均値をとする。また、押出発泡板1の厚みが薄く厚み50mmの立方体の試験片を切り出せない場合には、できるだけ厚みの厚い直方体の試験片を使用して上記の方法にて各方向の引張強さを求めることとする。
1.0≦DA/DB≦1.5 ・・・(1)
0.8≦DA/DC≦1.3 ・・・(2)
0.3≦DA≦2.0 ・・・(3)
〔但し、式中のDAは厚み方向Xの平均気泡径(mm)、DBは縦方向Yの平均気泡径(mm)、DCは横方向Zの平均気泡径(mm)を表す。〕
発泡樹脂ブロック10の厚み方向Xの平均気泡径DA(mm)及び発泡樹脂ブロック10の横方向Zの平均気泡径DC(mm)は、発泡樹脂ブロック10を構成する各々の押出発泡板1の両表面から該押出発泡板1の厚みの10%の部分を除いた各々の押出発泡体において、押出発泡板1の厚み方向Xと横方向Zにて定まる、横方向垂直断面(発泡板の縦方向Yと直交する垂直断面)を、また発泡樹脂ブロック10の縦方向Yの平均気泡径DB(mm)は、発泡樹脂ブロック10を構成する各々の押出発泡板1の両表面から該押出発泡板1の厚みの10%の部分を除いた各々の押出発泡体において、押出発泡体1の厚み方向Xと縦方向Yにて定まる、縦方向垂直断面(発泡板を横方向Zに二等分し、且つ、発泡板の横方向Zと直交する垂直断面)を、それぞれ顕微鏡等を用いて拡大してスクリーンまたはモニター等に投影し、投影画像上において測定しようとする方向に直線を引き、その直線と交差する気泡の数を計数し、直線の長さ(但し、この長さは拡大投影した投影画像上の直線の長さではなく、投影画像の拡大率を考慮した真の直線の長さを指す。)を計数された気泡の数で割ることによって、各方向における各々の押出発泡板1の平均気泡径を求め、各方向におけるそれらの値の算術平均値を発泡樹脂ブロック10の各方向における平均気泡径とする。
更に詳しく説明すると、発泡樹脂ブロック10の厚み方向Xの平均気泡径DA(mm)は、上記の通り、両表面において該押出発泡板1の厚みの10%の部分を除いた、各々の押出発泡板1の横方向垂直断面の中央部及び両端部付近の計3箇所の厚み方向Xに、該押出発泡板1の全厚みに亘る直線を引き、各々の直線の長さ(μm)を(該直線と交差する気泡の数−1)にて割り算することにより、各直線上に存在する気泡の平均径〔直線の長さ(μm)/(該直線と交差する気泡の数−1)〕を求め、求められた3箇所の平均径の算術平均値を押出発泡板1の厚み方向Xの平均気泡径とし、次いで各々の押出発泡板1の厚み方向Xの平均気泡径の算術平均値として発泡樹脂ブロック10の厚み方向Xの平均気泡径DA(mm)が求められる。
発泡樹脂ブロック10の横方向Zの平均気泡径DC(mm)は、各々の押出発泡板1の横方向垂直断面の中央部の押出発泡板1を厚み方向に二等分する位置に、長さ3000μmの直線を横方向Zに引き、長さ3000μmの直線を(該直線と交差する気泡の数−1)にて割り算することにより各直線上に存在する気泡の平均径〔3000μm/(該直線と交差する気泡の数−1)〕を押出発泡板1の横方向Zの平均気泡径とし、次いで各々の押出発泡板1の横方向Zの平均気泡径の算術平均値として発泡樹脂ブロック10の横方向Zの平均気泡径DC(mm)が求められる。
発泡樹脂ブロック10の縦方向Yの平均気泡径DB(mm)は、各々の押出発泡板1の縦方向垂直断面の中央部の押出発泡板1を厚み方向に二等分する位置に、長さ3000μmの直線を縦方向Yに引き、長さ3000μmの直線を(該直線と交差する気泡の数−1)にて割り算することにより各直線上に存在する気泡の平均径〔3000μm/(該直線と交差する気泡の数−1)〕を押出発泡板1の縦方向Yの平均気泡径とし、次いで各々の押出発泡板1の縦方向Yの平均気泡径の算術平均値として発泡樹脂ブロック10の縦方向Yの平均気泡径DB(mm)が求められる。
なお、本明細書における上記表面材20の付着強さは、発泡樹脂ブロック10を固定し、表面材20を表面材付着面に対して垂直方向に約10mm/分の試験速度で引張ることにより表面材20を剥離させ、或いは発泡樹脂ブロック10を破断させて最大引張荷重(kN)を測定し、該最大引張荷重を表面材20の面積(m2)にて割り算することにより求められる。
なお、本明細書において上記圧縮強さは、JIS K 7220(1999)に従った圧縮試験に基づく変形5%時の圧縮応力とし、積層されたそれぞれの押出発泡体1,1・・から試験片を切り出し、それぞれの圧縮強さの算術平均値を発泡樹脂ブロック10の圧縮強さとする。この際、試験片は、試験片の縦、横、厚み方向が押出発泡板1の縦、横、厚み方向と一致するように、一辺50mmの立方体として押出発泡板から切り出す。また、試験速度は10mm/分とし、変形10%まで変形させて荷重−変形曲線を得る。
表面材が設けられていない高圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Aは、本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50の発泡樹脂ブロック10と同様に、複数枚のポリスチレン系樹脂押出発泡板を厚み方向に積層接着してなる直方体形状或いは立方体形状の発泡樹脂ブロックを用いることができる。また、表面材が設けられていない低圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Bとしては、型内発泡法による成形されたポリスチレン系樹脂のビーズ発泡成形体を用いることができる。表面材が設けられていない発泡樹脂ブロック60A,60Bの外径寸法は、本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50と同様に、厚さ10〜100cm、幅30〜200cm、長さ30〜200cmの直方体形状或いは立方体形状とすることが施工性等の観点から好ましい。低圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Bの厚み方向の圧縮強さは、概ね40kN/m2 以上、200kN/m2 以下のもので、軽量盛土構造物の構造に応じて本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50および高圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Aの圧縮強さより小さい値のものを適宜選定して用いる。
なお、上記発泡樹脂ブロック60Aの圧縮強さは発泡樹脂ブロック10と同様にして求められる値であり、発泡樹脂ブロック60Bの圧縮強さは、JIS K 7220(1999)に従った圧縮試験に基づく変形5%時の圧縮応力から求められる値である。
先ず、平地101の土砂を削ったり、平地101に土盛りした後、砂や砂利を敷き、それを突き固め、その上からコンクリートを打設して基礎102を形成する。その際に、適宜本数の鉄筋103を、基礎102に植設する。
次いで、本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50および高圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Aの上面に、上記したと同様の方法で、外側表面を形成する部位には、本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50を、その背後には、低圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Bを必要高さ(実施の形態では、7段)に積み重ねる。次いで、本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50および低圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Aの上面に、やはり上記したと同様の方法で、外側表面を形成する部位には、本発明に係る表面材付き発泡樹脂ブロック50を、その背後には、高圧縮強さの発泡樹脂ブロック60Aを最上段または最上段を含む複数段(実施の形態では、厚さが50cmの発泡樹脂ブロックを1段)積み重ねる。そのときの発泡樹脂ブロックの高さは、30cm〜100cmであることが好ましく、その高さは、一段または複数段で形成され、上部の路面等の重量などによる発泡樹脂ブロックへの集中荷重の大きさに応じて発泡樹脂ブロックの段数、つまり高さが調整される。
また、上記積層作業の間、積み上げた上下の発泡樹脂ブロックにピン104を挿通させ、上下の発泡樹脂ブロックを互いに結合させる。該ピン104は、少なくとも表面材付き発泡樹脂ブロック50に挿通されれば、表面材付き発泡樹脂ブロック50のずれを防止することができるので、表面材20の起伏を防ぐことができ、つまりは外観を良好に維持することができるために好ましい。当然ながら、ピン104は、表面材付き発泡樹脂ブロック50に加えて、内部を構成する表面材が設けられていない発泡樹脂ブロック60に挿通されてもよい。
また、図6に示したように、積層した発泡樹脂ブロック50,60の上面を均一な平面とし、上からの荷重を均一にするために、発泡樹脂ブロック50,60の積層の途中には、コンクリート板105を積層することが好ましい。このコンクリート板105は、積層した発泡樹脂ブロック50,60の高さ200〜300cmに一層設けることが好ましく、厚みは10〜30cm程度である。
この排水材層107は、ブロック状の埋め込み材を使用して発泡樹脂ブロックと傾斜面との間に埋め込まれる。ブロック状の埋め込み材としては、特に、複数の熱可塑性樹脂発泡体片を結合して得られた、圧縮強さや排水性に優れる発泡体片成形体であることが好ましい。
なお、本明細書における発泡体片の最長部分の長さとは、発泡体片のあらゆる方向において外形寸法をノギスにより測定した際の最大寸法を意味する。そして、最長部分の平均長さとは、複数(少なくとも50個以上)の発泡体片の最長部分の長さの算術平均値を意味する。
熱可塑性樹脂と気泡調整剤、更に必要に応じて添加される添加剤とを押出機に供給して、加熱、溶融、混練してから、ブタン、ペンタン、二酸化炭素等の発泡剤を圧入し更に混練しながら、溶融樹脂温度を調整し発泡性溶融樹脂を得る。得られた発泡性溶融樹脂をダイから水中に円柱状に押出して発泡性円柱樹脂とし、該発泡性円柱樹脂が軟化状態を維持している(約100℃)段階でニップロールにより押し潰して断面を楕円形状とした後、押出方向と直角にカッターで切断して、断面が楕円形状の発泡性チップを得る。この発泡性チップを水蒸気で発泡させれば、チップ形状の発泡体片を得ることができる。
なお、本明細書においてチップ形状とは、円形、楕円形、多角形の円板または鞍形のように該円板がねじれた形状のものを意味する。
熱可塑性樹脂をタルク、炭酸カルシウム、ホウ砂、水酸化アルミニウム等の無機物等の添加剤と共に押出機内で加熱、溶融、混練して筒型の溶融樹脂押出口断面形状を有するダイから押出し冷却し、一定長さに切断して未発泡の筒型の樹脂粒子を製造する。次いで上記の筒状の樹脂粒子を物理発泡剤、水と共にオートクレーブ等の密閉容器内に入れ水に分散させ、該樹脂粒子の軟化温度以上の温度に加熱し、該粒子内に発泡剤を含浸させた後、容器内の圧力を発泡剤の蒸気圧以上の圧力に保持し、該容器内の水面下の一旦を開放し、軟化状態の該樹脂粒子と水とを同時に容器内よりも低圧の雰囲気下に放出することにより、筒型粒子状の発泡体片が得られる。
また、発泡体片成形体の透水係数は0.1cm/秒以上であり、0.2〜5cm/秒であることが好ましく、0.2〜3cm/秒であることが更に好ましい。該透水係数が0.1cm/秒未満の場合は、雨が激しく降った場合、土圧が上昇して擁壁が倒れたり、補強鉄骨が変形することを防ぐことができない。上記透水係数は発泡体片成形体を構成する熱可塑性樹脂の種類、発泡体片成形体の空隙率、発泡体片形状、発泡体片の大きさにより調整できる。
なお、本明細書における上記透水係数は、JIS A1218(1993)に準じて、試料としての砂を発泡体片成形体に代え、変水位式透水性測定試験により測定される値である。
なお、本明細書における上記圧縮強さは、JIS K 7220(1999)に準拠して求められる5%圧縮強さの値である。
なお、本明細書における空隙率(A)は次式によって算出される。
A(%)=〔(B−C)/B〕×100
但し、Bは発泡体片成形体の見かけ体積(cm3 )、Cは発泡体片成形体の真の体積(cm3 )である。見かけ体積Bは発泡体片成形体の外形寸法から算出される発泡体片成形体の体積であり、見かけ体積には空隙部の体積が含まれる。真の体積Cは発泡体片成形体の見かけ体積から空隙部の体積を除いた体積である。また真の体積Cは発泡成型体を液体(例えば水)中に沈めた時の増量した体積を測定することによって求めることができる。
なお、本発明は、以下の実施例、比較例の具体的な態様によって本発明の表面材付き発泡樹脂ブロックの有意性を開示するものであって、本発明の権利範囲が当該態様によって制限されるものではない。
3枚の厚み100mm、縦1000mm、横1000mmの密度35kg/m3のポリスチレン樹脂押出発泡板1を、湿気硬化型1液ウレタン系接着剤を使用して厚み方向に積層接着することにより、厚み300mm、縦1000mm、横1000mmの発泡樹脂ブロック10を形成した。
なお、ポリスチレン樹脂押出発泡板1の縦方向が該押出発泡板の押出方向、横方向が該押出発泡板の幅方向と各々一致しており、該押出発泡板1の積層接着は、各押出発泡板1の押出方向が同じ方向となるように行った。
次いで、形成した発泡樹脂ブロック10の厚み方向Xと縦方向Y(押出発泡板の押出方向と同じ)により定まる発泡樹脂ブロック10の側面XYに、はけ塗りにてポリマーセメントモルタル層を形成し、該発泡樹脂ブロック10を形成したポリマーセメントモルタル層が上方を向くように型枠に入れ、その上から未硬化の軽量モルタルを流し込み、硬化したポリマーセメントモルタル層が形成されている発泡樹脂ブロック10の側面XY上に、軽量モルタルからなる厚み約2cmの表面材20を積層した図4に示すような表面材付き発泡樹脂ブロック50を得た。得られた表面材付き発泡樹脂ブロック50の諸物性を、表1に示す。
なお、表1に示した諸物性は、上記した各方法でそれぞれ測定したものである。
表面材20の積層接着面を発泡樹脂ブロック10の厚み方向Xと横方向Z(押出発泡板の幅方向と同じ)により定まる発泡樹脂ブロック10の側面XZとした以外は、上記実施例と同様にして表面材付き発泡樹脂ブロックを得た。得られた表面材付き発泡樹脂ブロックの諸物性を、表1に併記する。
10 発泡樹脂ブロック
20 表面材
50 表面材付き発泡樹脂ブロック
60 表面材が設けられていない発泡樹脂ブロック
60A 高圧縮強さの表面材が設けられていない発泡樹脂ブロック
60B 低圧縮強さの表面材が設けられていない発泡樹脂ブロック
70 試験片
80 治具
100 軽量盛土構造物
101 平地
102 基礎
103 鉄筋
104 ピン(連結具)
105 コンクリート板
106 傾斜地
107 排水材層
108 被覆層
X 厚み方向
Y 縦方向
Z 横方向
α 押出方向
XY 厚み方向と縦方向にて定まる発泡樹脂ブロックの側面
XZ 厚み方向と横方向にて定まる発泡樹脂ブロックの側面
Xα 厚み方向と押出方向にて定まる発泡樹脂ブロックの側面
Claims (6)
- 複数枚のポリスチレン系樹脂押出発泡板を厚み方向に積層接着してなる直方体形状或いは立方体形状の発泡樹脂ブロックの側面に表面材が設けられた表面材付き発泡樹脂ブロックであって、前記積層されたポリスチレン系樹脂押出発泡板の厚み方向を基準に該発泡樹脂ブロックの互いに直交する3方向を厚み方向、縦方向、横方向とした場合に、積層された各々のポリスチレン系樹脂押出発泡板の前記横方向の引張強さに該押出発泡板の厚み比率(押出発泡板の厚み/発泡樹脂ブロックの厚み)を乗じた値の合計値で表される厚み方向と縦方向にて定まる発泡樹脂ブロックの側面における引張強さが、積層された各々のポリスチレン系樹脂押出発泡板の前記縦方向の引張強さに該押出発泡板の厚み比率(押出発泡板の厚み/発泡樹脂ブロックの厚み)を乗じた値の合計値で表される厚み方向と横方向にて定まる発泡樹脂ブロックの側面における引張強さよりも大きな値であり、該引張強さが大きな値である厚み方向と縦方向にて定まる発泡樹脂ブロックの側面に、上記表面材が接着されていることを特徴とする、表面材付き発泡樹脂ブロック。
- 上記発泡樹脂ブロックの厚み方向、縦方向および横方向の平均気泡径が、下記(1)〜(3)式の条件を満足することを特徴とする、請求項1に記載の表面材付き発泡樹脂ブロック。
1.0≦DA/DB≦1.5 ・・・(1)
0.8≦DA/DC≦1.3 ・・・(2)
0.3≦DA≦2.0 ・・・(3)
〔但し、式中のDAは厚み方向の平均気泡径(mm)、DBは縦方向の平均気泡径(mm)、DCは横方向の平均気泡径(mm)を表す。〕 - 上記表面材がセメント硬化物であり、該表面材の付着強さが100kN/m2以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の表面材付き発泡樹脂ブロック。
- 上記発泡樹脂ブロックの厚み方向の圧縮強さが、100kN/m2 以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の表面材付き発泡樹脂ブロック。
- 複数枚のポリスチレン系樹脂押出発泡板を厚み方向に積層接着してなる直方体形状或いは立方体形状の発泡樹脂ブロックの側面に表面材が設けられた表面材付き発泡樹脂ブロックの製造方法であって、該発泡樹脂ブロックを構成する各々のポリスチレン系樹脂押出発泡板を、該押出発泡板の押出方向が同じ方向或いは逆方向となるように積層接着し、形成された発泡樹脂ブロックの側面のうち、前記押出方向が同じ方向或いは逆方向となるように積層接着した押出発泡板の厚み方向と押出方向にて定まる側面により構成される方の発泡樹脂ブロックの側面に、上記表面材を接着することを特徴とする、表面材付き発泡樹脂ブロックの製造方法。
- 上記請求項1〜4のいずれかに記載の表面材付き発泡樹脂ブロック、或いは上記請求項5に記載の製造方法によって製造された表面材付き発泡樹脂ブロックを用いてなることを特徴とする、軽量盛土構造物。
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