JP2012092542A - Porous ceramic structure and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多孔質セラミックス構造体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a porous ceramic structure and a method for producing the same.
多くの建築物や土木構造物において、部材間の隙間や継ぎ目(目地)に、砂やモルタル等の目地材が充填されている。砂のみが充填された目地は、透水性が良好である一方、雨水等により砂が流失してしまう。このため、目地材の流失の防止が求められる環境では、砂と、セメント又は樹脂等とを配合したモルタルが用いられる。 In many buildings and civil engineering structures, joint materials such as sand and mortar are filled in gaps and joints (joints) between members. The joint filled only with sand has good water permeability, but the sand is washed away by rainwater or the like. For this reason, in an environment where prevention of joint material loss is required, a mortar containing sand and cement or resin is used.
近年、局地的な洪水、地下水の減少に伴う大都市の砂漠化、ヒートアイランド現象による気温の上昇等が問題とされている。これらの現象は、道路や建築物がアスファルト又はコンクリート等で舗装されているために、雨水が地中に浸透しないこと、地中の水分が蒸散しにくいことに起因すると考えられている。 In recent years, local floods, desertification of large cities due to a decrease in groundwater, and temperature rise due to the heat island phenomenon have become problems. These phenomena are thought to be caused by the fact that roads and buildings are paved with asphalt or concrete, so that rainwater does not permeate into the ground and moisture in the ground does not easily evaporate.
こうした問題に対し、建築物や舗装道路等の土木建造物に透水性のあるモルタルを用いた地下水対策、屋上材や外壁材等の建築材、舗装道路等の土木建造物に保水性のあるセメントやバインダー樹脂を用い、建築材や土木建造物で保持した水の蒸散による冷却効果を利用したヒートアイランド対策が行われている。
例えば、エポキシ樹脂を用いた透水性舗装用バインダー樹脂(例えば、特許文献1)、細骨材とセメントとカルボキシメチルセルロースを含む透水・保水性コンクリート又はモルタル(例えば、特許文献2)等が提案されている。
Measures against such problems are groundwater countermeasures using water-permeable mortar for civil engineering structures such as buildings and paved roads, building materials such as roofing materials and outer wall materials, and cement that has water retention for civil engineering structures such as paved roads. Heat island countermeasures using the cooling effect by transpiration of water held in building materials and civil engineering structures are being used.
For example, a water-permeable pavement binder resin using an epoxy resin (for example, Patent Document 1), water-permeable / water-retaining concrete containing fine aggregate, cement, and carboxymethylcellulose, or mortar (for example, Patent Document 2) has been proposed. Yes.
しかしながら、特許文献1、2の技術は、地下水の減少防止やヒートアイランド対策に有効なものの、いわゆるゲリラ豪雨等、短時間で多量の雨が降る集中豪雨や、猛暑への対応が満足できるものではない。
例えば、特許文献1の技術を適用した道路は、短時間で多量に降った雨水を吸収するための十分な透水性を有していない。このため、雨水の多くは、道路上を流れて下水道に流入する。多量の雨水が下水道に短時間で流入すると、局地的な洪水が発生するおそれがある。
また、特許文献2の技術を適用した道路において、透水性の向上が図られたものは、多量の雨水を速やかに地中に浸透できるものの、多量の雨水を保持できない。このため、猛暑が続く環境では、ヒートアイランド対策を持続できない。一方、保水性の向上が図られたものは、多量の雨水を保持できるものの、短時間で多量に降った雨水を地中に浸透できない。このため、雨水の多くは、道路上を流れて下水道に流入する。即ち、特許文献2の技術では、ヒートアイランド現象、砂漠化、局地的な洪水の全てを十分に防止できない。
However, although the techniques of
For example, a road to which the technology of Patent Document 1 is applied does not have sufficient water permeability to absorb rainwater that has fallen in a short time. For this reason, most of the rainwater flows on the road and flows into the sewer. If a large amount of rainwater flows into the sewer in a short time, local flooding may occur.
Moreover, in the road to which the technique of
そこで、本発明は、ヒートアイランド現象、砂漠化及び局地的な洪水を防止できる多孔質セラミックス構造体を目的とする。 Therefore, the present invention is directed to a porous ceramic structure that can prevent the heat island phenomenon, desertification, and local flooding.
本発明の多孔質セラミックス構造体は、透水性及び保水性を有する多孔質セラミックス基盤を複数備え、該多孔質セラミックス基盤同士の目地に目地材が充填された多孔質セラミックス構造体であって、前記目地材は、前記多孔質セラミックス基盤より透水速度が速いことを特徴とする。
前記目地材は、透水速度が7mm/sec.以上であることが好ましく、前記目地材は、エポキシ樹脂及び骨材を含むことが好ましく、前記骨材は、粒子径8mm以下の多孔質セラミックス焼結体であることが好ましい。
The porous ceramic structure of the present invention is a porous ceramic structure comprising a plurality of porous ceramic bases having water permeability and water retention, wherein joints are filled in joints between the porous ceramic bases, The joint material is characterized in that the water transmission rate is faster than that of the porous ceramic substrate.
The joint material has a water transmission rate of 7 mm / sec. Preferably, the joint material includes an epoxy resin and an aggregate, and the aggregate is preferably a porous ceramic sintered body having a particle diameter of 8 mm or less.
本発明の多孔質セラミックス構造体の製造方法は、透水性及び保水性を有する多孔質セラミックス基盤を複数備え、該多孔質セラミックス基盤同士の目地に目地材が充填された多孔質セラミックス構造体の製造方法であって、前記多孔質セラミックス基盤を任意の位置に配置する配置工程と、配置した前記多孔質セラミックス基盤同士の目地に、前記多孔質セラミックス基盤よりも透水速度が速い目地材を充填する充填工程とを有することを特徴とする。
前記目地材は、エポキシ樹脂及び骨材を含み、前記充填工程は、前記エポキシ樹脂、前記骨材及び水を含む目地原料を配合して配合物を得る配合操作と、前記配合物から上澄み液を除去する除去操作と、前記上澄み液を除去した前記配合物を前記目地に充填する充填操作と、前記目地に充填した前記配合物を硬化する硬化操作とを有することが好ましく、前記目地原料は、前記水/前記目地原料で表される質量比が1/11超であることがより好ましい。
The method for producing a porous ceramic structure of the present invention is a method for producing a porous ceramic structure comprising a plurality of porous ceramic substrates having water permeability and water retention, and a joint material filled between joints of the porous ceramic substrates. A method for arranging the porous ceramic substrate at an arbitrary position, and filling the joint between the arranged porous ceramic substrates with a joint material having a faster water transmission rate than the porous ceramic substrate. And a process.
The joint material includes an epoxy resin and an aggregate, and the filling step includes a blending operation of blending joint materials including the epoxy resin, the aggregate, and water to obtain a blend, and a supernatant liquid from the blend. It is preferable to have a removing operation to remove, a filling operation to fill the joint with the composition from which the supernatant liquid has been removed, and a curing operation to cure the composition filled into the joint. More preferably, the mass ratio represented by the water / the joint raw material is greater than 1/11.
本発明の多孔質セラミックス構造体によれば、本発明の多孔質セラミックス構造体は、透水性及び保水性を有する多孔質セラミックス基盤を複数備え、該多孔質セラミックス基盤同士の目地に目地材が充填された多孔質セラミックス構造体であって、前記目地材は、前記多孔質セラミックス基盤より透水速度が速いため、ヒートアイランド現象、砂漠化及び局地的な洪水を防止できる。
本発明の多孔質セラミックス構造体によれば、前記目地材は、透水速度が7mm/sec.以上であるため、降雨時に、より多くの雨水を地中に浸透できる。
本発明の多孔質セラミックス構造体によれば、前記目地材は、エポキシ樹脂及び骨材を含むため、降雨時に、より速やかに雨水を地中に浸透できる。
本発明の多孔質セラミックス構造体によれば、前記骨材は、粒子径8mm以下の多孔質セラミックス焼結体であるため、降雨時に、より速やかに雨水を地中に浸透できる。
According to the porous ceramic structure of the present invention, the porous ceramic structure of the present invention includes a plurality of porous ceramic substrates having water permeability and water retention, and a joint material is filled in the joints between the porous ceramic substrates. In this porous ceramic structure, since the joint material has a water transmission rate faster than that of the porous ceramic substrate, heat island phenomenon, desertification and local flooding can be prevented.
According to the porous ceramic structure of the present invention, the joint material has a water transmission rate of 7 mm / sec. As described above, more rainwater can penetrate into the ground during rainfall.
According to the porous ceramic structure of the present invention, the joint material includes an epoxy resin and an aggregate, so that rain water can penetrate into the ground more quickly during rain.
According to the porous ceramic structure of the present invention, since the aggregate is a porous ceramic sintered body having a particle diameter of 8 mm or less, rainwater can permeate into the ground more quickly during rainfall.
本発明の多孔質セラミックス構造体の製造方法によれば、透水性及び保水性を有する多孔質セラミックス基盤を複数備え、該多孔質セラミックス基盤同士の目地に目地材が充填された多孔質セラミックス構造体の製造方法であって、前記多孔質セラミックス基盤を任意の位置に配置する配置工程と、配置した前記多孔質セラミックス基盤同士の目地に、前記多孔質セラミックス基盤よりも透水速度が速い目地材を充填する充填工程とを有するため、ヒートアイランド現象、砂漠化及び局地的な洪水を防止できる多孔質セラミックス構造体を容易に得られる。
本発明の多孔質セラミックス構造体の製造方法によれば、前記目地材は、エポキシ樹脂及び骨材を含み、前記充填工程は、前記エポキシ樹脂、前記骨材及び水を含む目地原料を配合して配合物を得る配合操作と、前記配合物から上澄み液を除去する除去操作と、前記上澄み液を除去した前記配合物を前記目地に充填する充填操作と、前記目地に充填した前記配合物を硬化する硬化操作とを有するため、より透水速度の速い目地材を備える多孔質セラミックス構造体を短時間で得られる。
本発明の多孔質セラミックス構造体の製造方法によれば、前記目地原料は、前記水/前記目地原料で表される質量比が1/11超であるため、より透水速度の速い目地材を備える多孔質セラミックス構造体をより容易に得ることができる。
According to the method for producing a porous ceramic structure of the present invention, a porous ceramic structure comprising a plurality of porous ceramic substrates having water permeability and water retention, and a joint material filled between joints of the porous ceramic substrates. And a step of arranging the porous ceramic substrate at an arbitrary position, and filling the joints between the arranged porous ceramic substrates with a joint material having a faster water transmission rate than the porous ceramic substrate. Therefore, a porous ceramic structure that can prevent the heat island phenomenon, desertification, and local flooding can be easily obtained.
According to the method for producing a porous ceramic structure of the present invention, the joint material includes an epoxy resin and an aggregate, and the filling step includes a joint material including the epoxy resin, the aggregate, and water. A blending operation for obtaining a blend, a removing operation for removing the supernatant from the blend, a filling operation for filling the blend with the blended liquid removed from the blend, and curing the blend filled in the joint. Therefore, a porous ceramic structure including a joint material having a higher water permeation rate can be obtained in a short time.
According to the method for producing a porous ceramic structure of the present invention, the joint material includes a joint material having a higher water transmission rate because the mass ratio represented by the water / the joint material is more than 1/11. A porous ceramic structure can be obtained more easily.
(多孔質セラミックス構造体)
本発明の一実施形態に係る多孔質セラミックス構造体について、以下に図面を用いて説明する。
図1〜2に示す多孔質セラミックス構造体1は、透水性及び保水性を有する多孔質セラミックス基盤(以下、単に多孔質セラミックス基盤という)10を複数備え、多孔質セラミックス基盤10同士の目地に目地材20が充填されたものである。本実施形態において、多孔質セラミックス構造体1は、地表に敷設され、舗装道路に用いられるものであり、図1〜2中、符号2は、鉛直方向上方の面(露出面)を示し、符号3は、鉛直方向下方の面(埋設面)を示す。
(Porous ceramic structure)
A porous ceramic structure according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A porous ceramic structure 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a plurality of porous ceramic substrates (hereinafter simply referred to as porous ceramic substrates) 10 having water permeability and water retention, and joints are formed between the porous
多孔質セラミックス構造体1は、複数の多孔質セラミックス基盤10が、鉛直方向で重なることなく、水平方向に並設され、平面視において格子状の目地が形成されたものである。多孔質セラミックス構造体1は、露出面2が地上に露出し、埋設面3が大地の表面(地面)に接するように敷設されている。
The porous ceramic structure 1 is a structure in which a plurality of porous
<多孔質セラミックス基盤>
本実施形態の多孔質セラミックス基盤10は、平面視矩形の板状物である。多孔質セラミックス基盤10の大きさは、用途に応じて決定でき、例えば、長さ5〜100cm×幅5〜100cm×厚さ1〜10cmとされる。
<Porous ceramic substrate>
The porous
多孔質セラミックス基盤10は、透水性及び保水性を有するものであれば特に限定されず、例えば、珪藻土と、珪藻土を除く粘土(以下、粘土類ということがある)との混合物を焼成したもの、珪藻土と粘土類とスラグ又は有機汚泥との混合物を焼成したもの、珪藻土と粘土類とスラグと有機汚泥との混合物を焼成したものが挙げられる。このような多孔質セラミックス基盤10は、マイクロメートルオーダーの気孔及び/又はミリメートルオーダーの気孔が互いに連通して連通孔を形成するため、透水性及び保水性を有する。
マイクロメートルオーダーの気孔は、孔径1〜1000μmのものを意味し、孔径は、多孔質セラミックス焼結体をその厚さ方向に沿ってカットし、電子顕微鏡を用いて測定される値である。ミリメートルオーダーの気孔は、孔径1mm超300mm以下のものを意味し、孔径は、多孔質セラミックス焼結体をその厚さ方向に沿ってカットし、スケールを用いて測定される値である。気孔の孔径は、原料の種類や、焼成条件を組み合わせることにより調節できる。
The porous
Micrometer-order pores mean pore diameters of 1-1000 μm, and the pore diameter is a value measured using an electron microscope after a porous ceramic sintered body is cut along its thickness direction. The pores in the millimeter order mean pores having a pore diameter of more than 1 mm and not more than 300 mm, and the pore diameter is a value measured by cutting a porous ceramic sintered body along its thickness direction and using a scale. The pore diameter can be adjusted by combining the types of raw materials and the firing conditions.
本稿において「透水性を有する」とは、飽和含水状態の多孔質セラミックス基盤10の一方の面から添加された水を他方の面から排出できることをいう。飽和含水状態とは、多孔質セラミックス基盤10を水に60分間浸漬した後、水中から引き上げた状態をいう。
多孔質セラミックス基盤10の透水性の程度は、透水速度で表される。多孔質セラミックス基盤10の透水速度は、0mm/sec.超であればよいが、速すぎると保水性が不十分になるおそれがある。このため、多孔質セラミックス基盤10の透水速度は、例えば、透水速度0.1mm/sec.以上が好ましく、1mm/sec.以上がより好ましい。上記下限値以上であれば、降雨時に多量の雨水を速やかに地中に浸透できる。透水速度の上限は、特に限定されないが、100mm/sec.以下が好ましい。上記上限値超であると、多孔質セラミックス基盤の保水性又は強度が不十分になるおそれがある。
In this article, “having water permeability” means that water added from one surface of the porous
The degree of water permeability of the porous
本稿において、「保水性を有する」ものとは、飽和含水率15質量%以上のものをいう。保水性の程度は、飽和含水率で表される。多孔質セラミックス基盤10の飽和含水率は、低すぎると冷却効果が低下するおそれがあり、高すぎると透水性が不十分になるおそれがある。このため、多孔質セラミックス基盤10の飽和含水率は、20質量%以上が好ましく、30〜80質量%が好ましく、40〜70質量%がさらに好ましい。
In this article, “having water retention” refers to those having a saturated water content of 15% by mass or more. The degree of water retention is represented by saturated water content. If the saturated moisture content of the porous
このような多孔質セラミックス基盤10としては、特開2005−239467号公報に記載のセラミックス焼結体、国際公開第10/106724号パンフレットに記載の多孔質セラミックス焼結体等が挙げられる。また、市販品としては、グリーンビズ(登録商標、小松精練株式会社製)等が挙げられる。
Examples of such a porous
<目地材>
目地材20は、多孔質セラミックス基盤10よりも透水速度が速いものであればよく、例えば、セメント、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アスファルト、ゴム等と、骨材、発泡剤又はカルボキシメチルセルロース等を併用したものが挙げられ、中でも、エポキシ樹脂と骨材とを含むものが好ましい。目地材20は、エポキシ樹脂と骨材とを含むことで、耐久性と透水性とをさらに向上できる。
<Joint material>
The
エポキシ樹脂は、1分子に2個以上のエポキシ基をもち、硬化剤の存在下で三次元硬化ができる合成樹脂である。
エポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、ビスフェノールA型、ノボラック型、過酢酸系等、及びこれらのエポキシ樹脂と他の化合物との反応物が挙げられる。エポキシ樹脂としては、例えば、特許文献1に記載された透水性舗装用バインダー等が挙げられる。エポキシ樹脂は、市販のものを用いることができ、例えば、アデカレジンシリーズ(株式会社ADEKA製)、BOTAZIT GARDEN KV(商品名、BOTAMENT SYSTEMBAUSTOFFE GMBH&Co.KG製)等が挙げられる。
なお、水分散されて市販されている水分散タイプのエポキシ樹脂やエマルジョン化されたエポキシ樹脂も用いることはできるが、目地材20の透水性の観点から水分散やエマルジョン化されていないものが好ましい。
The epoxy resin is a synthetic resin having two or more epoxy groups per molecule and capable of three-dimensional curing in the presence of a curing agent.
As the epoxy resin, known epoxy resins can be used, and examples thereof include bisphenol A type, novolac type, peracetic acid type, and reaction products of these epoxy resins and other compounds. As an epoxy resin, the binder for water-permeable pavement described in patent document 1, etc. are mentioned, for example. A commercially available epoxy resin can be used, and examples thereof include Adeka Resin Series (manufactured by ADEKA Corporation), BOTAZIT GARDEN KV (trade name, manufactured by BOTAMENT SYSTEMBAUSTOFFE GMBH & Co. KG), and the like.
Although a water-dispersed epoxy resin that has been dispersed in water and an epoxy resin that has been emulsified can also be used, those that are not water-dispersed or emulsified are preferred from the viewpoint of water permeability of the
硬化剤は、施工場所の気温等を勘案して決定でき、加熱しなくとも常温(5〜40℃)でエポキシ樹脂を硬化するものが好ましい。このような硬化剤を選択することで、特殊な環境でなければ、エポキシ樹脂は、硬化を開始した後、自らの発熱で硬化を促進する。
硬化剤としては、例えば、脂肪族アミン等のアミン系硬化剤及びそのアダクト、酸無水物系硬化剤、イミダゾール系硬化剤等、公知の硬化剤を用いることができる。
The curing agent can be determined in consideration of the temperature at the construction site, etc., and preferably cures the epoxy resin at room temperature (5 to 40 ° C.) without heating. By selecting such a curing agent, unless it is a special environment, the epoxy resin promotes curing by its own heat generation after starting the curing.
As the curing agent, for example, known curing agents such as amine curing agents such as aliphatic amines and adducts thereof, acid anhydride curing agents, imidazole curing agents, and the like can be used.
骨材としては、細骨材(目開き10mmの篩を全て通過し、目開き5mmの篩を通過したものが85質量%以上含まれる骨材)、粗骨材(目開き5mmの篩に85質量%以上留まるもの)いずれでも用いることができる。小さな隙間を埋めるときの施工性の観点からは、細骨材が好ましい。
また、透水性の観点からは、粒子径が1mm〜10mm程度の骨材を用いるとよい。
なお、粒子径は篩を用い整粒すればよい。
As aggregates, fine aggregates (aggregates containing 85% by mass or more passing through a sieve having an opening of 10 mm and passing through a sieve having an opening of 5 mm), coarse aggregates (85 in a sieve having an opening of 5 mm) Anything that stays by mass% or more can be used. From the viewpoint of workability when filling a small gap, fine aggregate is preferable.
From the viewpoint of water permeability, an aggregate having a particle diameter of about 1 mm to 10 mm may be used.
The particle size may be sized using a sieve.
骨材としては、例えば、川砂、川砂利、山砂、山砂利、海砂、海砂利、軽石や火山噴火物等の天然骨材、高炉スラグ骨材、人工軽量骨材等の人工骨材又は再生骨材等が挙げられる。これらの骨材は、岩石等の起源原料を粉砕したものであってもよいし、天然物を篩分けして、粒子径を揃えた市販品でもよい。
なお、粘土を含むものは透水性が低下するため、洗浄し、粘土を洗い流したものを用いるとよい。このような骨材としては、田土の粘土質を除去し、砂粒を分離精製した硬質の天然砂である田砂(登録商標、エイエフジャパン企画製)が挙げられる。
As aggregates, for example, river sand, river gravel, mountain sand, mountain gravel, sea sand, sea gravel, natural aggregates such as pumice and volcanic eruptions, artificial aggregates such as blast furnace slag aggregates, artificial lightweight aggregates or the like Examples include recycled aggregates. These aggregates may be those obtained by pulverizing raw materials such as rocks, or commercially available products having a uniform particle diameter obtained by sieving natural products.
In addition, since the water permeability of the thing containing clay falls, it is good to use what was washed and washed away the clay. Examples of such aggregates include paddy (registered trademark, manufactured by AIF Japan Planning Co., Ltd.), which is hard natural sand obtained by removing clay from the paddy field and separating and refining sand grains.
目地材20の透水速度をさらに速める観点からは、骨材として、粒状の多孔質セラミックス焼結体を用いることが好ましい。粒状の多孔質セラミックス焼結体は、板状の多孔質セラミックス焼結体を粉砕したものであってもよいし、原料の混合物を粒状、柱状等に成形し、これを焼結し、必要に応じて粉砕したものであってもよい。
粒状の多孔質セラミックス焼結体の粒子径は、15mm以下が好ましく、8mm以下がより好ましく、0.1〜8mmがさらに好ましく、1〜6mmが特に好ましい。上記上限値超であると、地材20の強度が低下するおそれがあり、上記下限値未満であると透水速度の向上が図れないおそれがある。
From the viewpoint of further increasing the water permeation speed of the
The particle diameter of the granular porous ceramic sintered body is preferably 15 mm or less, more preferably 8 mm or less, further preferably 0.1 to 8 mm, and particularly preferably 1 to 6 mm. If it exceeds the upper limit, the strength of the
骨材には、粒状の多孔質セラミックス焼結体と、粒子径が0.5〜1.5mmの川砂や田砂(登録商標)(以下、総じて小粒砂ということがある)とを併用することが好ましい。粒状の多孔質セラミックス焼結体と、小粒砂とを併用することで、目地材の強度を向上できる。
[粒状の多孔質セラミックス焼結体]/[小粒砂]との配合比は、10/1〜1/10(質量比)が好ましい。
また、意匠性の観点からは、御影石や大理石等の粉砕物や、庭園の化粧用砂利、観賞魚用砂利等を骨材とすることが好ましい。
For aggregate, use a combination of granular porous ceramic sintered body and river sand or rice sand (registered trademark) (hereinafter sometimes referred to as small sand) having a particle size of 0.5 to 1.5 mm. Is preferred. By using a granular porous ceramic sintered body in combination with small sand, the strength of the joint material can be improved.
The blending ratio of [granular porous ceramic sintered body] / [small sand] is preferably 10/1 to 1/10 (mass ratio).
From the viewpoint of design, it is preferable to use aggregates of crushed materials such as granite and marble, gravel for garden decoration, gravel for ornamental fish, and the like.
目地材20には、エポキシ樹脂、骨材、硬化剤以外に、顔料、強度向上や柔軟性向上等を目的とする各種添加剤等が含まれていてもよい。
In addition to the epoxy resin, the aggregate, and the curing agent, the
目地材20の透水速度は、多孔質セラミックス基盤10の透水速度より速ければ特に限定されないが、例えば、7mm/sec.以上が好ましく、20mm/sec.以上がより好ましく、30mm/sec.以上がさらに好ましい。上記下限値以上であれば、多量の雨水を速やかに地中又は多孔質セラミックス基盤10に供給できる。
The water transmission rate of the
(製造方法)
次に多孔質セラミックス構造体の製造方法の一実施形態につき、図1〜2を参照して説明する。多孔質セラミックス構造体1の製造方法は、複数の多孔質セラミックス基盤10を任意の位置に配置する配置工程と、配置した多孔質セラミックス基盤10同士の目地に、多孔質セラミックス基盤10よりも透水速度が速い目地材20を充填する充填工程とを有するものである。
(Production method)
Next, an embodiment of a method for producing a porous ceramic structure will be described with reference to FIGS. The manufacturing method of the porous ceramic structure 1 includes a disposing step of disposing a plurality of porous
<配置工程>
本実施形態の配置工程は、多孔質セラミックス構造体1を敷設する道路の面積に応じて、多孔質セラミックス基盤10の一方の面が露出するように、任意の位置に配置する工程である。
<Arrangement process>
The disposing step of the present embodiment is a step of disposing at an arbitrary position so that one surface of the porous
多孔質セラミックス基盤10同士の間隔、即ち目地の幅は、意匠性や、多孔質セラミックス構造体1に求められる強度等を勘案して決定でき、例えば、5mm〜10cmが好ましく、5mm〜8cmがより好ましい。上記下限値未満であると、多孔質セラミックス構造体1の透水性が不十分になるおそれがある。上記上限値超であると、多孔質セラミックス構造体1の強度が不十分になったり、多孔質セラミックス構造体1中の多孔質セラミックス基盤10の面積が小さくなりすぎて、保水性が不十分になるおそれがある。
The interval between the porous
<充填工程>
充填工程は、任意の位置に配置した多孔質セラミックス基盤10同士の目地に、目地材20を設ける工程であり、目地材20の種類に応じて決定できる。以下、目地材20として、エポキシ樹脂及び骨材を含む配合物を用いた場合を例にして、充填工程の一実施形態を説明する。
本実施形態の充填工程は、配合操作と、除去操作と、充填操作と、硬化操作とを有する工程である。
<Filling process>
The filling step is a step of providing the
The filling process of the present embodiment is a process having a blending operation, a removing operation, a filling operation, and a curing operation.
≪配合操作≫
配合操作は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、骨材と、水と、必要に応じて添加剤とを含む目地原料を配合して、配合物を得る操作である。
目地原料の配合方法は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、骨材と、水とを攪拌できるものであればよい。
≪Blending operation≫
The blending operation is an operation of blending joint raw materials including an epoxy resin, a curing agent, an aggregate, water, and, if necessary, an additive to obtain a blend.
The blending method of the joint raw material may be anything that can stir the epoxy resin, the curing agent, the aggregate, and water.
エポキシ樹脂と、硬化剤と、骨材と、水との配合比は、エポキシ樹脂の種類等を勘案して決定でき、例えば、水/目地原料で表される質量比は、1/11超が好ましく、2/12超がより好ましい(以下、水/目地原料で表される質量比を加水率という)。上記下限値未満であると、目地材20の透水性が不十分になるおそれがある。また、本操作における水の配合量の上限値は、エポキシ樹脂の種類等を勘案して決定でき、例えば、加水率は、2/1以下が好ましい。上記上限値超であると、目地材20の強度が低下したり、後述する除去操作における上澄み液の分離等が煩雑となる。
The mixing ratio of the epoxy resin, the curing agent, the aggregate, and the water can be determined in consideration of the kind of the epoxy resin and the like. For example, the mass ratio expressed by water / joint material is more than 1/11. Preferably, more than 2/12 is more preferable (hereinafter, the mass ratio represented by water / joint raw material is referred to as “hydration ratio”). There exists a possibility that the water permeability of the
≪除去操作≫
本実施形態の除去操作は、配合操作で得られた配合物から上澄み液を除去する操作である。この上澄み液には、エポキシ樹脂の一部や微細な骨材が含まれる場合がある。上澄み液の除去方法は、特に限定されず、例えば、配合物を静置して、分離した上澄み液を流し去る方法(デカンテーション)等が挙げられる。
配合物から上澄み液を除去することで、エポキシ樹脂の硬化時間を短縮できる。
エポキシ樹脂と骨材の配合物に水を配合したり、その上澄み液を分離すると、目地材の強度が低下する懸念があった。
しかしながら、上澄み液を除去した配合物を硬化した目地材は、十分な強度を有する。これは、エポキシ樹脂、骨材及び水を配合した際、エポキシ樹脂が、骨材に選択的に吸着し、過剰水が分離したためと推測される。
なお、予め水分散された水分散エポキシ樹脂、エマルジョン化されたエポキシ樹脂又はこれに水を加えたものを用いると、水とエポキシ樹脂がほぼ均一に混ざり合っており、上澄み液の分離が困難となる。その結果、常温ではエポキシ樹脂の硬化に長時間を要し、作業性が低下する。このため、エポキシ樹脂としては、エマルジョン化されていないものが好ましい。
≪Removal operation≫
The removing operation of the present embodiment is an operation for removing the supernatant liquid from the blend obtained by the blending operation. This supernatant liquid may contain a part of the epoxy resin and fine aggregate. The method of removing the supernatant liquid is not particularly limited, and examples thereof include a method (decantation) of leaving the blend still and pouring away the separated supernatant liquid.
By removing the supernatant from the blend, the curing time of the epoxy resin can be shortened.
When water was added to the epoxy resin / aggregate mixture or the supernatant was separated, there was a concern that the strength of the joint material would decrease.
However, the joint material obtained by curing the composition from which the supernatant liquid has been removed has sufficient strength. This is presumably because the epoxy resin was selectively adsorbed on the aggregate and the excess water was separated when the epoxy resin, the aggregate and water were blended.
If a water-dispersed epoxy resin, water-dispersed epoxy resin, emulsified epoxy resin or water added to this is used, water and epoxy resin are almost uniformly mixed, and it is difficult to separate the supernatant liquid. Become. As a result, it takes a long time to cure the epoxy resin at room temperature, and workability is reduced. For this reason, as an epoxy resin, what is not emulsified is preferable.
≪充填操作≫
本実施形態の充填操作は、除去操作で上澄み液を除去した配合物を多孔質セラミックス基盤10同士の目地に充填する操作である。配合物の充填は、従来公知の方法により行うことができる。
≪Filling operation≫
The filling operation of the present embodiment is an operation for filling the joint between the porous
≪硬化操作≫
本実施形態の硬化操作は、目地に充填された配合物を硬化し、目地材20とする工程である。配合物の硬化方法は、エポキシ樹脂や硬化剤の種類に応じて決定でき、例えば、硬化剤が常温でエポキシ樹脂を硬化できるものである場合、多孔質セラミックス構造体1を敷設する環境温度下で8時間〜7日間静置する方法が挙げられる。
≪Curing operation≫
The curing operation of the present embodiment is a step of curing the compound filled in the joint to form the
上述したように、本実施形態の多孔質セラミックス構造体は、目地材の透水速度が、多孔質セラミックス基盤の透水速度より速いため、例えば、降雨時に、雨水が優先的に目地材を透過して地中に浸透する。加えて、多孔質セラミックス基盤が、透水性を有するため、降雨時に雨水が多孔質セラミックス基盤を透過して地中に浸透する。このため、地中へ雨水を速やかに浸透でき、砂漠化、局地的な洪水を抑制し、舗装道路での水溜りの発生を防止できる。
本実施形態の多孔質セラミックス構造体は、多孔質セラミックス基盤が保水性を有するため、多孔質セラミックス基盤に保持されている水が蒸散することで、敷設場所を冷却できる。加えて、多孔質セラミックス基盤は、保水量が減少すると、地中に保持されている水を吸水し、吸水した水を露出面から蒸散することで、長期にわたって冷却効果を発揮できる。このため、ヒートアイランド現象を有効に抑制できる。
As described above, in the porous ceramic structure of the present embodiment, the water permeability of the joint material is faster than the water permeability of the porous ceramic substrate. For example, rainwater preferentially permeates the joint material during rain. Penetrates into the ground. In addition, since the porous ceramic substrate has water permeability, rainwater permeates the ground through the porous ceramic substrate during rainfall. For this reason, it is possible to quickly infiltrate rainwater into the ground, suppress desertification and local flooding, and prevent the occurrence of water pools on paved roads.
In the porous ceramic structure of this embodiment, since the porous ceramic substrate has water retention, the laying place can be cooled by evaporating the water held on the porous ceramic substrate. In addition, the porous ceramic substrate can exhibit a cooling effect over a long period of time by absorbing the water retained in the ground and evaporating the absorbed water from the exposed surface when the water retention amount decreases. For this reason, the heat island phenomenon can be effectively suppressed.
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、多孔質セラミックス構造体を舗装道路としているが、本発明はこれに限定されず、多孔質セラミックス構造体を建築物の外壁材、屋上材等の建築材としてもよいし、駐車場の舗装面や、外塀、階段、アプローチ等の外構等としてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above.
In the above-described embodiment, the porous ceramic structure is a paved road, but the present invention is not limited to this, and the porous ceramic structure may be a building material such as an outer wall material of a building, a roofing material, It may be a paved surface of a parking lot, or a building such as a fence, stairs, or approach.
上述の実施形態では、目地が格子状に形成されているが、本発明はこれに限定されず、目地の形状は、意匠性、多孔質セラミックス基盤の形状等に応じて決定できる。 In the above-described embodiment, the joint is formed in a lattice shape, but the present invention is not limited to this, and the shape of the joint can be determined according to the design property, the shape of the porous ceramic substrate, and the like.
上述の実施形態では、多孔質セラミックス基盤がその長さ又は幅方向に並んで配置されている、即ち、多孔質セラミックス基盤が、その厚さ方向に積層されていない1層構造とされている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、多孔質セラミックス基盤がその厚さ方向に積層された複数層構造とされていてもよい。
複数層構造の多孔質セラミックス構造体としては、例えば、図3に示す多孔質セラミックス構造体100のように、埋設面3から露出面2に向け、多孔質セラミックス基盤10を積層し、多孔質セラミックス基盤10の目地に目地材20を充填したものであってもよい。
このように、多孔質セラミックス基盤が積層された構造とすることで、降雨時に、雨水が多孔質セラミックス基盤で吸収されると共に、さらに速い速度で目地材を透過する。加えて、目地材と多孔質セラミックス基盤との接触面積が大きくなるため、目地材を透過する雨水が多孔質セラミックス基盤へ速やかに移行する。このため、雨量が少ない場合でも、多孔質セラミックス基盤の保水量を増大できる。
In the above-described embodiment, the porous ceramic substrate is arranged side by side in the length or width direction, that is, the porous ceramic substrate has a one-layer structure in which the porous ceramic substrate is not stacked in the thickness direction. However, the present invention is not limited to this, and a multi-layer structure in which porous ceramic substrates are laminated in the thickness direction may be employed.
As the porous ceramic structure having a multi-layer structure, for example, a porous
Thus, by setting it as the structure where the porous ceramic base | substrate was laminated | stacked, while it rains, rainwater is absorbed by the porous ceramic base | substrate and permeate | transmits a joint material at a still faster speed. In addition, since the contact area between the joint material and the porous ceramic substrate becomes large, rainwater that permeates the joint material quickly moves to the porous ceramic substrate. For this reason, even when there is little rainfall, the water retention amount of a porous ceramic base can be increased.
あるいは、図4に示す多孔質セラミックス構造体200のように、埋設面3から露出面2に向け、水平方向にずらして多孔質セラミックス基盤10を積層し、多孔質セラミックス基盤10の目地に目地材20を充填したものであってもよい。
このように多孔質セラミックス基盤を水平方向にずらして積層することで、露出面を形成する任意の多孔質セラミックス基盤とこれと隣接する他の多孔質セラミックス基盤との目地から吸収された雨水と、この雨水が地面に到達するまでに接触する多孔質セラミックス基盤との接触面積が増加する。即ち、複数層の多孔質セラミック基盤の表面に、雨水が鉛直方向で接触することにより、より速やかに、かつより多量の雨水が多孔質セラミックス基盤に吸水される。このため、舗装道路での水溜りの発生をより抑制し、かつ冷却効果の向上が図れる。
Alternatively, as in the porous
In this way, by laminating the porous ceramic substrate in the horizontal direction, rainwater absorbed from the joints between any porous ceramic substrate forming an exposed surface and another porous ceramic substrate adjacent thereto, The contact area with the porous ceramic substrate that comes into contact with the rainwater until it reaches the ground increases. That is, when rainwater comes into contact with the surface of the multi-layered porous ceramic substrate in the vertical direction, a larger amount of rainwater is absorbed into the porous ceramic substrate more quickly. For this reason, generation | occurrence | production of the water pool on a paved road can be suppressed more, and the improvement of a cooling effect can be aimed at.
上述の実施形態では、多孔質セラミックス基盤を配置(配置工程)した後に、目地材を目地に充填(充填工程)して、多孔質セラミックス構造体を製造している。
しかしながら、本発明の多孔質セラミックス構造体の製造方法は、これに限定されず、配合物を配合しつつ、多孔質セラミックス基盤を配置し、目地に配合物を充填してもよい。あるいは、1個の多孔質セラミックス基盤を配置し、その側面に配合物を塗布し、この塗布した配合物に他の多孔質セラミックス基盤を接触させて配置してもよい。
即ち、配置工程と充填工程とを並行して行ってもよい。
In the above-described embodiment, after the porous ceramic substrate is disposed (arrangement step), the joint material is filled into the joint (filling step) to manufacture the porous ceramic structure.
However, the manufacturing method of the porous ceramic structure of the present invention is not limited to this, and the porous ceramic substrate may be arranged while the compound is mixed, and the compound may be filled in the joint. Alternatively, one porous ceramic substrate may be disposed, a compound may be applied to the side surface, and another porous ceramic substrate may be disposed in contact with the applied compound.
That is, the arranging step and the filling step may be performed in parallel.
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited by the following description.
(使用原料)
実施例に用いた原料は、以下の通りである。
<多孔質セラミックス基盤>
多孔質セラミックス基盤:下記製造例1で得られた多孔質セラミックス基盤
<骨材>
粒状の多孔質セラミックス焼結体A(粒子径8mm以下):製造例1で得られた多孔質セラミックス基盤を粉砕したもの。目開き8mmの篩を通過し目開き2mmの篩を通過しないもの4質量部と、目開き2mmの篩を通過したもの2質量部との混合物。飽和含水率;22質量%。
粒状の多孔質セラミックス焼結体B:製造例1で得られた多孔質セラミックス基盤を粉砕し、目開き15mmの篩を通過し8mmの篩を通過しないもの。飽和含水率;32質量%。
(Raw material)
The raw materials used in the examples are as follows.
<Porous ceramic substrate>
Porous ceramic substrate: Porous ceramic substrate obtained in Production Example 1 below <Aggregate>
Granular porous ceramic sintered body A (particle diameter: 8 mm or less): A pulverized porous ceramic substrate obtained in Production Example 1. A mixture of 4 parts by mass passing through a sieve with an opening of 8 mm and not passing through a sieve with an opening of 2 mm, and 2 parts by mass of passing through a sieve with an opening of 2 mm. Saturated water content: 22% by mass.
Granular porous ceramic sintered body B: The porous ceramic substrate obtained in Production Example 1 is pulverized, passes through a sieve having a mesh opening of 15 mm, and does not pass through a sieve of 8 mm. Saturated water content: 32% by mass.
≪粒状の多孔質セラミックス焼結体の飽和含水率≫
粒状の多孔質セラミックス焼結体を水に60分間浸漬し、水中から取り出し、表面の水滴を除去する程度に布に接触させた後、直ちに質量を測定(飽和含水状態質量)し、下記(1)式により飽和含水率を求めた。粒状の多孔質セラミックス焼結体Aについては、任意の粒子25個(=試料数(N))の飽和含水率の平均値を飽和含水率とした。また、粒状の多孔質セラミックス焼結体Bについては、任意の粒子10個(=試料数(N))の飽和含水率の平均値を飽和含水率とした。
≪Saturated moisture content of granular porous ceramic sintered body≫
The granular porous ceramic sintered body is immersed in water for 60 minutes, taken out from the water, brought into contact with the fabric to such an extent that the surface water droplets are removed, and immediately measured for mass (saturated water-containing mass). ) To obtain the saturated water content. For the granular porous ceramic sintered body A, the average value of the saturated moisture content of 25 arbitrary particles (= number of samples (N)) was defined as the saturated moisture content. Moreover, about the granular porous ceramic sintered compact B, the average value of the saturation water content of arbitrary 10 particles (= number of samples (N)) was made into the saturation water content.
飽和含水率(質量%)=[(飽和含水状態質量−絶乾状態質量)/絶乾状態質量]×100・・・(1) Saturated moisture content (mass%) = [(saturated moisture content mass−absolute dry mass) / absolute dry mass] × 100 (1)
砂:田砂(登録商標、粒子径1mm以下、エイエフジャパン企画製)
小石:南国の砂(商品名、粒子径3〜5mm、手取フィッシュランドにて販売)
エポキシ樹脂:アデカレンジEP−4100(商品名、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、株式会社ADEKA製)
硬化剤:アデカハードナーEH−240(商品名、変性脂肪族ポリアミン、株式会社ADEKA製)
セメント:インスタントセメント(商品名、株式会社住若製)
Sand: Rice sand (registered trademark, particle size of 1mm or less, manufactured by EF Japan Planning)
Pebble: Southern sand (trade name, particle size 3-5mm, sold at Tetori Fishland)
Epoxy resin: Adekarange EP-4100 (trade name, bisphenol A type epoxy resin, manufactured by ADEKA Corporation)
Curing agent: Adeka Hardener EH-240 (trade name, modified aliphatic polyamine, manufactured by ADEKA Corporation)
Cement: Instant cement (trade name, manufactured by Sumiwa)
(製造例1)多孔質セラミックス基盤の製造
<使用原料>
多孔質セラミックス基盤の製造に用いた原料は、以下の通りである。
≪有機汚泥≫
有機汚泥には、染色工場(小松精練株式会社、美川工場)の活性汚泥法による排水処理設備から凝集・脱水工程を経て排出された活性汚泥を用いた。この活性汚泥の有機物含有量(対固形分)は83質量%であった。
≪粘土類≫
粘土類には、蛙目粘土(岐阜県産又は愛知県産)を用いた。
≪珪藻土≫
珪藻土には、能登地区産の耐火煉瓦の原料で、含水率が5質量%の粉末状の珪藻土を用いた。
≪スラグ≫
スラグには、鋳鉄スラグを用いた。この鋳鉄スラグは、SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、FeO、MgO、MnO、K2O、Na2Oを主成分とするダクタイル鋳鉄スラグである。
(Production Example 1) Production of porous ceramic substrate <Raw material>
The raw materials used for the production of the porous ceramic substrate are as follows.
≪Organic sludge≫
For the organic sludge, activated sludge discharged through a coagulation / dehydration process from a wastewater treatment facility using an activated sludge method at a dyeing factory (Komatsu Seiren Co., Ltd., Mikawa Factory) was used. The activated sludge had an organic content (based on solid content) of 83% by mass.
≪Clays≫
As the clay, Sasame clay (from Gifu Prefecture or Aichi Prefecture) was used.
≪Diatomaceous earth≫
As the diatomaceous earth, a powdery diatomaceous earth having a water content of 5% by mass was used as a raw material for refractory bricks from the Noto district.
≪Slag≫
Cast iron slag was used as the slag. The cast iron slag is a ductile iron slag SiO 2, Al 2 O 3, CaO, Fe 2
<製造方法>
有機汚泥10質量部と珪藻土5質量部とをミックスマラー(東新工業株式会社製)で混合し一次混合物を得(第一の混合操作)、一次混合物に粘土類30質量部とスラグ55質量部とを添加し、さらに混合し、可塑状態の混合物を得た(第二の混合操作)(以上、混合工程)。得られた混合物を真空土練成形機(高浜工業株式会社製)で成形し、幅60cm、厚み2cmの帯状の一次成形体を得た。この一次成形体を任意のピッチと幅で切断し、厚み2cmの略正方形の平板状の成形体を得た(成形工程)。
得られた成形体を熱風乾燥機で乾燥(180℃、0.5時間)し、含水率1質量%以下とした後、連続式焼結炉を用いて、下記の焼成条件にて焼成した。焼成後、多孔質セラミックス基盤の4つの側面に沿って、側端を切除し、長さ25cm×幅25cm×厚み4cm(Aサイズ)、長さ50cm×幅50cm×厚み4cm(Bサイズ)の多孔質セラミックス基盤を得た(焼成工程)。
得られた多孔質セラミックス基盤は、飽和含水率:50質量%、透水速度:3mm/sec.であった。
連続式焼結炉としては、ローラーハースキルン(焼結炉の有効長:全長15m、焼結炉を焼結炉入口から各1.5mのゾーン1〜10に分割)を用いた。
<Manufacturing method>
10 parts by mass of organic sludge and 5 parts by mass of diatomaceous earth are mixed with a mix muller (manufactured by Toshin Kogyo Co., Ltd.) to obtain a primary mixture (first mixing operation), and 30 parts by mass of clay and 55 parts by mass of slag are added to the primary mixture. Were added and further mixed to obtain a plastic mixture (second mixing operation) (the mixing step). The obtained mixture was molded with a vacuum kneading machine (manufactured by Takahama Kogyo Co., Ltd.) to obtain a strip-shaped primary molded body having a width of 60 cm and a thickness of 2 cm. The primary molded body was cut at an arbitrary pitch and width to obtain a substantially square flat plate-shaped molded body having a thickness of 2 cm (molding step).
The obtained molded body was dried with a hot air dryer (180 ° C., 0.5 hour) to a moisture content of 1% by mass or less, and then fired under the following firing conditions using a continuous sintering furnace. After firing, the side edges are cut along the four side surfaces of the porous ceramic substrate, and the pores are 25 cm long × 25 cm wide × 4 cm thick (A size), 50 cm long × 50 cm wide × 4 cm thick (B size). A quality ceramic substrate was obtained (firing process).
The obtained porous ceramic substrate had a saturated water content of 50% by mass and a water transmission rate of 3 mm / sec. Met.
As the continuous sintering furnace, a roller hearth kiln (effective length of sintering furnace: total length 15 m, dividing the sintering furnace into zones 1 to 10 of 1.5 m from the sintering furnace inlet) was used.
≪焼成条件≫
到達温度:1050℃
焼成時間:65分間
温度勾配:
ゾーン1;0.57℃/sec.
ゾーン2;0.16℃/sec.
ゾーン3;0.33℃/sec.
ゾーン4;0.52℃/sec.
ゾーン5;0.86℃/sec.
ゾーン6;0.005℃/sec.
ゾーン7;−0.34℃/sec.
ゾーン8;−0.72℃/sec.
ゾーン9;−0.35℃/sec.
ゾーン10;−0.26℃/sec.
≪Baking conditions≫
Achieving temperature: 1050 ° C
Baking time: 65 minutes Temperature gradient:
Zone 1; 0.57 ° C./sec.
Zone 4; 0.52 ° C./sec.
Zone 8; -0.72 ° C / sec.
Zone 9; -0.35 ° C / sec.
<多孔質セラミックス基盤の飽和含水率>
多孔質セラミックス基盤を長さ10cm×幅10cm×厚さ4cmにカットして試料とした以外は、「粒状の多孔質セラミックス焼結体の飽和含水率」と同様にして、多孔質セラミックス基盤の飽和含水率を測定した。なお、試料数(N)を10とし、その平均値を求めた。
<Saturated water content of porous ceramic substrate>
Saturation of the porous ceramic substrate in the same manner as the “saturated moisture content of the granular porous ceramic sintered body”, except that the porous ceramic substrate was cut into a sample of 10 cm long × 10 cm wide × 4 cm thick. The water content was measured. The number of samples (N) was 10, and the average value was obtained.
<多孔質セラミックス基盤の透水速度>
多孔質セラミックス基盤の透水速度は、土壌環境分析法(日本土壌肥料学会監修、博友社、第4刷、2008年11月10日、68頁)に記載の変水位法の測定装置(石川県農業総合研究センター所有の変水位透水性測定器(大起理科工業株式会社製))を用いて測定した。
多孔質セラミックス基盤を直径43mm、高さ40mmの円柱状(高さ方向に直交する断面の面積:1451mm2)にくり抜いて試料とし、この試料を水中に60分間浸漬して飽和含水状態とした。飽和含水状態の試料の側面を防水フィルムで覆い、変水位法の測定装置に取り付けた。なお、変水位目盛管の開口面積は56.7mm2(口径8.5mm)であった。
変水位目盛管内の水面が、試料の天面上12.5cmの位置(h1)から10cm下がるまでの時間(下降時間t)を測定し、下記(2)式により、透水速度を求めた。
透水速度の測定をN=10について行い、その平均値を求めた。
<Permeability of porous ceramic substrate>
The permeation rate of the porous ceramics substrate is measured by the water level analysis device described in the soil environment analysis method (supervised by the Japan Soil Fertilizer Society, Hirotosha, 4th edition, November 10, 2008, p. 68) (Ishikawa Prefecture). It was measured using a variable water level permeability meter (manufactured by Daiki Science and Technology Co., Ltd.) owned by the National Agriculture Research Center.
The porous ceramic substrate was hollowed out into a cylindrical shape having a diameter of 43 mm and a height of 40 mm (area of cross section perpendicular to the height direction: 1451 mm 2 ) to make a sample, and this sample was immersed in water for 60 minutes to obtain a saturated water-containing state. The side surface of the saturated water-containing sample was covered with a waterproof film and attached to a measuring device using a variable water level method. In addition, the opening area of the variable level scale pipe was 56.7 mm < 2 > (caliber 8.5 mm).
The time (fall time t) until the water level in the variable water level scale pipe fell 10 cm from the position (h1) at 12.5 cm above the top of the sample was measured, and the water permeation rate was determined by the following equation (2).
The water permeation rate was measured for N = 10, and the average value was obtained.
透水速度(mm/sec.)=100(mm)÷下降時間t(sec.)・・・(2) Permeability rate (mm / sec.) = 100 (mm) ÷ Descent time t (sec.) (2)
(実施例1)
表1の目地材の組成に従い、2質量部の粒状の多孔質セラミックス焼結体Aと、1質量部の田砂とを混合して骨材とした。この骨材200cm3と、エポキシ樹脂14gと、硬化剤6gと、水100gとを混合して配合物とした(配合操作)。この配合物の加水率は、表1に示すとおりであった。
次に、配合操作で得られた配合物の上澄み液をデカンテーションにより分離し、除去した(除去操作)。
Example 1
According to the composition of the joint material in Table 1, 2 parts by mass of the granular porous ceramic sintered body A and 1 part by mass of paddy sand were mixed to obtain an aggregate. This aggregate 200 cm3, 14 g of epoxy resin, 6 g of curing agent, and 100 g of water were mixed to prepare a blend (blending operation). The water content of this blend was as shown in Table 1.
Next, the supernatant of the blend obtained by the blending operation was separated by decantation and removed (removal operation).
4枚の多孔質セラミックス基盤(Aサイズ)を水平方向に2×2列で地面に並べ、多孔質セラミックス基盤の目地に上澄み液を除去した配合物を充填した(充填操作)。目地の幅は1cmであった。配合物を充填後、常温で24時間放置して配合物を硬化し、多孔質セラミックス構造体(長さ51cm×幅51cm×厚さ4cm)を得た。
目地材について、透水速度の測定と、磨耗強度の評価を行い、その結果を表1に示す。
Four porous ceramic substrates (A size) were arranged on the ground in 2 × 2 rows in the horizontal direction, and the mixture from which the supernatant was removed was filled in the joints of the porous ceramic substrate (filling operation). The joint width was 1 cm. After filling the blend, it was allowed to stand at room temperature for 24 hours to cure the blend to obtain a porous ceramic structure (length 51 cm × width 51 cm × thickness 4 cm).
The joint material was measured for water permeability and evaluated for wear strength, and the results are shown in Table 1.
<性能評価>
得られた多孔質セラミックス構造体の露出面の略中央に500cm3の水を掛けた。掛けられた水は、多孔質セラミックス構造体に瞬時に吸収され、露出面には、水溜りができなかった。
また、水を掛けた直後に、多孔質セラミックス構造体の埋設面を観察すると、水が目地材を透過していた。さらに、多孔質セラミックス基盤の断面を観察したところ、多孔質セラミックス基盤は、露出面、埋設面及び目地材との接触面の近傍に水が浸透し、厚さ方向の略中央部に水が浸透していない状態であった。
これらの結果から、本実施例の多孔質セラミックス構造体は、短時間に多量の雨が降った場合でも、速やかに雨水を地中に浸透させると共に、露出面から雨水を吸水し、又は目地材を透過した雨水を埋設面、及び目地材と多孔質セラミックス基盤との接触面から吸水し、保水できることが判った。
以上の観察結果から、本実施形態の多孔質セラミックス構造体の性能を「○」(良好)と評価した。
<Performance evaluation>
500 cm 3 of water was applied to the approximate center of the exposed surface of the obtained porous ceramic structure. The splashed water was instantaneously absorbed by the porous ceramic structure, and the exposed surface was unable to retain water.
Further, when the embedded surface of the porous ceramic structure was observed immediately after the water was poured, the water penetrated the joint material. Furthermore, when a cross section of the porous ceramic substrate was observed, water penetrated into the vicinity of the exposed surface, the embedded surface, and the contact surface with the joint material, and water penetrated into a substantially central portion in the thickness direction. It was not in a state.
From these results, even when a large amount of rain falls in a short time, the porous ceramic structure of the present example quickly infiltrates rainwater into the ground and absorbs rainwater from the exposed surface, or joint material It was found that rainwater that permeated the water can be absorbed and retained from the buried surface and the contact surface between the joint material and the porous ceramic substrate.
From the above observation results, the performance of the porous ceramic structure of the present embodiment was evaluated as “◯” (good).
<目地材の透水速度>
目地材を直径43mm、高さ40mmの円柱状に成形して試料とした以外は、「多孔質セラミックス基盤の透水速度」と同様にして、透水速度を測定した。透水速度の測定をN=10について行い、その平均値を求めた。
<Water permeability of joint material>
The water permeation rate was measured in the same manner as the “water permeation rate of the porous ceramic substrate” except that the joint material was formed into a column having a diameter of 43 mm and a height of 40 mm to obtain a sample. The water permeation rate was measured for N = 10, and the average value was obtained.
<磨耗強度>
目地材を直径11.5cm、厚さ1.5cmの円盤状に成形して試料とした。この試料について、JIS A1453に準じて磨耗試験を行い、試料が100回転する毎に、試料の質量w2を測定した。磨耗試験は、試料が500回転するまで行った。
試験開始前の試料の質量w1と、質量w2とから、下記(3)式により質量減少率を求めた。なお、磨耗試験の条件は、加重:530g、研磨紙:CALIBRATION OF ABRASIVE PAPER S42 Standpaper Strips(テーバー社製)であった。また、磨耗試験において、試料が100回転する毎に研磨紙を新しいものに交換した。
<Abrasion strength>
A joint material was formed into a disk shape having a diameter of 11.5 cm and a thickness of 1.5 cm to prepare a sample. About this sample, the abrasion test was done according to JIS A1453, and the mass w2 of the sample was measured every time the sample rotated 100 times. The abrasion test was performed until the sample rotated 500 times.
From the mass w1 and the mass w2 of the sample before the start of the test, the mass reduction rate was obtained by the following equation (3). The conditions of the abrasion test were weight: 530 g, abrasive paper: CALIBRATION OF ABRASIVE PAPER S42 Standard Stripes (manufactured by Taber). In the abrasion test, the abrasive paper was replaced with a new one every time the sample rotated 100 times.
質量減少率(質量%)=(w1−w2)÷w1 ・・・(3) Mass reduction rate (mass%) = (w1-w2) ÷ w1 (3)
求めた質量減少率を下記評価基準に分類し、磨耗強度を評価した。
≪評価基準≫
◎:500回転後の質量減少率が1質量%以下である
○:500回転後の質量減少率が1質量%超5質量%以下である
△:500回転後の質量減少率が5質量%超である
×:500回転以内に破砕した
The obtained mass reduction rate was classified into the following evaluation criteria, and the wear strength was evaluated.
≪Evaluation criteria≫
A: Mass reduction rate after 500 revolutions is 1% by mass or less ○: Mass reduction rate after 500 revolutions is more than 1% by mass and 5% by mass or less Δ: Mass reduction rate after 500 revolutions is more than 5% by mass ×: Crushed within 500 revolutions
(実施例2〜5)
表1の目地材の組成に従い、各原料を配合し配合物を調製した以外は、実施例1と同様にして多孔質セラミックス構造体を得た。各例の目地材について、透水速度の測定と、磨耗強度の評価を行い、その結果を表1に示す。
また、各例の多孔質セラミックス構造体について、実施例1と同様にして性能評価を行った。その結果、実施例1と同様の状態が観察されたため、各例の性能を「○」と評価した。
(Examples 2 to 5)
According to the composition of the joint material in Table 1, a porous ceramic structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw materials were blended to prepare a blend. About the joint material of each example, measurement of a water transmission rate and evaluation of abrasion strength were performed, and the result is shown in Table 1.
In addition, the performance of the porous ceramic structure of each example was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, since the same state as in Example 1 was observed, the performance of each example was evaluated as “◯”.
(比較例1)
目地材をインスタントセメント1000gと水200gとを混合したものとした以外は、実施例1と同様にして多孔質セラミックス構造体を得た。目地材について、透水速度の測定と、磨耗強度の評価を行い、その結果を表1に示す。
また、得られた多孔質セラミックス構造体について、実施例と同様にして性能評価を行ったところ、多孔質セラミックス構造体が全ての水を吸水したものの、水を掛けている際に、水溜りの発生が見られた。また、埋設面には、水が透過していなかった。これは、水が、目地材を透過せず、多孔質セラミックス基盤に吸収されたためである。
この結果から、本比較例の性能を「×」と評価した。
(Comparative Example 1)
A porous ceramic structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the joint material was a mixture of 1000 g of instant cement and 200 g of water. The joint material was measured for water permeability and evaluated for wear strength, and the results are shown in Table 1.
In addition, performance evaluation was performed on the obtained porous ceramic structure in the same manner as in the example. As a result, the porous ceramic structure absorbed all the water, but when the water was poured, Occurrence was seen. Moreover, water did not permeate the embedded surface. This is because water was absorbed by the porous ceramic substrate without passing through the joint material.
From this result, the performance of this comparative example was evaluated as “x”.
(比較例2)
多孔質セラミックス基盤(Bサイズ)のみで多孔質セラミックス構造体を構成した。即ち、目地が形成されていない多孔質セラミックス構造体とした。
この多孔質セラミックス構造体について、実施例1と同様にして性能評価をしたところ、多孔質セラミックス構造体が全ての水を吸水したものの、水を掛けている際に、水溜りの発生が見られた。また、埋設面には、水が透過していなかった。
この結果から、本比較例の性能を「×」と評価した。
(Comparative Example 2)
A porous ceramic structure was constituted only by a porous ceramic substrate (B size). That is, it was set as the porous ceramic structure in which the joint was not formed.
The performance of the porous ceramic structure was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, although the porous ceramic structure absorbed all of the water, a puddle was observed when the water was poured. It was. Moreover, water did not permeate the embedded surface.
From this result, the performance of this comparative example was evaluated as “x”.
表1に示すように、本発明を適用した実施例1〜5は、いずれも透水性、保水性に優れていることが判った。また、実施例5は、種々の色の石が混在しており、意匠性にも優れていた。
一方、多孔質セラミックス基盤よりも透水速度が速い目地材を備えていない比較例1、2は、実施例1〜5よりも透水性に劣るものであった。
これらの結果から、本発明を適用した多孔質セラミックス構造体は、ヒートアイランド現象、砂漠化及び局地的な洪水を防止できることが判った。
As shown in Table 1, it was found that Examples 1 to 5 to which the present invention was applied were all excellent in water permeability and water retention. In Example 5, stones of various colors were mixed, and the design was excellent.
On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 that do not include a joint material having a faster water transmission rate than the porous ceramic substrate were inferior in water permeability to Examples 1 to 5.
From these results, it was found that the porous ceramic structure to which the present invention was applied can prevent the heat island phenomenon, desertification and local flooding.
図5は、磨耗試験での質量減少率の推移を表すグラフであり、縦軸に質量減少率を示し、横軸に回転子の回転数を示している。
表1、図5に示すように、目地材の骨材に、田砂又は南国の砂を配合した実施例1、3、5は、粒状の多孔質セラミックス焼結体のみを骨材とした実施例2、4に比べ、磨耗強度が飛躍的に上昇していた。なお、実施例2、4の目地材は、回転子の回転数が100回転を超えた時点で破砕された。
この結果から、骨材として砂や小石を用いることで、目地部の強度を向上できることが判った。
FIG. 5 is a graph showing the transition of the mass reduction rate in the wear test, where the vertical axis shows the mass reduction rate and the horizontal axis shows the number of rotations of the rotor.
As shown in Table 1 and FIG. 5, Examples 1, 3, and 5 in which paddy sand or southern sand was blended into the joint material aggregate were conducted using only the granular porous ceramic sintered body as an aggregate. Compared to Examples 2 and 4, the wear strength increased dramatically. In addition, the joint material of Example 2, 4 was crushed when the rotation speed of the rotor exceeded 100 rotations.
From this result, it was found that the strength of the joint portion can be improved by using sand or pebbles as the aggregate.
(実施例6)
図3に示す多孔質セラミックス構造体100と同様の多孔質セラミックス構造体を得た。1層当たり、4個の多孔質セラミックス基盤を水平方向に並べて配置し、鉛直方向に3層積層した。水平方向に隣接する多孔質セラミックス基盤同士の目地を1cm幅とし、鉛直方向に隣接する多孔質セラミックス基盤同士の目地を1cm厚とした。
得られた多孔質セラミックス焼結体について、実施例1と同様にして性能評価を行った。その結果、実施例1と同様の状態が観察されたため、性能を「○」と評価した。
(Example 6)
A porous ceramic structure similar to the porous
About the obtained porous ceramics sintered compact, performance evaluation was performed like Example 1. FIG. As a result, since the same state as in Example 1 was observed, the performance was evaluated as “◯”.
(実施例7)
図4に示す多孔質セラミックス構造体200と同様の多孔質セラミックス構造体を得た。1層当たり、4個の多孔質セラミックス基盤を水平方向に並べて配置し、鉛直方向に3層積層した。この多孔質セラミックス構造体は、鉛直方向に隣接する多孔質セラミックス基盤同士を互いに水平方向にずらして配置したものである。水平方向に隣接する多孔質セラミックス基盤同士の目地を1cm幅とし、鉛直方向に隣接する多孔質セラミックス基盤同士の目地を1cm厚とした。
得られた多孔質セラミックス焼結体について、実施例1と同様にして性能評価を行った。その結果、実施例1と同様の状態が観察されたため、性能を「○」と評価した。
(Example 7)
A porous ceramic structure similar to the porous
About the obtained porous ceramics sintered compact, performance evaluation was performed like Example 1. FIG. As a result, since the same state as in Example 1 was observed, the performance was evaluated as “◯”.
1、100、200 多孔質セラミックス構造体
10 多孔質セラミックス基盤
20 目地材
1, 100, 200 Porous
Claims (7)
前記目地材は、前記多孔質セラミックス基盤より透水速度が速いことを特徴とする多孔質セラミックス構造体。 A porous ceramic structure comprising a plurality of porous ceramic substrates having water permeability and water retention, wherein joint materials are filled in joints between the porous ceramic substrates,
The said joint material has a water-permeation speed faster than the said porous ceramic base, The porous ceramic structure characterized by the above-mentioned.
前記多孔質セラミックス基盤を任意の位置に配置する配置工程と、
配置した前記多孔質セラミックス基盤同士の目地に、前記多孔質セラミックス基盤よりも透水速度が速い目地材を充填する充填工程とを有することを特徴とする多孔質セラミックス構造体の製造方法。 A method for producing a porous ceramic structure comprising a plurality of porous ceramic substrates having water permeability and water retention, wherein joint materials are filled in joints between the porous ceramic substrates,
An arranging step of arranging the porous ceramic substrate at an arbitrary position;
A method for producing a porous ceramic structure, comprising: filling a joint between the disposed porous ceramic substrates with a joint material having a faster water permeability than the porous ceramic substrates.
前記充填工程は、前記エポキシ樹脂、前記骨材及び水を含む目地原料を配合して配合物を得る配合操作と、
前記配合物から上澄み液を除去する除去操作と、
前記上澄み液を除去した前記配合物を前記目地に充填する充填操作と、
前記目地に充填した前記配合物を硬化する硬化操作とを有することを特徴とする、請求項5に記載の多孔質セラミックス構造体の製造方法。 The joint material includes an epoxy resin and an aggregate,
The filling step is a blending operation of blending joint materials including the epoxy resin, the aggregate, and water to obtain a blend,
A removal operation to remove the supernatant from the formulation;
A filling operation for filling the joint with the composition from which the supernatant has been removed;
The method for producing a porous ceramic structure according to claim 5, further comprising a curing operation for curing the compound filled in the joint.
The method for producing a porous ceramic structure according to claim 6, wherein the joint raw material has a mass ratio represented by the water / the joint raw material of more than 1/11.
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