JP2020040854A - 中空球状体を含むセメント組成物及びアスファルト組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】遮熱性に優れた経年劣化しにくいセメント組成物及びアスファルト組成物並びにこれらを表面に用いた舗装を得ることができる。【解決手段】（１）セメントと金属酸化物を含む中空球状体とを含有するセメント組成物、（２）上記金属酸化物を含む中空球状体が、アルミノ珪酸ソーダガラスである上記（１）記載のセメント組成物、（３）上記（１）又は（２）のいずれかに記載のセメント組成物を表面から１０ｍｍ〜１００ｍｍの深さまで使用して得られたセメント舗装、（４）アスファルトと金属酸化物を含む中空球状体とを含有するアスファルト組成物、（５）上記金属酸化物を含む中空球状体が、アルミノ珪酸ソーダガラスである上記（４）記載のアスファルト組成物、（６）上記（４）又は（５）のいずれかに記載のアスファルト組成物を表面から１０ｍｍ〜１００ｍｍの深さまで使用して得られたアスファルト舗装。【選択図】なし

Description

本発明は、遮熱性に優れた経年劣化しにくいセメント組成物及びアスファルト組成物並びにこれらを表面に用いた舗装道路に関する。

近年、都市部の気温がその周辺の郊外部に比べて異常な高温を示すヒートアイランド現象の影響が大きくなっており、産業界においてはその緩和策が急務となっている。

ヒートアイランド現象の原因としては様々な要素があるが、その１つとして、セメントやアスファルトによる光反射率の低下、熱吸収率の増加が挙げられる。その緩和策としては、例えば、透水性舗装、保水性舗装、遮熱性舗装が近年採用され始めている。

このうち、遮熱性舗装は、舗装道路の表面に、路面温度の上昇させる主因の太陽光を反射する遮熱性塗料を塗布することによって、塗布しない通常の道路と比較して、最大１０℃程度まで路面温度の上昇を抑えることができるという舗装手法である。例えば、特許文献１は、遮熱性舗装用塗料に関する技術が開示されている。

特開２０１３−９１６８１号公報

しかしながら、従来の遮熱性舗装は、スプレー等によって遮熱性塗料を塗布することから、塗布される層の厚みが薄く、十分な遮熱効果が発揮できないという問題点があった。また、一旦塗布された層であっても、セメントやアスファルトとの密着が不十分で、時間と共に剥離して、遮熱効果が長年にわたって維持できないという問題点があった。

本発明は、このような課題に鑑みて、遮熱性に優れ、かつ経年劣化しにくいセメント組成物及びアスファルト組成物並びにこれらを表面に用いた舗装を提供するものである。

すなわち、この発明に係る請求項１に記載の発明は、
セメントと金属酸化物を含む中空球状体とを含有するセメント組成物である。

この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１記載のセメント組成物において、
前記金属酸化物を含む中空球状体が、アルミノ珪酸ソーダガラスであること
を特徴とするものである。

この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２記載のセメント組成物において、
二酸化チタンを含有すること
を特徴とするものである。

この発明の請求項４に記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセメント組成物において、
カーボン微粒子を含むこと
を特徴とするものである。

この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセメント組成物を表面から１０ｍｍ〜１００ｍｍの深さまで使用して得られたセメント舗装である。

この発明の請求項６に記載の発明は、
アスファルトと金属酸化物を含む中空球状体とを含有するアスファルト組成物である。

この発明の請求項７に記載の発明は、
請求項６記載のアスファルト組成物において、
前記金属酸化物を含む中空球状体が、アルミノ珪酸ソーダガラスであること
を特徴とするものである。

この発明の請求項８に記載の発明は、
請求項６又は７記載のアスファルト組成物において、
二酸化チタンを含有すること
を特徴とするものである。

この発明の請求項９に記載の発明は、
請求項６乃至８のいずれか一項に記載のアスファルト組成物において、
カーボン微粒子を含むこと
を特徴とするものである。

この発明の請求項１０に記載の発明は、
請求項６乃至９のいずれか一項に記載のアスファルト組成物を表面から１０ｍｍ〜１００ｍｍの深さまで使用して得られたアスファルト舗装である。

本発明によれば、遮熱性に優れたセメント組成物及びアスファルト組成物を得ることができる。また、本発明のセメント組成物及びアスファルト組成物を表面に用いた舗装は、舗装表面が剥がれにくく、舗装部分が熱によって変形しにくい。

以下、本発明にかかるセメント組成物及びアスファルト組成物並びにこれらを表面に用いた舗装を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

本発明のセメント組成物及びアスファルト組成物は、金属酸化物を含む中空球状体を含むものである。

（中空球状体）
本発明の中空球状体は、空気を内部に含んだ中空構造をした微粒子であり、その粒径は１０〜１００μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍである。空気を内部に含んだ中空球状体が、本発明のセメント組成物及びアスファルト組成物中に均一に分布することにより、熱伝導率が小さくなる。これにより、本発明のセメント組成物及びアスファルト組成物を使用して舗装された道路に照射された熱エネルギーは、その深部に到達せず、内部に蓄熱されることなく表面から外部に効率的に放出されることになる。

（金属酸化物）
本発明の中空球状体は、金属酸化物を含むものである。金属酸化物としては、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、三酸化アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３）等が挙げられる。これらは単独で用いても混合物としてもよい。混合物として用いる場合には、使用する金属酸化物の配合比が、ほぼ均等になるようにすることが好ましい。

本発明の金属酸化物を含む中空球状体としては、中空構造をしたアルミノ珪酸ソーダガラスであることが好ましい。

（二酸化チタン）
本発明のセメント組成物又はアスファルト組成物は、二酸化チタンを配合することが好ましい。この二酸化チタンの配合により、本発明の中空球状体が安定的に配置されることになり、本発明の効果がより奏功されることになる。
また、アナターゼ型二酸化チタンは、光触媒活性を有することも知られている。この光触媒活性機能を本発明に付与させる目的で、各種結晶型の中でも、アナターゼ型二酸化チタンを用いることが好ましい。

（カーボン微粒子）
本発明のセメント組成物又はアスファルト組成物は、カーボン微粒子を配合することが好ましい。カーボン微粒子の具体例としては、カーボンブラック、煤、墨などが挙げられる。この中でも煤を用いることが好ましい。

カーボン微粒子の平均粒径は、中空球状体の平均粒子径よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、０．０３〜０．６μｍ、更に好ましくは、０．０３〜０．０５μｍである。

（セメント）
本発明のセメント組成物に用いられるセメントの種類としては、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメントなど公知のあらゆるセメントが挙げられる。
このうち、白セメント（普通ポルトランドセメントのうち、原料に含まれる酸化第二鉄を除去することにより、通常のポルトランドセメントより白色の程度を高めたセメント）を用いることにより、日光反射率が高くなり、遮熱性が高まることから、好適に用いられる。

（アスファルト）
本発明のアスファルト組成物に用いられるアスファルトの種類としては、例えば、舗装用石油アスファルトであるストレートアスファルトの他、改質アスファルトが挙げられる。ストレートアスファルトとは、原油を常圧蒸留装置、減圧蒸留装置などで処理して得られる残留瀝青物質のことである。改質アスファルトとしては、ブローンアスファルト、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂など高分子材料で改質したアスファルト等が挙げられる。

（骨材）
本発明のセメント組成物及びアスファルト組成物には、必要に応じて骨材を加えることができる。骨材としては、珪砂、石灰石、砂利石、砕石、花崗岩、大理石等の自然石、酸化アルミニウム、陶磁器片、寒水石、ガラス破砕物、セラミック等が使用される。
本発明のセメント組成物には、その粒径が０．５〜３ｍｍ程度のものを主に含むものが好適に使用される。本発明のアスファルト組成物には、その粒径が１．０〜１５ｍｍ程度のものを主に含むものが好適に使用される。
本発明においては、金属酸化物を含む中空球状体が骨材として機能しうるため、骨材を入れない状態であっても十分にセメント組成物及びアスファルト組成物として機能する。ただ、組成物の最適化の為に、適宜上記骨材を併用することができる。

（セメント組成物の配合比）
本発明のセメント組成物としては、セメント、金属酸化物を含む中空球状体の他、必要に応じて、二酸化チタン、カーボン微粒子、骨材、水を含む。本発明のセメント組成物は、これ以外にも、顔料、硬化促進剤、減水材、着色剤などの添加剤を含んでいてもよい。

本発明のセメント組成物における金属酸化物を含む中空球状体の含有量としては、セメント１００重量部に対して、１０〜５００重量部、好ましくは５０〜２００重量部である。中空球状体の含有量が１０重量部以下では、十分な遮熱性が得られることが出来ず、５００重量部以上では、セメント組成物が安定的に中空球状体を保持できない。

本発明のセメント組成物に骨材を用いる場合は、骨材の含有量としては、セメント１００重量部に対して、１０〜３００重量部、好ましくは５０〜２００重量部である。

本発明のセメント組成物に二酸化チタンを用いる場合は、二酸化チタンの含有量としては、セメント１００重量部に対して、１０〜３００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部である。

本発明のセメント組成物にカーボン微粒子を用いる場合は、カーボン微粒子の含有量としては、セメント１００重量部に対して、０．０１〜０．５重量部、好ましくは０．０５〜０．１重量部である。

本発明のセメント組成物には、適宜水を用いることができる。

（アスファルト組成物の配合比）
本発明のアスファルト組成物としては、アスファルト、金属酸化物を含む中空球状体の他、必要に応じて、二酸化チタン、カーボン微粒子、骨材を含む。本発明のアスファルト組成物は、これ以外にも、分散剤、乳化剤、水などの添加剤を含んでいてもよい。

本発明のアスファルト組成物における金属酸化物を含む中空球状体の含有量としては、アスファルト１００重量部に対して、１０〜１０００重量部、好ましくは１００〜５００重量部である。中空球状体の含有量が１０重量部以下では、十分な遮熱性が得られることが出来ず、１０００重量部以上では、アスファルト組成物が安定的に中空球状体を保持できない。

本発明のアスファルト組成物に骨材を用いる場合は、骨材の含有量としては、アスファルト１００重量部に対して、１０〜１０００重量部、好ましくは１００〜５００重量部である。

本発明のアスファルト組成物に二酸化チタンを用いる場合は、二酸化チタンの含有量としては、アスファルト１００重量部に対して、１０〜３００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部である。

本発明のアスファルト組成物にカーボン微粒子を用いる場合は、カーボン微粒子の含有量としては、アスファルト１００重量部に対して、０．０１〜０．５重量部、好ましくは０．０５〜０．１重量部である。

（表層舗装）
本発明のセメント組成物及びアスファルト組成物は、舗装の表面から一定の深さの表層のみに使用することができる。この表層の深さは、１０ｍｍ〜１００ｍｍが好ましい。深さが１０ｍｍ未満であると遮熱性の効果が得られにくい。他方、深さが１００ｍｍより深くても、それに見合った遮熱性の向上が得られないばかりか、コストや強度の点で問題が生じやすい。

具体例としては、例えば、１０ｃｍの厚みの従来のセメント舗装及びアスファルト舗装の上に、１０ｍｍの深さで本発明のセメント組成物及びアスファルト組成物を使用して舗装することができる。この場合、遮熱性塗料を塗布することと比較して、より厚い層を形成することが可能である。また、表層と基層が同じセメント及びアスファルトであるので、密着性が高く、剥がれにくい。

次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
セメント組成物として、太平洋株式会社製「普通ポルトランドセメント」を、中空球状体として、ＰＱコーポレーション製セラミックビーズ「ＸＯＬ−２００」を用いた。
各成分を表１の配合割合で配合して混練し、振動プレス成形することにより、３０ｃｍ平方の正方形のセメント舗装領域を得た。

（実施例２）
実施例１に用いたセメント組成物に加えて、フルウチ化学株式会社製二酸化チタンを用いた。その他は、実施例１と同様にしてセメント舗装領域を得た。

（実施例３）
実施例２に用いたセメント組成物に加えて、ＳＥＣカーボン株式会社製カーボン粒子「ファインパウダーＳＰＧ」を用いた。その他は、実施例１と同様にしてセメント舗装領域を得た。

（実施例４）
実施例３に用いたセメント組成物に加えて、トーヨーテラン株式会社製珪砂「トーヨーシリカサンド」を用いた。その他は、実施例１と同様にしてセメント舗装領域を得た。

（比較例１〜４）
表１の通り、実施例１〜４に用いたセメント組成物から中空球状体を抜いた配合割合で配合した。その他は、実施例１と同様にしてセメント舗装領域を得た。

（表面温度測定）
実施例１〜４、比較例１〜４で得られたセメント舗装領域を、日光を遮るものがない敷地に設置して数日間放置して馴染ませた後、よく晴れた夏の日の午後１時にその表面温度を測定した。

その結果、実施例１〜４では、表面温度が、比較例１と比較して７．１℃〜１０．１℃低かった。比較例２〜４は、二酸化チタン、カーボン微粒子、骨材を追加的に用いたものであるが、比較例１と実質的な差異はみられなかった。

（実施例５〜７、比較例５、６）
比較例１のセメント組成物を１０ｃｍの深さで舗装したセメント舗装領域の上に、実施例１のセメント組成物を、表２記載の深さで舗装した。

それぞれのセメント舗装領域の表面温度を上記と同じ条件で測定したところ、実施例５〜７では、比較例１と比較してそれぞれ４．１℃〜９．４℃低かった。他方で、比較例５は、実施例１のセメント組成物の厚みが足りなかったために、十分な遮熱性が得られなかった。比較例６は、実施例１のセメント組成物の厚みが既に十分すぎるため、実施例７と比較して追加的によい遮熱性が得られなかった。実施例１のセメント組成物が比較例１のセメント組成物と比較してコスト高であるため、この厚みは実用的ではない。

（実施例８）
アスファルト組成物として、ストレートアスファルト（針入度５３）を、中空球状体として、ＰＱコーポレーション製セラミックビーズ「ＸＯＬ−２００」を、分散剤として、ルブリゾール社製「ソルスパース１１２００」を用いた。
各成分を表３の配合割合で配合し、１８０℃に加熱して溶融した状態で、回転数を１５００〜５０００回転／分として３〜５時間程度ホモミキサーで撹拌した。その後、振動プレス成形することにより、３０ｃｍ平方の正方形のアスファルト舗装領域を得た。

（実施例９）
実施例８に用いたアスファルト組成物に加えて、フルウチ化学株式会社製二酸化チタンを用いた。その他は、実施例８と同様にしてアスファルト舗装領域を得た。

（実施例１０）
実施例９に用いたアスファルト組成物に加えて、ＳＥＣカーボン株式会社製カーボン粒子「ファインパウダーＳＰＧ」を用いた。その他は、実施例８と同様にしてセメント舗装領域を得た。

（実施例１１）
実施例１０に用いたアスファルト組成物に加えて、トーヨーテラン株式会社製珪砂「トーヨーシリカサンド」を用いた。その他は、実施例８と同様にしてアスファルト舗装領域を得た。

（比較例７〜１０）
表３の通り、実施例８〜１１に用いたアスファルト組成物から中空球状体を抜いた配合割合で配合した。その他は、実施例８と同様にしてアスファルト舗装領域を得た。

（表面温度測定）
実施例８〜１１、比較例７〜１０で得られたアスファルト舗装領域を、日光を遮るものがない敷地に設置して数日間放置して馴染ませた後、よく晴れた夏の日の午後１時にその表面温度を測定した。

その結果、実施例８〜１１では、表面温度が、比較例７と比較してそれぞれ７．３℃〜１０．６℃低かった。比較例８〜１０は、二酸化チタン、カーボン微粒子、骨材を追加的に用いたものであるが、比較例１と実質的な差異はみられなかった。

（実施例５〜７、比較例５、６）
比較例７のセメント組成物を１０ｃｍの深さで舗装したアスファルト舗装領域の上に、実施例８のアスファルト組成物を、表４記載の深さで舗装した。

それぞれのアスファルト舗装領域の表面温度を上記と同じ条件で測定したところ、実施例１２〜１４では、比較例７と比較してそれぞれ５．５℃〜１０．６℃低かった。他方で、比較例１１は、実施例８のアスファルト組成物の厚みが足りなかったために、十分な遮熱性が得られなかった。比較例１２は、実施例８のアスファルト組成物の厚みが既に十分すぎるため、実施例１４と比較して追加的によい遮熱性が得られなかった。実施例８のアスファルト組成物が比較例７のアスファルト組成物と比較してコスト高であるため、この厚みは実用的ではない。

Claims (10)

1. セメントと金属酸化物を含む中空球状体とを含有するセメント組成物。
2. 前記金属酸化物を含む中空球状体が、アルミノ珪酸ソーダガラスである請求項１記載のセメント組成物。
3. 二酸化チタンを含有することを特徴とする請求項１又は２記載のセメント組成物。
4. カーボン微粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセメント組成物。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセメント組成物を表面から１０ｍｍ〜１００ｍｍの深さまで使用して得られたセメント舗装。
6. アスファルトと金属酸化物を含む中空球状体とを含有するアスファルト組成物。
7. 前記金属酸化物を含む中空球状体が、アルミノ珪酸ソーダガラスである請求項６記載のアスファルト組成物。
8. 二酸化チタンを含有することを特徴とする請求項６又は７記載のアスファルト組成物。
9. カーボン微粒子を含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のアスファルト組成物。
10. 請求項６乃至９のいずれか一項に記載のアスファルト組成物を表面から１０ｍｍ〜１００ｍｍの深さまで使用して得られたアスファルト舗装。