JP3732279B2 - 舗装用ＮＯｘ 浄化ブロック - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舗装用ＮＯx 浄化ブロックに関し、特に道路舗装に使用する舗装用ブロック（インターロッキングブロック）として使用される、酸化チタンの光触媒反応を利用したＮＯx 浄化用ブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車道、歩道の舗装用に使用されている舗装用ブロック（インターロッキングブロック）の表面層又は表層に、酸化チタンを含ませた材料はＮＯx 浄化に効果があることを見出し、これを本発明者等は、先に特願平０８−１２６６５９号として特許出願した。このような技術において、前記ブロックは、表層に酸化チタンを含有しているので、道路に施設した場合、紫外線が当たることにより光触媒反応を起こしＮＯx 浄化作用を惹起する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如きブロックは、道路等の屋外に設置されるので、紫外線が当たる日中しか浄化作用が起こらないという欠点があり、またブロックの表層とはいえ、表層の奥の方までは光が届かず、該表層中の全ての酸化チタンが光触媒として作用しないので、効率上問題があった。そこで、本発明者等は、前記浄化ブロックの浄化性能を高めるべく種々検討したところ、▲１▼より多くの紫外線が表層材料に当たるようにする。▲２▼紫外線の当たらない夜間に発生したＮＯx ガスを一時的に吸着材料に吸着しておき、日中にこの吸着材料中のガスを浄化する。ようにすることが必要であるということを見出した。本発明は、この知見に基づいてなされたもので、したがって、本発明が解決しようとする課題は、浄化性能を高め、更に浄化効率を上げて夜間でもＮＯx を除去し得る舗装用ＮＯx 浄化ブロックを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明が解決しようとする上記の課題は、以下の各発明によって達成される。
（１）コンクリート基層上に、セメント、酸化チタン粉末、砂からなる表面層を有する舗装用ＮＯx 浄化ブロックにおいて、該表面層の配合全体１００重量部（ただし、水を除く）に対して５〜３０重量部の吸着材料を混合したことを特徴とする舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
（２）吸着材料として、ゼオライト、マガディアイト、粘土のうちの１種以上を使用したことを特徴とする前記第１項に記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
（３）吸着材料として、ペタライトを使用したことを特徴とする前記第１項に記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
（４）砂のうちの１０〜５０％を粒径１〜６ｍｍのガラスビーズ又は／及びガラス粉末に置き換えたことを特徴とする前記第１項乃至第３項のいずれかに記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳しく説明すると、本発明は、道路舗装に使用する舗装用ブロック（インターロッキングブロック）の表層配合として、セメント、酸化チタン、骨材の他にＮＯx を吸着する材料（単に吸着材料ともいう。）を使用したことを特徴とするＮＯx を浄化し得るインターロッキングブロックであり、ここで、吸着材料を有することにより日中の太陽光（これに含有される紫外線）によりＮＯx が浄化除去されるばかりでなく夜間でも該吸着材料にＮＯx が吸着され、これが日中、紫外線により分解されることにより、ＮＯx 浄化が行われる。また前記の砂のうち、１０〜５０％を粒径１〜６ｍｍのガラスビーズ又は／及びガラス粉末に置き換えたことにより、表層から深さ方向の深いところまで紫外線が侵入することができ、いっそうの浄化効率を上げることができる。
【０００６】
本発明において、ＮＯx を吸着する材料としては、通常の触媒担体として使用が可能な材料であればいかなるものでもよい。特にゼオライトは従来より担体として広く使用され、吸着効果が高いことが確認されており好ましい。ゼオライトは、天然のゼオライト、人工のゼオライトのどちらでもよい。ゼオライトの鉱物の一つであるモルデン沸石の化学式は、（Ｃａ，Ｋ2 ，Ｎａ2 ）〔ＡｌＳｉ5 Ｏ12）・７Ｈ2 Ｏであり、結晶水をもっている。この結晶水は水分子として存在し、脱水後も構造は破壊されず、水分子があった箇所は、そのまま空隙として残る。そしてこの空隙部分にガスを吸着するといわれており、このため吸着作用をもつ。粘土鉱物も同様に結晶水を持つため吸着材料として有効である。使用する粘土としては、どのようなものでもよく、例えば粘目粘土、木節粘土等が挙げられる。またマガディアイト（Ｎａ2 Ｓｉ14Ｏ29ｎＨ2 Ｏ）も吸着材料として有効である。このマガディアイトは、層状の結晶構造を持つ含水のケイ酸ナトリウムで粘土鉱物に類似しているが、結晶構造中にアルミニウムを含まない材料である。
【０００７】
本発明では、更にこれらの吸着材料の他に、吸着材料としてはペタライトが有効である。ペタライトは外観が石英に似て白色や灰色の鉱物で、鉱物学的には長石族に属する珪酸塩鉱物（Ｌｉ2 ＯＡｌ2 Ｏ3 ８ＳｉＯ2 ）である。ペタライトは他のリチウム鉱物に比べて不純物が少なく、産出量も多い。通常は窯業原料として広く使用されているものである。しかしＮＯ、ＮＯ2 ガスの吸着が可能である。他の吸着材材料と比較して、ペタライトは成形体の強度、特に曲げ強度に寄与するのが特徴である。この原因については詳しくは不明であるが、単なる吸着材としての作用だけでなく、骨材としての作用をもたせることができ、舗装用材料に適している。各種吸着材料の混合量としては、水を除いた全体の配合中に５〜３０重量部、望ましくは７〜２５重量部程度が望ましい。吸着材料が５重量部未満であると、吸着の効果が不十分であり、光の当たらない夜間の吸着が不完全である。また３０重量部より多いとコストの上昇、相対的にセメント、酸化チタンの量が減少し、強度の低下、浄化効率の低下が起こる。
【０００８】
本発明においては、紫外線光をブロックの表層の奥まで入れ、浄化、吸収効率を高めるために、骨材である砂の一部を、光透過性の良い骨材（以下、光透過性骨材ともいう。）に置き換えることができる。この骨材としては、ガラスビーズ、ガラス粉末が使用でき、ガラスビーズ、ガラス粉末の粒径は直径１〜６ｍｍが望ましく、これより大きいとセメントの存在しない部分が大きくなり強度が低下する。これより小さいと光の透過が悪くなる。ガラスビーズ、ガラス粉末の量は全骨材量の１０〜５０重量％が望ましく、更には１５〜５０重量％であり、２０〜５０重量％がいっそう好ましい。光透過性骨材の量が１０重量％より少ないと光透過の効果が現れず、５０重量％より多いと砂の骨材の量が減少し、ブロックの強度低下が起こる。
【０００９】
本発明に用いられる表層の酸化チタンは、ルチル、及びアナターゼのどちらの結晶形態を持つものでも良いが、活性の高いアナターゼ型が望ましい。またこの酸化チタンの割合は、酸化チタンの種類、粒度等によって異なるが、セメント１００重量部に対して、酸化チタン粉末５重量部〜５０重量部であり、砂としては、特に限定するものではないが、珪砂、珪石等が好ましく使用される。また粒径の小さな、いわゆる細骨材の他に粒径の大きな粗骨材（例えば直径５〜６ｍｍ）を含むこととする。またこれら細骨材と粗骨材とを任意の割合で混合して使用することもできる。本発明で使用するセメントは、通常この技術分野において用いられるいかなる種類のものでもよく、普通ポルトランドセメント、早強セメント、白色セメント等が挙げられる。酸化チタンの光触媒反応（ＮＯX 浄化反応）は、紫外線が当たることにより起こる。したがって、マトリックスの光反射性が良いほど光の散乱が起こり易く光触媒反応が起こり易い。このためできるだけ白色に近いマトリックスが望ましいので、白色セメントの如きできるだけ色の白いセメントを使用することが好ましい。
【００１０】
（作用）本発明では、舗装用ＮＯx 浄化ブロックの表層に吸着材料を含有させたことにより夜間において生じたＮＯx を吸着して除去する作用を有する。更に夜間に吸着されたＮＯx は日中の太陽光中の紫外線により分解除去される。また本発明においては、表層の砂の一部を光透過性骨材により置換することにより表層の奥深くまで紫外線を侵入させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下に本発明を実施例を挙げて更に詳しく説明するが、本発明はこの例にのみ限定されるものではない。
【００１２】
〔実施例１〜１０〕ブロック基層の配合としてポルトランドセメント１００重量部、砕石１９５重量部、砂２４０重量部及び水３１を混練した後、１０×２０ｃｍの型枠に該混練物を入れ振動成形してコンクリート基層を成形した後、その上に表１に示されるように実施例１〜１０及び比較例１〜２を含む計１２種類の配合の表層混練物を用いてそれぞれの試験体を成形した。これらの試験体は養生後、ＮＯ除去率の測定を行った。
試験は試験体を密閉容器に入れ、入口から１ｐｐｍのＮＯガスを含む模擬ガスを流した。出口からでるガスの濃度を測定し、これからＮＯの除去率を測定した。試験は２４時間行い、１０分毎の除去率を平均した数値を試験結果とした。なお、試験方法１では、１０Ｗ×３本の紫外線ランプを２４時間点灯したままで試験を行った。また、試験方法２においては紫外線ランプを２時間毎に点灯、消灯を繰り返した。したがって２４時間の試験時間中、ランプが点灯していたのは１２時間であった。なお、これら実施例及び比較例のうち、実施例１、２、４、５、比較例の試験体については３点曲げによる強度試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
表２から明らかなように、吸着材料を入れた実施例１〜１０では、比較例に比べて多くのＮＯx の浄化ができることがわかる。特に白色セントがポルトランドセメントに比べてＮＯx 除去効率がよい。またランプを点滅させた試験方法２でも、ＮＯx の浄化は、はるかに多くのＮＯx の除去ができ、中でもガラス粉末を加えたものはいっそう顕著であることがわかる。更に曲げ強度も実質的に変わらない優れた舗装用ＮＯx 浄化ブロックが得られる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、舗装用ＮＯx 浄化ブロックの表層に吸着材料を加えたので、夜間でもＮＯx の除去ができ、効率的にＮＯx 浄化ができると共に、更に砂のうちの１０〜５０％を粒径１〜６ｍｍのガラスビーズ又は／及びガラス粉末に置き換えたことによりＮＯx 浄化の浄化性能を上げることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、舗装用ＮＯx 浄化ブロックに関し、特に道路舗装に使用する舗装用ブロック（インターロッキングブロック）として使用される、酸化チタンの光触媒反応を利用したＮＯx 浄化用ブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車道、歩道の舗装用に使用されている舗装用ブロック（インターロッキングブロック）の表面層又は表層に、酸化チタンを含ませた材料はＮＯx 浄化に効果があることを見出し、これを本発明者等は、先に特願平０８−１２６６５９号として特許出願した。このような技術において、前記ブロックは、表層に酸化チタンを含有しているので、道路に施設した場合、紫外線が当たることにより光触媒反応を起こしＮＯx 浄化作用を惹起する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如きブロックは、道路等の屋外に設置されるので、紫外線が当たる日中しか浄化作用が起こらないという欠点があり、またブロックの表層とはいえ、表層の奥の方までは光が届かず、該表層中の全ての酸化チタンが光触媒として作用しないので、効率上問題があった。そこで、本発明者等は、前記浄化ブロックの浄化性能を高めるべく種々検討したところ、▲１▼より多くの紫外線が表層材料に当たるようにする。▲２▼紫外線の当たらない夜間に発生したＮＯx ガスを一時的に吸着材料に吸着しておき、日中にこの吸着材料中のガスを浄化する。ようにすることが必要であるということを見出した。本発明は、この知見に基づいてなされたもので、したがって、本発明が解決しようとする課題は、浄化性能を高め、更に浄化効率を上げて夜間でもＮＯx を除去し得る舗装用ＮＯx 浄化ブロックを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明が解決しようとする上記の課題は、以下の各発明によって達成される。
（１）コンクリート基層上に、セメント、酸化チタン粉末、砂からなる表面層を有する舗装用ＮＯx 浄化ブロックにおいて、該表面層の配合全体１００重量部（ただし、水を除く）に対して５〜３０重量部の吸着材料を混合したことを特徴とする舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
（２）吸着材料として、ゼオライト、マガディアイト、粘土のうちの１種以上を使用したことを特徴とする前記第１項に記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
（３）吸着材料として、ペタライトを使用したことを特徴とする前記第１項に記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
（４）砂のうちの１０〜５０％を粒径１〜６ｍｍのガラスビーズ又は／及びガラス粉末に置き換えたことを特徴とする前記第１項乃至第３項のいずれかに記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳しく説明すると、本発明は、道路舗装に使用する舗装用ブロック（インターロッキングブロック）の表層配合として、セメント、酸化チタン、骨材の他にＮＯx を吸着する材料（単に吸着材料ともいう。）を使用したことを特徴とするＮＯx を浄化し得るインターロッキングブロックであり、ここで、吸着材料を有することにより日中の太陽光（これに含有される紫外線）によりＮＯx が浄化除去されるばかりでなく夜間でも該吸着材料にＮＯx が吸着され、これが日中、紫外線により分解されることにより、ＮＯx 浄化が行われる。また前記の砂のうち、１０〜５０％を粒径１〜６ｍｍのガラスビーズ又は／及びガラス粉末に置き換えたことにより、表層から深さ方向の深いところまで紫外線が侵入することができ、いっそうの浄化効率を上げることができる。
【０００６】
本発明において、ＮＯx を吸着する材料としては、通常の触媒担体として使用が可能な材料であればいかなるものでもよい。特にゼオライトは従来より担体として広く使用され、吸着効果が高いことが確認されており好ましい。ゼオライトは、天然のゼオライト、人工のゼオライトのどちらでもよい。ゼオライトの鉱物の一つであるモルデン沸石の化学式は、（Ｃａ，Ｋ2 ，Ｎａ2 ）〔ＡｌＳｉ5 Ｏ12）・７Ｈ2 Ｏであり、結晶水をもっている。この結晶水は水分子として存在し、脱水後も構造は破壊されず、水分子があった箇所は、そのまま空隙として残る。そしてこの空隙部分にガスを吸着するといわれており、このため吸着作用をもつ。粘土鉱物も同様に結晶水を持つため吸着材料として有効である。使用する粘土としては、どのようなものでもよく、例えば粘目粘土、木節粘土等が挙げられる。またマガディアイト（Ｎａ2 Ｓｉ14Ｏ29ｎＨ2 Ｏ）も吸着材料として有効である。このマガディアイトは、層状の結晶構造を持つ含水のケイ酸ナトリウムで粘土鉱物に類似しているが、結晶構造中にアルミニウムを含まない材料である。
【０００７】
本発明では、更にこれらの吸着材料の他に、吸着材料としてはペタライトが有効である。ペタライトは外観が石英に似て白色や灰色の鉱物で、鉱物学的には長石族に属する珪酸塩鉱物（Ｌｉ2 ＯＡｌ2 Ｏ3 ８ＳｉＯ2 ）である。ペタライトは他のリチウム鉱物に比べて不純物が少なく、産出量も多い。通常は窯業原料として広く使用されているものである。しかしＮＯ、ＮＯ2 ガスの吸着が可能である。他の吸着材材料と比較して、ペタライトは成形体の強度、特に曲げ強度に寄与するのが特徴である。この原因については詳しくは不明であるが、単なる吸着材としての作用だけでなく、骨材としての作用をもたせることができ、舗装用材料に適している。各種吸着材料の混合量としては、水を除いた全体の配合中に５〜３０重量部、望ましくは７〜２５重量部程度が望ましい。吸着材料が５重量部未満であると、吸着の効果が不十分であり、光の当たらない夜間の吸着が不完全である。また３０重量部より多いとコストの上昇、相対的にセメント、酸化チタンの量が減少し、強度の低下、浄化効率の低下が起こる。
【０００８】
本発明においては、紫外線光をブロックの表層の奥まで入れ、浄化、吸収効率を高めるために、骨材である砂の一部を、光透過性の良い骨材（以下、光透過性骨材ともいう。）に置き換えることができる。この骨材としては、ガラスビーズ、ガラス粉末が使用でき、ガラスビーズ、ガラス粉末の粒径は直径１〜６ｍｍが望ましく、これより大きいとセメントの存在しない部分が大きくなり強度が低下する。これより小さいと光の透過が悪くなる。ガラスビーズ、ガラス粉末の量は全骨材量の１０〜５０重量％が望ましく、更には１５〜５０重量％であり、２０〜５０重量％がいっそう好ましい。光透過性骨材の量が１０重量％より少ないと光透過の効果が現れず、５０重量％より多いと砂の骨材の量が減少し、ブロックの強度低下が起こる。
【０００９】
本発明に用いられる表層の酸化チタンは、ルチル、及びアナターゼのどちらの結晶形態を持つものでも良いが、活性の高いアナターゼ型が望ましい。またこの酸化チタンの割合は、酸化チタンの種類、粒度等によって異なるが、セメント１００重量部に対して、酸化チタン粉末５重量部〜５０重量部であり、砂としては、特に限定するものではないが、珪砂、珪石等が好ましく使用される。また粒径の小さな、いわゆる細骨材の他に粒径の大きな粗骨材（例えば直径５〜６ｍｍ）を含むこととする。またこれら細骨材と粗骨材とを任意の割合で混合して使用することもできる。本発明で使用するセメントは、通常この技術分野において用いられるいかなる種類のものでもよく、普通ポルトランドセメント、早強セメント、白色セメント等が挙げられる。酸化チタンの光触媒反応（ＮＯX 浄化反応）は、紫外線が当たることにより起こる。したがって、マトリックスの光反射性が良いほど光の散乱が起こり易く光触媒反応が起こり易い。このためできるだけ白色に近いマトリックスが望ましいので、白色セメントの如きできるだけ色の白いセメントを使用することが好ましい。
【００１０】
（作用）本発明では、舗装用ＮＯx 浄化ブロックの表層に吸着材料を含有させたことにより夜間において生じたＮＯx を吸着して除去する作用を有する。更に夜間に吸着されたＮＯx は日中の太陽光中の紫外線により分解除去される。また本発明においては、表層の砂の一部を光透過性骨材により置換することにより表層の奥深くまで紫外線を侵入させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下に本発明を実施例を挙げて更に詳しく説明するが、本発明はこの例にのみ限定されるものではない。
【００１２】
〔実施例１〜１０〕ブロック基層の配合としてポルトランドセメント１００重量部、砕石１９５重量部、砂２４０重量部及び水３１を混練した後、１０×２０ｃｍの型枠に該混練物を入れ振動成形してコンクリート基層を成形した後、その上に表１に示されるように実施例１〜１０及び比較例１〜２を含む計１２種類の配合の表層混練物を用いてそれぞれの試験体を成形した。これらの試験体は養生後、ＮＯ除去率の測定を行った。
試験は試験体を密閉容器に入れ、入口から１ｐｐｍのＮＯガスを含む模擬ガスを流した。出口からでるガスの濃度を測定し、これからＮＯの除去率を測定した。試験は２４時間行い、１０分毎の除去率を平均した数値を試験結果とした。なお、試験方法１では、１０Ｗ×３本の紫外線ランプを２４時間点灯したままで試験を行った。また、試験方法２においては紫外線ランプを２時間毎に点灯、消灯を繰り返した。したがって２４時間の試験時間中、ランプが点灯していたのは１２時間であった。なお、これら実施例及び比較例のうち、実施例１、２、４、５、比較例の試験体については３点曲げによる強度試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００１３】
【表１】
【表２】
表２から明らかなように、吸着材料を入れた実施例１〜１０では、比較例に比べて多くのＮＯx の浄化ができることがわかる。特に白色セントがポルトランドセメントに比べてＮＯx 除去効率がよい。またランプを点滅させた試験方法２でも、ＮＯx の浄化は、はるかに多くのＮＯx の除去ができ、中でもガラス粉末を加えたものはいっそう顕著であることがわかる。更に曲げ強度も実質的に変わらない優れた舗装用ＮＯx 浄化ブロックが得られる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、舗装用ＮＯx 浄化ブロックの表層に吸着材料を加えたので、夜間でもＮＯx の除去ができ、効率的にＮＯx 浄化ができると共に、更に砂のうちの１０〜５０％を粒径１〜６ｍｍのガラスビーズ又は／及びガラス粉末に置き換えたことによりＮＯx 浄化の浄化性能を上げることができる。
Claims (4)
- コンクリート基層上に、セメント、酸化チタン粉末、砂からなる表面層を有する舗装用ＮＯx 浄化ブロックにおいて、該表面層の配合全体１００重量部（ただし、水を除く）に対して５〜３０重量部の吸着材料を混合したことを特徴とする舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
- 吸着材料として、ゼオライト、マガディアイト、粘土のうちの１種以上を使用したことを特徴とする請求項１に記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
- 吸着材料として、ペタライトを使用したことを特徴とする請求項１に記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
- 砂のうちの１０〜５０％を粒径１〜６ｍｍのガラスビーズ又は／及びガラス粉末に置き換えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の舗装用ＮＯx 浄化ブロック。
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