JP4867501B2 - 保水性ブロック及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、建物や舗装などに適用することにより、ヒートアイランド現象の抑制に効果がある保水性ブロック及びその製造方法に関するものである。
近年、自動車や建物などから放出される熱のために都市部の気温が上昇する、いわゆるヒートアイランド現象が大きな社会問題となりつつある。このヒートアイランド現象の対策の一つとして、建物の屋上緑化を促進する動きが活発化しており、いくつかの自治体では一定面積以上の新築建物に屋上緑化を義務づける条例も制定されている。屋上緑化のヒートアイランド現象に対する直接的な効果としては、日射を遮ることで建物全体の温度上昇を抑えること、また、この温度上昇の抑制によって冷房負荷を軽減し、冷房による放射熱の発生を抑えること、などである。
一方、地上部については、アスファルト舗装に保水性を持たせ、この保水性舗装に保持された雨水や人工的散水の気化熱でヒートアイランド現象を軽減する対策が進められており、保水性アスファルト舗装や舗装用保水材に関する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３）。
特開平１０−４６５１３号公報
特開２００３−１４７７１７号公報
特開２００３−２０１７０５号公報
しかし、ヒートアイランド現象の対策の一つである屋上緑化は、建物の規模、構造、強度などの面で適用できる建物が限られること、植物の管理や台風などに対する安全・防護対策が必要であり、そのための設備コストや管理コストが必要になること、植栽などによって使用できなくなる屋上スペースが生じること、などの制約や問題がある。
一方、保水性アスファルト舗装はいうまでもなく路面にしか適用できず、したがって、その効果も限られたものとなる。また、本発明者らが検討したところによれば、アスファルト舗装は日射により高温になりやすいため、保水性を付与した舗装であっても夏季の日中には路面温度が相当程度高くなり、またその結果、保持した水の蒸発速度が大きくなるため、気化熱による冷却効果の持続性も低いことが判った。
一方、保水性アスファルト舗装はいうまでもなく路面にしか適用できず、したがって、その効果も限られたものとなる。また、本発明者らが検討したところによれば、アスファルト舗装は日射により高温になりやすいため、保水性を付与した舗装であっても夏季の日中には路面温度が相当程度高くなり、またその結果、保持した水の蒸発速度が大きくなるため、気化熱による冷却効果の持続性も低いことが判った。
本発明の目的は、以上のような従来技術の問題点に鑑み、建物や舗装などの材料として汎用的に利用できる保水性資材であって、ヒートアイランド現象の軽減に有効な機能を有する資材を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような資材を効率的且つ安定して製造することができる製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような資材を効率的且つ安定して製造することができる製造方法を提供することにある。
本発明者らは、従来、雨水などを透過させることを目的として使用されている多孔質ブロック体（多孔質コンクリートなど）に着目し、これを従来の利用形態とは全く逆に、保水体として利用できるのではないかという着想を得た。そして、このような着想のもとに詳細な検討を行ったところ、コンクリートや他の水和硬化物などからなる多孔質ブロック体に保水材を注入し、その連続空隙（連続開気孔）内に保水材を保持させたブロックは、建物や舗装などの材料として汎用的に利用でき、しかも、高い保水性能とヒートアイランド現象の抑制に有効な特有の機能を有していることが判った。すなわち、この保水性ブロックは、あらゆる対象・場所に適用できるという利点があることに加えて、(1)建物の屋上や外壁面などに設置した場合、保持した水の気化熱による冷却作用に加えて、連続空隙内に水を保持した多孔質体が建物を覆う高性能な断熱材として機能するため、日射などによる建物の温度上昇を効果的に抑えることができる、(2)路面などに舗装（被覆）材として設置した場合、従来の保水性アスファルト舗装に較べて、舗装面の温度上昇を抑えることができるとともに、保持した水の気化熱による冷却作用を長時間持続させることができる、というヒートアイランド現象の軽減に有効な特有の機能を発揮できることが判った。
さらに、以上のような保水性ブロックのなかでも、特定の水和硬化ブロック体に対して特定の保水材組成物を注入したものが、特に保水性能とブロック強度の両面で優れた性能を有し、最も好適な保水性ブロックが得られることが判った。
さらに、以上のような保水性ブロックのなかでも、特定の水和硬化ブロック体に対して特定の保水材組成物を注入したものが、特に保水性能とブロック強度の両面で優れた性能を有し、最も好適な保水性ブロックが得られることが判った。
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］建物の屋上の床部若しくは建物の外壁面に設置され又は舗装材として設置される保水性ブロックであって、連続空隙を有するブロック体の前記連続空隙内に保水材が保持され、該保水材は少なくとも、粉末粒子間で保水を行う無機粉末とその結合材とを含む保水性ブロックであり、
前記保水材は、保水材組成物の水スラリーをブロック体に含浸させることにより、その連続空隙内に注入されたものであり、
前記ブロック体が製鋼スラグを骨材とする無機粒子の水和硬化体であり、
該水和硬化体は、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とする製鋼スラグと、水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材とを水の存在下で混練し、水和反応により硬化させた硬化体であって、結合材の単位量が７０ｋｇ／ｍ３以上、連続空隙率が５〜４０体積％の硬化体であることを特徴とする保水性ブロック。
［1］建物の屋上の床部若しくは建物の外壁面に設置され又は舗装材として設置される保水性ブロックであって、連続空隙を有するブロック体の前記連続空隙内に保水材が保持され、該保水材は少なくとも、粉末粒子間で保水を行う無機粉末とその結合材とを含む保水性ブロックであり、
前記保水材は、保水材組成物の水スラリーをブロック体に含浸させることにより、その連続空隙内に注入されたものであり、
前記ブロック体が製鋼スラグを骨材とする無機粒子の水和硬化体であり、
該水和硬化体は、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とする製鋼スラグと、水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材とを水の存在下で混練し、水和反応により硬化させた硬化体であって、結合材の単位量が７０ｋｇ／ｍ３以上、連続空隙率が５〜４０体積％の硬化体であることを特徴とする保水性ブロック。
［2］上記［1］の保水性ブロックにおいて、連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする保水性ブロック。
［3］上記［1］の保水性ブロックにおいて、連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする保水性ブロック。
［3］上記［1］の保水性ブロックにおいて、連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする保水性ブロック。
［4］上記［1］の保水性ブロックにおいて、連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする保水性ブロック。
［5］上記［1］のいずれかの保水性ブロックにおいて、連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする保水性ブロック。
［5］上記［1］のいずれかの保水性ブロックにおいて、連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする保水性ブロック。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの保水性ブロックの製造方法であって、
連続空隙を有するブロック体に、保水材組成物の水スラリーを含浸させることにより、連続空隙内に保水材組成物を注入することを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
［7］上記［6］の製造方法において、ブロック体に減圧雰囲気下において保水材組成物の水スラリーを含浸させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
［8］上記［6］の製造方法において、ブロック体を保水材組成物の水スラリーに浸漬することにより、水スラリーを含浸させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
連続空隙を有するブロック体に、保水材組成物の水スラリーを含浸させることにより、連続空隙内に保水材組成物を注入することを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
［7］上記［6］の製造方法において、ブロック体に減圧雰囲気下において保水材組成物の水スラリーを含浸させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
［8］上記［6］の製造方法において、ブロック体を保水材組成物の水スラリーに浸漬することにより、水スラリーを含浸させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
本発明の保水性ブロックは、建物や路面被覆などの材料として汎用的に利用でき、しかも、高い保水性能とヒートアイランド現象の抑制に有効な特有の機能を有している。すなわち、例えば、この保水性ブロックを建物の屋上や外壁などに設置した場合には、保持した水の気化熱による冷却作用に加えて、連続空隙内に水を保持した多孔質体が建物を覆う高性能な断熱材として機能するため、日射などによる建物の温度上昇を効果的に抑えることができ、一方、路面などに舗装（被覆）材として設置した場合には、従来の保水性アスファルト舗装に較べて、舗装面の温度上昇を抑えることができるとともに、保持した水の気化熱による冷却作用を長時間持続させることができる。このため、本発明の保水性ブロックは、ヒートアイランド現象を軽減できる土木用、建築用資材などとして広く利用することができる。
また、本発明の製造方法によれば、上記のような保水ブロックを効率的且つ安定して製造することができる。
また、本発明の製造方法によれば、上記のような保水ブロックを効率的且つ安定して製造することができる。
本発明の保水性ブロックは、連続空隙（連続開気孔）を有するブロック体の前記連続空隙内に保水材が保持され、この保水材は少なくとも、粉末粒子間で保水を行う無機粉末とその結合材とを含むものである。
前記ブロック体は、無機粒子を主原料として得られ、内部に連続空隙を有するものであれば種類は問わないが、強度やコストなどの面からは、コンクリートや他の水和硬化物からなる多孔質水和硬化体が好ましい。また、その他に無機粒子の炭酸固化体、多孔質セラミック体などでもよい。
ブロック体の連続空隙率は、５〜４０体積％、より好ましくは１０〜３０体積％程度が適当である。連続空隙率が５体積％未満では保水性能が十分でなく、一方、４０体積％を超えるとブロック体の強度や耐久性に問題を生じる恐れがある。
なお、連続空隙率とは、「（社）日本コンクリート工学協会 ポーラスコンクリートの設計・施工法の確立に関する研究委員会 報告書」（２００３年５月）ｐ１７９に記載された「ポーラスコンクリートの空隙率試験方法（案）」により測定されるものとする。
前記ブロック体は、無機粒子を主原料として得られ、内部に連続空隙を有するものであれば種類は問わないが、強度やコストなどの面からは、コンクリートや他の水和硬化物からなる多孔質水和硬化体が好ましい。また、その他に無機粒子の炭酸固化体、多孔質セラミック体などでもよい。
ブロック体の連続空隙率は、５〜４０体積％、より好ましくは１０〜３０体積％程度が適当である。連続空隙率が５体積％未満では保水性能が十分でなく、一方、４０体積％を超えるとブロック体の強度や耐久性に問題を生じる恐れがある。
なお、連続空隙率とは、「（社）日本コンクリート工学協会 ポーラスコンクリートの設計・施工法の確立に関する研究委員会 報告書」（２００３年５月）ｐ１７９に記載された「ポーラスコンクリートの空隙率試験方法（案）」により測定されるものとする。
炭酸固化体とは、ＣａＯなどの未炭酸化Ｃａを含有する原料粒子（無機粒子）の充填層を水分の存在下で炭酸ガスと接触させ（通常、充填層に炭酸ガス又は炭酸ガス含有ガスを吹き込む）、未炭酸化Ｃａの炭酸化で生成した炭酸カルシウムをバインダーとして充填層全体を固結させたものである。この炭酸固化体の内部には、炭酸カルシウムで結合された原料粒子間の隙間によって微細な連続空隙（連続開気孔）が形成される。未炭酸化Ｃａを含有する原料粒子としては、例えば、鉄鋼スラグ（高炉スラグ、製鋼スラグなど）やコンクリート廃材など任意の材料が利用できるが、入手の容易性などの面からは鉄鋼スラグが特に好ましい。
前記多孔質水和硬化体の代表例は多孔質コンクリート体であり、従来では、雨水などの水を透過させることを目的として使用されてきたコンクリート硬化体である。この多孔質コンクリート体は、比較的粗い骨材をセメント（結合材）で結合することにより、内部に連続空隙（連続開気孔）が形成されるようにしたものである。
また、本発明で用いるブロック体としては、多孔質水和硬化体のなかでも、比較的粗い製鋼スラグを骨材とする水和硬化体が好ましく、そのなかでも特に、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とする製鋼スラグと、水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材とを水の存在下で混練し、水和反応により硬化させた硬化体であって、結合材の単位量が７０ｋｇ／ｍ３以上、連続空隙率が５〜４０体積％である硬化体が好ましい。この硬化体は、大量入手可能で比較的安価な材料である製鋼スラグを原料の一部として用いることができ、且つ本発明のブロック体に好適な強度と連続空隙を有しているので、特に好ましい。この硬化体の好ましい形態などについては、後に詳述する。
また、本発明で用いるブロック体としては、多孔質水和硬化体のなかでも、比較的粗い製鋼スラグを骨材とする水和硬化体が好ましく、そのなかでも特に、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とする製鋼スラグと、水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材とを水の存在下で混練し、水和反応により硬化させた硬化体であって、結合材の単位量が７０ｋｇ／ｍ３以上、連続空隙率が５〜４０体積％である硬化体が好ましい。この硬化体は、大量入手可能で比較的安価な材料である製鋼スラグを原料の一部として用いることができ、且つ本発明のブロック体に好適な強度と連続空隙を有しているので、特に好ましい。この硬化体の好ましい形態などについては、後に詳述する。
ブロック体の連続空隙内に保持される保水材は、少なくとも粉末粒子間で保水を行う無機粉末とその結合材とを含むものであればよい。この保水材は、連続空隙内において結合材が無機粉末を軽度に結合・固定し、この無機粉末の粒子間の空隙に水が保持されることで保水機能が発揮される。通常、連続空隙内に保水材を保持させるには、保水材組成物の水スラリーをブロック体に含浸させ、連続空隙内に保水材を注入する。したがって、この場合の連続空隙内に保持される保水材は、水スラリーの硬化物と言ってよい。この硬化物は、水スラリーの水が存在していた部分（無機粉末の粒子間の空隙）が保水機能を担うことになる。
また、連続空隙内に保持される保水材を構成する上記結合材には、保水材組成物に元々含まれる結合材成分（例えば、セメント）やアルカリ刺激剤などのような硬化促進剤のほかに、注入後に生成した結合材成分も含まれる。例えば、保水材組成物にアルカリ刺激剤が含まれる場合には、上記結合材には、アルカリ刺激剤のほか、アルカリ刺激により無機粉末成分などから生じた結合材成分も含まれる。
また、連続空隙内に保持される保水材を構成する上記結合材には、保水材組成物に元々含まれる結合材成分（例えば、セメント）やアルカリ刺激剤などのような硬化促進剤のほかに、注入後に生成した結合材成分も含まれる。例えば、保水材組成物にアルカリ刺激剤が含まれる場合には、上記結合材には、アルカリ刺激剤のほか、アルカリ刺激により無機粉末成分などから生じた結合材成分も含まれる。
保水材（組成物）を構成する無機粉末としては、粉末粒子間で保水用の空隙が形成できるものであればよいが、そのなかでも非水和反応性または弱水和反応性のものが好ましい。例えば、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、粘土、シルトなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
また、保水材を構成する結合材のうち保水材組成物中に配合する結合材としては、各種セメント、樹脂、高炉水砕スラグ微粉末などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。また、無機粉末がポゾラン反応性又は潜在水硬性を有するものである場合には、結合材としてアルカリ刺激剤を用いることもできる。このアルカリ刺激剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
保水材の注入量に特に制限はないが、保水材を水スラリーとしてブロック体に含浸させる場合には、ブロック体の質量（保水材の注入前の質量）に対する水スラリーの割合で５〜３０質量％程度が好ましい。保水材の注入量が５質量％未満では保水効果が小さく、一方、３０質量％を超えるとブロックとしての強度が低下しやすい。
また、保水材を構成する結合材のうち保水材組成物中に配合する結合材としては、各種セメント、樹脂、高炉水砕スラグ微粉末などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。また、無機粉末がポゾラン反応性又は潜在水硬性を有するものである場合には、結合材としてアルカリ刺激剤を用いることもできる。このアルカリ刺激剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
保水材の注入量に特に制限はないが、保水材を水スラリーとしてブロック体に含浸させる場合には、ブロック体の質量（保水材の注入前の質量）に対する水スラリーの割合で５〜３０質量％程度が好ましい。保水材の注入量が５質量％未満では保水効果が小さく、一方、３０質量％を超えるとブロックとしての強度が低下しやすい。
また、保水材組成物の水スラリーをブロック体に含浸させて保水性ブロックを得る場合、保水材組成物としては、特に以下のものが保水性能に優れ、しかも保水性能が劣化しにくいので好ましい。
（イ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合した保水材組成物。
（ロ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合した保水材組成物。
（ハ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合した保水材組成物。
（ニ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合した保水材組成物。
（イ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合した保水材組成物。
（ロ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合した保水材組成物。
（ハ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合した保水材組成物。
（ニ）４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合した保水材組成物。
以上の保水材組成物において、保水材の主剤である無機粉末は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有することが必要であり、これよりも粗い粒度分布では、保水材組成物を水スラリーにした際に材料（保水材組成物）の分離が起こりやすく、また、水スラリーをブロック体に含浸させる際に目詰まりを起こして注入に支障をきたすなどの問題を生じやすい。
上記保水材組成物（イ）及び（ロ）において、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末は、それ自身の反応性はほとんどなく、水を保持する空隙を粉末粒子間に形成することにより、保水性を発現する。この無機粉末は、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3の合計量が５０質量％未満では、粉末粒子間に水を保持する空隙を安定して形成することができず、十分な保水性能が得られにくい。
上記保水材組成物（イ）及び（ロ）において、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末は、それ自身の反応性はほとんどなく、水を保持する空隙を粉末粒子間に形成することにより、保水性を発現する。この無機粉末は、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3の合計量が５０質量％未満では、粉末粒子間に水を保持する空隙を安定して形成することができず、十分な保水性能が得られにくい。
ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末としては、例えば、珪砂、珪砂粉、珪石粉、シリカヒュームなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。但し、これらに限定されるものではなく、成分としてＳｉＯ2を含有するものであれば問題なく使用できる。
ＣａＣＯ3を５０質量％以上含む無機粉末としては、例えば、炭酸カルシウム、石灰石粉などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。但し、これらに限定されるものではなく、成分としてＣａＣＯ3を含有するものであれば問題なく使用できる。
また、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末は、所定の粒径を満足するものであれば、例えば、砂、粘土、石炭灰等の無機成分を含んでいてもよい。
ＣａＣＯ3を５０質量％以上含む無機粉末としては、例えば、炭酸カルシウム、石灰石粉などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。但し、これらに限定されるものではなく、成分としてＣａＣＯ3を含有するものであれば問題なく使用できる。
また、ＳｉＯ2又は／及びＣａＣＯ3を合計で５０質量％以上含む無機粉末は、所定の粒径を満足するものであれば、例えば、砂、粘土、石炭灰等の無機成分を含んでいてもよい。
上記無機粉末に対して、必要に応じて、高炉水砕スラグを配合することができ、この高炉水砕スラグを配合することにより、高炉水砕スラグがＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｈ2Ｏの構造となり、硬化体の微細空隙の形成が促進される。高炉水砕スラグとしては、水砕後所定の粒径以下に粉砕したものや、それに石膏を所定量加えた高炉スラグ微粉末、水砕スラグ磁選工程で集塵粉として集められたスラグ粉末などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
高炉水砕スラグは、製造時にすでに粒状化しているため、そのまま使用してもよい。また、高炉セメントなどに用いられる高炉水砕スラグを粉砕した高炉水砕スラグ微粉末は、平均粒径１０μｍ以下程度の微粉であるため、好適に使用できる。
高炉水砕スラグは、製造時にすでに粒状化しているため、そのまま使用してもよい。また、高炉セメントなどに用いられる高炉水砕スラグを粉砕した高炉水砕スラグ微粉末は、平均粒径１０μｍ以下程度の微粉であるため、好適に使用できる。
高炉水砕スラグを配合する場合、無機粉末と高炉水砕スラグの混合物中での無機粉末の割合を７０〜９９．９５質量％、好ましくは８５〜９９．９５質量％、より好ましくは９０〜９９．９５質量％とし、高炉水砕スラグの割合を０．０５〜３０質量％、好ましくは０．０５〜１５質量％、より好ましくは０．０５〜１０質量％とする。混合物中における高炉水砕スラグの割合が３０質量％を超えると、固化反応が進行し過ぎて平均気孔（空隙）径の低下を招き易くなり、吸水性能が低下する。また、ある程度の吸水量が確保できた場合でも、連続空隙（開気孔）に吸収された水は加熱されても短時間で放出されず、冷却効果が小さくなる。一方、高炉水砕スラグの割合が０．０５質量％未満では、高炉水砕スラグを添加することによる効果が十分に得られない。
上記保水材組成物（ハ）及び（ニ）において、非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機質粉末は、アルカリ刺激剤及び／又はセメントを加えることでＣａ−Ｓｉ−Ｈ間の反応が進み、微細な連続空隙（開気孔）の増大に寄与する。この無機粉末は、非晶質ＳｉＯ2が５０質量％未満では、上記作用による微細な連続空隙（開気孔）の形成が不十分であり、十分な保水性能が得られない。
非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末としては、例えば、石炭火力発電所から発生するクリンカーアッシュ等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、成分として非晶質ＳｉＯ2を含むものであれば問題なく使用できる。
非晶質ＳｉＯ2を５０質量％以上含む無機粉末としては、例えば、石炭火力発電所から発生するクリンカーアッシュ等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、成分として非晶質ＳｉＯ2を含むものであれば問題なく使用できる。
次に、結合材については、上記保水材組成物（イ）及び（ロ）では、無機粉末１００質量部又は無機粉末＋高炉水砕スラグの混合物１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部、好ましくは５〜３０質量部、より好ましくは１０〜２５質量部配合する。
セメントは水を加えると反応が進み粒径が変化するが、セメントは一般に平均粒径５μｍ程度の微粉であるため、そのまま使用しても、ブロック体に含浸させる際に目詰まりなどを生じる恐れはない。
セメントは水を加えると反応が進み粒径が変化するが、セメントは一般に平均粒径５μｍ程度の微粉であるため、そのまま使用しても、ブロック体に含浸させる際に目詰まりなどを生じる恐れはない。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、速硬セメント、超速硬セメント、高炉セメントなど挙げられ、これらの１種以上を使用することができる。
セメントの配合量が１質量部未満では、水和反応が不十分であるため、ブロック体の連続空隙内で無機粉末や高炉水砕スラグを結合・固定するための強度がほとんど発現せず、一方、３５質量部を超えると、セメント量が多すぎて無機粉末や高炉水砕スラグによって形成される空隙を閉塞させてしまう。
セメントの配合量が１質量部未満では、水和反応が不十分であるため、ブロック体の連続空隙内で無機粉末や高炉水砕スラグを結合・固定するための強度がほとんど発現せず、一方、３５質量部を超えると、セメント量が多すぎて無機粉末や高炉水砕スラグによって形成される空隙を閉塞させてしまう。
また、上記保水材組成物（ハ）及び（ニ）では、無機粉末１００質量部又は無機粉末＋高炉水砕スラグの混合物１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部、好ましくは５〜３０質量部、より好ましくは１０〜２５質量部配合する。
アルカリ刺激剤も水を加えると反応が進み、粒径が変化するが、アルカリ刺激剤として使用される物の多くは水溶性であり、工業用の消石灰や水酸化マグネシウムも最大粒径１００μｍ以下、平均粒径５μｍ以下であるため、そのまま使用しても、ブロック体に含浸させる際に目詰まりなどを生じる恐れはない。また、セメントについても上述したとおりであり、問題はない。
アルカリ刺激剤も水を加えると反応が進み、粒径が変化するが、アルカリ刺激剤として使用される物の多くは水溶性であり、工業用の消石灰や水酸化マグネシウムも最大粒径１００μｍ以下、平均粒径５μｍ以下であるため、そのまま使用しても、ブロック体に含浸させる際に目詰まりなどを生じる恐れはない。また、セメントについても上述したとおりであり、問題はない。
アルカリ刺激剤は、非晶質ＳｉＯ2や高炉水砕スラグをポゾラン反応、潜在水硬性により自己硬化させる機能を有するものであり、このような機能を有するものであれば特に種類は問わないが、経済性や入手容易性からして、水酸化ナトリウムに代表されるアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウムや酸化カルシウムに代表されるアルカリ土類金属の水酸化物及び酸化物を用いることができる。なお、セメントは、それ自体が固化材として機能するが、アルカリ刺激剤としての機能も有している。セメントとしては、上述した各種セメントのうちの１種以上を使用することができる。
アルカリ刺激剤又は／及びセメントの配合量が１質量部未満では、アルカリ刺激反応や水和反応が不十分であるため、ブロック体の連続空隙内で無機粉末や高炉水砕スラグを結合・固定するための強度がほとんど発現せず、一方、３５質量部を超えると、アルカリ刺激反応や水和反応が過剰になるため、無機粉末や高炉水砕スラグによって形成される空隙を閉塞させてしまう。
アルカリ刺激剤又は／及びセメントの配合量が１質量部未満では、アルカリ刺激反応や水和反応が不十分であるため、ブロック体の連続空隙内で無機粉末や高炉水砕スラグを結合・固定するための強度がほとんど発現せず、一方、３５質量部を超えると、アルカリ刺激反応や水和反応が過剰になるため、無機粉末や高炉水砕スラグによって形成される空隙を閉塞させてしまう。
保水材組成物には、以上述べた構成成分に加えて、シルトや粘土などの他の無機粒子を配合してもよいが、無機粉末に要求される粒度と同様に、粒径４２５μｍ以下の割合が６０質量％以上のものであることが必要である。
以上のような保水材組成物は、吸水性能、保水性能に優れ、しかもブロック体に含浸させた後には、その性能低下が小さいという特徴がある。
この保水材組成物をブロック体の連続空隙に保持させるには、保水材組成物に水を加えて水スラリーとし、これをブロック体に含浸させることにより、保水材を連続空隙内に注入する。水スラリーは、通常、保水材組成物の１００質量部に対して水を５０〜３５０質量部程度加えたものであるが、添加水の最適範囲は保水材組成物の粒度分布によって異なるため、水の添加量は保水材組成物の粒度分布に応じて５０〜３５０質量部程度の範囲で適宜選択すればよい。
以上のような保水材組成物は、吸水性能、保水性能に優れ、しかもブロック体に含浸させた後には、その性能低下が小さいという特徴がある。
この保水材組成物をブロック体の連続空隙に保持させるには、保水材組成物に水を加えて水スラリーとし、これをブロック体に含浸させることにより、保水材を連続空隙内に注入する。水スラリーは、通常、保水材組成物の１００質量部に対して水を５０〜３５０質量部程度加えたものであるが、添加水の最適範囲は保水材組成物の粒度分布によって異なるため、水の添加量は保水材組成物の粒度分布に応じて５０〜３５０質量部程度の範囲で適宜選択すればよい。
次に、本発明で用いるブロック体として好適な、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とする製鋼スラグと、水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材とを水の存在下で混練し、水和反応により硬化させた硬化体であって、結合材の単位量が７０ｋｇ／ｍ３以上、空隙率が５〜４０体積％の硬化体について説明する。
この硬化体において、骨材となる製鋼スラグとして、１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とするものを用いるのは、それよりも粒度分布が小さい製鋼スラグでは、ブロック体内部の空隙径が小さくなり、十分な保水性が得られにくくなるからである。また、このような観点からは、好ましくは２．５ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体としたもの、より好ましくは５ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体としたものが望ましい。
この硬化体において、骨材となる製鋼スラグとして、１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とするものを用いるのは、それよりも粒度分布が小さい製鋼スラグでは、ブロック体内部の空隙径が小さくなり、十分な保水性が得られにくくなるからである。また、このような観点からは、好ましくは２．５ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体としたもの、より好ましくは５ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体としたものが望ましい。
なお、１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを「主体とする」としたのは、硬化体の強度向上、ペーストのダレ落ち防止、乾燥収縮の低減など面で、１．２ｍｍのふるいを通過する製鋼スラグが少量含まれていた方が有利な場合があるからである。この場合、１．２ｍｍのふるいを通過する製鋼スラグの割合は、１．２ｍｍのふるいに留まる製鋼スラグの１０％以下（質量比）とすることが好ましい。
製鋼スラグの最大粒径は用途に応じた径であればよく特に限定しないが、一般的には１３〜４０ｍｍ以下であり、さらに、製造しようとする硬化体のブロックの縦、横、高さ、直径等の中の最短長さの１／３以下が好ましい。
製鋼スラグの最大粒径は用途に応じた径であればよく特に限定しないが、一般的には１３〜４０ｍｍ以下であり、さらに、製造しようとする硬化体のブロックの縦、横、高さ、直径等の中の最短長さの１／３以下が好ましい。
水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材は、水和反応により上記製鋼スラグを結合するために用いる。結合材が粒径０．１ｍｍを超える場合には、十分な結合力が得られない。結合材としては、各種セメント、高炉スラグ微粉末などの１種以上を用いることができ、さらに、フライアッシュやアルカリ土類金属酸化物又は／及び水酸化物の１種以上を加えてもよい。
高炉スラグ微粉末は潜在水硬性を有する粉体であり、これを結合材として用いた場合には、製鋼スラグによりアルカリ刺激を受けることで効率的に水和反応が生じ、高い結合作用を発揮する。また、高炉スラグ微粉末と製鋼スラグ中のｆｒｅｅ−ＣａＯが反応し、製鋼スラグの水和膨張を効果的に抑制することができるので、硬化体の経時的な破損を防止することができる。このように高炉スラグ微粉末は、結合材として優れた効果を発揮するから、結合材として高炉スラグ微粉末を単独で用いても十分な効果を得ることができる。高炉スラグ微粉末としては、JIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」を特に好ましく用いることができる。
高炉スラグ微粉末は潜在水硬性を有する粉体であり、これを結合材として用いた場合には、製鋼スラグによりアルカリ刺激を受けることで効率的に水和反応が生じ、高い結合作用を発揮する。また、高炉スラグ微粉末と製鋼スラグ中のｆｒｅｅ−ＣａＯが反応し、製鋼スラグの水和膨張を効果的に抑制することができるので、硬化体の経時的な破損を防止することができる。このように高炉スラグ微粉末は、結合材として優れた効果を発揮するから、結合材として高炉スラグ微粉末を単独で用いても十分な効果を得ることができる。高炉スラグ微粉末としては、JIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」を特に好ましく用いることができる。
セメントしては、ポルトランドセメント（JIS R 5210）、高炉セメント（JIS R 5211）、シリカセメント（JIS R 5212）、フライアッシュセメント（JIS R
5213）、エコセメント（JIS R 5214）などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。これらのなかで高炉セメントは、上記高炉スラグ微粉末が含まれており、これが上記のような高い結合効果と破損防止効果を発揮するため、結合材として高炉セメントを単独で用いても十分な効果を得ることができる。高炉セメントとしては、JIS
R 5211「高炉セメント」に記載されているＡ種、Ｂ種、Ｃ種のいずれも使用することができる。他のセメントも水硬性を発揮し、効率的に水和反応が生じて結合作用を発揮することができるので、結合材として用いることができるが、製鋼スラグの水和膨張を抑制することができないため、単独で用いた場合には、硬化体の経時的な破損が生じるおそれがある。このため、結合材として高炉セメント以外の各種セメントを用いる場合には、製鋼スラグの水和膨張を抑制する成分とともに用いることが好ましい。
5213）、エコセメント（JIS R 5214）などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。これらのなかで高炉セメントは、上記高炉スラグ微粉末が含まれており、これが上記のような高い結合効果と破損防止効果を発揮するため、結合材として高炉セメントを単独で用いても十分な効果を得ることができる。高炉セメントとしては、JIS
R 5211「高炉セメント」に記載されているＡ種、Ｂ種、Ｃ種のいずれも使用することができる。他のセメントも水硬性を発揮し、効率的に水和反応が生じて結合作用を発揮することができるので、結合材として用いることができるが、製鋼スラグの水和膨張を抑制することができないため、単独で用いた場合には、硬化体の経時的な破損が生じるおそれがある。このため、結合材として高炉セメント以外の各種セメントを用いる場合には、製鋼スラグの水和膨張を抑制する成分とともに用いることが好ましい。
結合材として高炉スラグ微粉末及び各種セメントを用いる場合のいずれも、結合材として、さらにフライアッシュを含有させることができる。フライアッシュを用いる場合には、フライアッシュが製鋼スラグ中のＣａ成分と効率的に反応し、フライアッシュのポゾラン反応が進行し、好ましい効果を奏することができる。また、フライアッシュは製鋼スラグの中のｆｒｅｅ−ＣａＯと反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制することができる。したがって、フライアッシュは、高炉セメント以外の各種セメントと併用することにより大きな効果を発揮することができる。フライアッシュとしてはJIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」を用いることができ、これに加えて、原粉および加圧流動床灰の使用も可能である。
結合材として高炉スラグ微粉末を用いる場合には、さらに、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、および各種セメントから選択される１種以上を含んでもよい。これらは高炉スラグ微粉末が有する潜在水硬性を発現させることができ、製鋼スラグのアルカリ刺激だけでは不足する場合に有効である。これらの量は特に限定しないが、高炉スラグ微粉末に対して１質量％未満ではアルカリ刺激の効果が小さいため１質量％以上が好ましい。また、これらを４０質量％を超えて配合してもアルカリ刺激効果が飽和し不経済となるため、４０質量％以下が好ましい。ただし、各種セメントは、高炉スラグ微粉末に対するアルカリ刺激だけでなく、セメント自体の水硬性を発揮するため、圧縮強度を向上させる機能を有し、４０質量％を超えても圧縮強度を増加させる効果を有する。
以上述べた点から、結合材として好適な材料として、以下のようなものを挙げることができる。
（1）高炉スラグ微粉末
（2）高炉セメント
（3）高炉スラグ微粉末＋フライアッシュ
（4）高炉スラグ微粉末＋各種セメント
（5）高炉スラグ微粉末＋各種セメント＋フライアッシュ
（6）各種セメント＋フライアッシュ
（7）高炉スラグ微粉末＋アルカリ土類金属酸化物又は／及び水酸化物
（8）高炉スラグ微粉末＋フライアッシュ＋アルカリ土類金属酸化物又は／及び水酸化物
（9）高炉スラグ微粉末＋フライアッシュ＋アルカリ土類金属酸化物又は／及び水酸化物＋各種セメント
なお、上記の各種セメントとは、先に挙げたセメントの１種以上をいう。
（1）高炉スラグ微粉末
（2）高炉セメント
（3）高炉スラグ微粉末＋フライアッシュ
（4）高炉スラグ微粉末＋各種セメント
（5）高炉スラグ微粉末＋各種セメント＋フライアッシュ
（6）各種セメント＋フライアッシュ
（7）高炉スラグ微粉末＋アルカリ土類金属酸化物又は／及び水酸化物
（8）高炉スラグ微粉末＋フライアッシュ＋アルカリ土類金属酸化物又は／及び水酸化物
（9）高炉スラグ微粉末＋フライアッシュ＋アルカリ土類金属酸化物又は／及び水酸化物＋各種セメント
なお、上記の各種セメントとは、先に挙げたセメントの１種以上をいう。
結合材の単位量を７０ｋｇ／ｍ３以上としたのは、７０ｋｇ／ｍ３未満では、結合材の量が少なすぎてブロック体として必要な圧縮強度である１０Ｎ／ｍｍ２以上の硬化体が得られないためである。一方、結合材の単位量が多くなりすぎると５体積％以上の連続空隙率を確保することが困難となる。５体積％以上の連続空隙率を確保できる単位量の上限は結合材の種類によって変化するが、３８０ｋｇ／ｍ３程度が事実上の上限となる。
連続空隙率を５〜４０体積％としたのは、連続空隙率が５体積％未満では保水性能が十分でなく、一方、４０体積％超では粗粒の製鋼スラグの形状を複雑にしないと製鋼スラグの実績率を小さくすることができず製造することが困難であり、また、製造することができたとしても必要な圧縮強度が得られないからである。なお、実績率とは、JIS A 1104「骨材の単位容積質量および実績率試験方法」により測定される実績率をいう。
連続空隙率を５〜４０体積％としたのは、連続空隙率が５体積％未満では保水性能が十分でなく、一方、４０体積％超では粗粒の製鋼スラグの形状を複雑にしないと製鋼スラグの実績率を小さくすることができず製造することが困難であり、また、製造することができたとしても必要な圧縮強度が得られないからである。なお、実績率とは、JIS A 1104「骨材の単位容積質量および実績率試験方法」により測定される実績率をいう。
以上のような硬化体を製造するに際して、水の量は特に制限がなく、作業性及び硬化後の特性等を考慮して適宜添加すればよいが、結合材の粉体量に対する比率（水粉体比）で２０〜３０％程度が好ましい。
通常の硬化体の製造では、上記結合材と水によりペーストを作り、このペーストと粗粒の製鋼スラグを混練する。この際、結合材と水とからなるペーストの体積ａと粗粒の製鋼スラグの体積ｂとの比率ａ／ｂは０．０８以上とすることが好ましい。この比率ａ／ｂが０．０８未満ではペースト分が少なすぎて、空隙率は高くなるものの、ブロックとして必要な圧縮強度である１０Ｎ／ｍｍ２以上の硬化体が得られにくい。この比率の上限は特に規定しないが、５体積％以上の連続空隙率を確保することができる値が事実上の上限となる。結合材の種類や水との割合等によって５体積％以上の連続空隙率を確保できる比率ａ／ｂの上限は変化するが、どのような条件であっても０．７は超えない。なお、上記ペーストには数％程度の空気が含まれていてもよい。
上記混練物を型枠などに充填し、一定時間養生することで、水和硬化体が得られる。
通常の硬化体の製造では、上記結合材と水によりペーストを作り、このペーストと粗粒の製鋼スラグを混練する。この際、結合材と水とからなるペーストの体積ａと粗粒の製鋼スラグの体積ｂとの比率ａ／ｂは０．０８以上とすることが好ましい。この比率ａ／ｂが０．０８未満ではペースト分が少なすぎて、空隙率は高くなるものの、ブロックとして必要な圧縮強度である１０Ｎ／ｍｍ２以上の硬化体が得られにくい。この比率の上限は特に規定しないが、５体積％以上の連続空隙率を確保することができる値が事実上の上限となる。結合材の種類や水との割合等によって５体積％以上の連続空隙率を確保できる比率ａ／ｂの上限は変化するが、どのような条件であっても０．７は超えない。なお、上記ペーストには数％程度の空気が含まれていてもよい。
上記混練物を型枠などに充填し、一定時間養生することで、水和硬化体が得られる。
以上の述べたブロック体とこれに注入する保水材組成物の好ましい条件からして、本発明の保水性ブロックの最適な形態は、ブロック体として、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とする製鋼スラグと、水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材とを水の存在下で混練し、水和反応により硬化させた硬化体であって、結合材の単位量が７０ｋｇ／ｍ３以上、空隙率が５〜４０体積％の硬化体を用い、このブロック体に対して、さきに挙げた保水材組成物（イ）〜（ニ）のいずれかの水スラリーを含浸させることにより、連続空隙内に保水材を注入したものである。
本発明の保水性ブロックは任意な方法で製造することができるが、通常は、以下のようにして製造する。すなわち、保水材組成物に水を加えて水スラリーとしたものを、連続空隙を有するブロック体に含浸させ、連続空隙内に保水材組成物を注入する。しかる後、ブロック体を養生させ、必要に応じて乾燥させることにより、保水性ブロックを得ることができる。
ブロック体に対する水スラリーの含浸（注入）は大気圧下で行ってもよいが、所定の減圧雰囲気下で行えば、より円滑且つ短時間で含浸処理を行うことができる。
また、ブロック体に水スラリーを含浸（注入）させる方法は任意であり、ブロック体に水スラリーを散布する方法のほかに、例えば、ブロック体を水スラリー中に浸漬してもよい。
ブロック体に対する水スラリーの含浸（注入）は大気圧下で行ってもよいが、所定の減圧雰囲気下で行えば、より円滑且つ短時間で含浸処理を行うことができる。
また、ブロック体に水スラリーを含浸（注入）させる方法は任意であり、ブロック体に水スラリーを散布する方法のほかに、例えば、ブロック体を水スラリー中に浸漬してもよい。
本発明の保水性ブロックは、その用途、設置・施工する対象や場所に特別な制約はないが、容易に持ち運びができ、且つ通常のブロックの施工法により設置・施工が可能であるため、いかなる対象や場所においても保水性を有する建築又は土木施工物（保水性構造部）を形成することができる。この建築・土木施工物としては、例えば、(a)オフィスビル、集合住宅、一般住宅などの建物、(b)道路構造物、地下構造物などの土木構造物、(c)道路（歩道なども含む）、広場、運動場などの舗装、(d)擁壁、塀、植栽用構造物（例えば花壇）などの構造物、などをはじめとするあらゆる種類の施工物に及び、これらの資材として用いることができる。また、そのほかに、単体として植栽用ブロックなどの種々の用途にも適用できる。
特に、この保水性ブロックは、建物の屋上や外壁に設置することにより、建物の温度上昇を効果的に抑えることができ、ヒートアイランド現象の抑制に対して有効な手段となり得る。すなわち、この保水性ブロックを建物の屋上や外壁面などに設置した場合、保持した水の気化熱による冷却作用に加えて、連続空隙（開気孔）に水を保持した多孔質体が建物を覆う高性能な断熱材として機能するため、日射などによる建物の温度上昇を効果的に抑えることができる。したがって、本発明の保水性ブロックを建物の屋上又は／及びが外壁に設置することにより、屋上緑化に匹敵する或いはそれ以上の温度上昇の抑制効果が得られる。また、保水性ブロックを屋上に設置する場合には、建物本体の床部に敷き詰めることができるので、普通の屋上の床部として使用することができ、緑化施設のように植栽などによって使用できる屋上スペースが狭められるとう問題もない。
本発明の保水性ブロックを建物の屋上又は／及び外壁に設置する場合、建物本体の屋上床部の上部や壁面の外側に設置する。屋上に設置する場合には、建物本体の屋上床部の上などに固定手段無しで敷設してもよいし、適当な固定手段（固定具、モルタルや接着剤など）で固定して敷設してもよい。また、外壁に設置する場合には、建物本体の外壁面に適当な固定手段（固定具、モルタルや接着剤など）で取付・固定する。
なお、対象となる建物としては、ビルなどの建築物に限らず、あらゆる建造物が含まれる。
なお、対象となる建物としては、ビルなどの建築物に限らず、あらゆる建造物が含まれる。
また、建物の屋上に緑化施設を設ける場合には、その施設用の資材（例えば、土壌を支持する基盤、擁壁、歩道、植栽用ブロックなど）にも適用することができる。
また、設置された保水性ブロックに対して、ごく簡易な手段で人工的な給水を行えば、自然降雨に依存することなく温度上昇の抑制効果が得られる。
以上の点から、本発明の保水性ブロックを屋上又は／及び外壁に設置した建物は、特に夏季の温度上昇が効果的に抑えられ、冷房などのコストも低減できる省エネ効果も期待できる。
また、設置された保水性ブロックに対して、ごく簡易な手段で人工的な給水を行えば、自然降雨に依存することなく温度上昇の抑制効果が得られる。
以上の点から、本発明の保水性ブロックを屋上又は／及び外壁に設置した建物は、特に夏季の温度上昇が効果的に抑えられ、冷房などのコストも低減できる省エネ効果も期待できる。
また、本発明の保水性ブロックを道路や広場などの舗装材（被覆材）として設置した場合には、従来の保水性アスファルト舗装に較べて、舗装面の温度上昇を抑えることができる。これは、アスファルトが黒色であるのに対して、コンクリートなどの水和硬化体は灰色であるため熱を反射しやすいことと、保水材からの水の蒸発との相乗効果によるものと考えられる。また、アスファルトは７０℃程度で軟化が始まるのに対して、ブロック体が水和硬化体などで構成される本発明の保水性ブロックは、それよりもはるかに高い耐熱強度を有している。
さらに、本発明の保水性ブロックを舗装材として設置した場合には、従来の保水性アスファルト舗装に較べて、保持した水の気化熱による冷却作用を長時間持続させることができる。これは、保水性アスファルト舗装の場合には、表面温度が高くなるために保持した水の蒸発速度が早く、冷却作用が比較的短時間で失われてしまうのに対して、上記のように本発明の保水性ブロックは舗装面の表面温度を相対的に低くできるため、保持した水を適度な蒸発速度で蒸発させることができるためであると考えられる。
したがって、本発明の保水性ロックを敷設して構成された舗装は、保水性アスファルト舗装に較べて温度上昇の抑制効果が高い。
したがって、本発明の保水性ロックを敷設して構成された舗装は、保水性アスファルト舗装に較べて温度上昇の抑制効果が高い。
本発明の保水性ブロックを舗装材として用いる場合、例えば、一般の道路や歩道（公園や住宅内の歩道なども含む）、広場、運動場、建物周辺の敷地、工場などの建物内の床、駅プラットホームなど、種々の場所の舗装に適用することができる。
本発明の保水性ブロックの形状は任意であり、プレート状の厚みが小さいものでもよく、形状は用途に応じて適宜選択される。また、植栽用としては、上面などに凹部や溝などを形成したものでもよい。
本発明の保水性ブロックの形状は任意であり、プレート状の厚みが小さいものでもよく、形状は用途に応じて適宜選択される。また、植栽用としては、上面などに凹部や溝などを形成したものでもよい。
［実施例１］
コンクリート又は鉄鋼スラグの水和硬化体からなるブロック体に、表１に示す保水材組成物の水スラリーを含浸させた後、２０℃、湿度６０％の室内で養生し、その後６０℃で７日間蒸気養生した後、６０℃で５日間乾燥し、本発明の保水性ブロックを製造した。なお、蒸気養生を行ったのは、結合材を十分に反応させ、数年間使用後と同じ状態にするためである。
これら保水性ブロックの吸水性能と保水性能を確認するために、以下の手法で吸水質量と質量減少率を求めた。
まず、吸水試験により最大吸水質量と１時間吸水質量を測定した。ここで、１時間吸水質量とは、各ブロックの質量（初期質量）を測定した後に、ブロックの下端から５ｍｍに相当する部分を流水中に浸し、１時間後に質量を測定してブロックの初期質量を差し引いた値の前記初期質量に対する割合（＝［差し引いた値／ブロックの初期質量］×100）であり、１時間の間にブロックが吸収した水量に相当する。また、最大吸水質量とは、上記１時間吸水質量を測定したブロックを、さらに２４時間水中に全体を浸漬保持して吸水させ、吸水後の質量から前記初期質量を差し引いた値の同初期質量に対する割合（＝［差し引いた値／ブロックの初期質量］×100）である。
コンクリート又は鉄鋼スラグの水和硬化体からなるブロック体に、表１に示す保水材組成物の水スラリーを含浸させた後、２０℃、湿度６０％の室内で養生し、その後６０℃で７日間蒸気養生した後、６０℃で５日間乾燥し、本発明の保水性ブロックを製造した。なお、蒸気養生を行ったのは、結合材を十分に反応させ、数年間使用後と同じ状態にするためである。
これら保水性ブロックの吸水性能と保水性能を確認するために、以下の手法で吸水質量と質量減少率を求めた。
まず、吸水試験により最大吸水質量と１時間吸水質量を測定した。ここで、１時間吸水質量とは、各ブロックの質量（初期質量）を測定した後に、ブロックの下端から５ｍｍに相当する部分を流水中に浸し、１時間後に質量を測定してブロックの初期質量を差し引いた値の前記初期質量に対する割合（＝［差し引いた値／ブロックの初期質量］×100）であり、１時間の間にブロックが吸収した水量に相当する。また、最大吸水質量とは、上記１時間吸水質量を測定したブロックを、さらに２４時間水中に全体を浸漬保持して吸水させ、吸水後の質量から前記初期質量を差し引いた値の同初期質量に対する割合（＝［差し引いた値／ブロックの初期質量］×100）である。
また、この最大吸水質量を求めたブロックを６０℃に保持して５日間乾燥させ、乾燥後の質量を測定して前記ブロックの吸水試験実施前の質量を差し引き、乾燥後吸水質量を求めた。この乾燥後吸水質量と前記最大吸水質量とから、質量減少率を下式により求めた。
質量減少率(％)＝[(最大吸水質量−乾燥後吸水質量)／最大吸水質量]×100
以上の吸水性能及び保水性能の測定結果を、保水性ブロックの構成及び製造条件とともに表２に示す。
質量減少率(％)＝[(最大吸水質量−乾燥後吸水質量)／最大吸水質量]×100
以上の吸水性能及び保水性能の測定結果を、保水性ブロックの構成及び製造条件とともに表２に示す。
［実施例２］
以下のような本発明例と比較例の試験体（ブロック）について、表面をハロゲンライト（１３０Ｗ）で加熱し、表面温度の経時変化を調べた。この試験では、各試験体に対して水を２４時間吸水させた後、湿度６０％ＲＨの室内に保持し、３時間経過した時点でハロゲンライトの照射を４時間行い、その後、照射を止めた。この一連の過程での試験体の表面温度の推移を図１に示す。
以下のような本発明例と比較例の試験体（ブロック）について、表面をハロゲンライト（１３０Ｗ）で加熱し、表面温度の経時変化を調べた。この試験では、各試験体に対して水を２４時間吸水させた後、湿度６０％ＲＨの室内に保持し、３時間経過した時点でハロゲンライトの照射を４時間行い、その後、照射を止めた。この一連の過程での試験体の表面温度の推移を図１に示す。
（1）本発明例
表２の発明例２の保水性ブロックに相当するものであり、保水材組成物の水スラリーを３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍのポーラスコンクリートブロック体（連続空隙率２０％）に含浸させ、水スラリーが硬化した後にブロック体表面に付着した硬化物を雑巾で拭って除去したもの。
（2）比較例１
本発明例で用いたポーラスコンクリートブロック体（連続空隙率２０％）であって、保水材組成物の水スラリーを含浸させなかったもの。
（3）比較例２
３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍの開粒度アスファルトのブロック体（連続空隙率２０％）に、本発明例と同じく表１の水スラリーＢを含浸させ、水スラリーが硬化した後にブロック体表面に付着した硬化物を雑巾で拭って除去したもの（保水材の注入率は有効空隙の１００％）。
（4）比較例３
比較例２で用いた開粒度アスファルトのブロック体（連続空隙率２０％）であって、保水材組成物の水スラリーを含浸させなかったもの。
表２の発明例２の保水性ブロックに相当するものであり、保水材組成物の水スラリーを３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍのポーラスコンクリートブロック体（連続空隙率２０％）に含浸させ、水スラリーが硬化した後にブロック体表面に付着した硬化物を雑巾で拭って除去したもの。
（2）比較例１
本発明例で用いたポーラスコンクリートブロック体（連続空隙率２０％）であって、保水材組成物の水スラリーを含浸させなかったもの。
（3）比較例２
３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍの開粒度アスファルトのブロック体（連続空隙率２０％）に、本発明例と同じく表１の水スラリーＢを含浸させ、水スラリーが硬化した後にブロック体表面に付着した硬化物を雑巾で拭って除去したもの（保水材の注入率は有効空隙の１００％）。
（4）比較例３
比較例２で用いた開粒度アスファルトのブロック体（連続空隙率２０％）であって、保水材組成物の水スラリーを含浸させなかったもの。
なお、本発明例と比較例２において、ブロック体表面に付着した水スラリーの硬化物を拭うのは、次のような理由による。すなわち、保水材（硬化後の水スラリー）はアスファルトやポーラスコンクリートとの接着強度が小さいために、舗道などとして使用することにより磨耗し、表面に付着した保水材が直ぐに剥がれてしまう。そこで、実際の使用条件を考慮して、あらかじめ表面に付着した硬化物を雑巾で拭って除去した。
開粒度アスファルトは黒色、ポーラスコンクリートは灰色であり、ポーラスコンクリートはアスファルトよりも熱を反射しやすい。このため比較例１と比較例３を較べた場合、比較例１は比較例３よりも表面温度のピークが７℃低い。一方、本発明例と比較例２を較べると、本発明例は比較例２よりも表面温度のピークが１０℃も低く、上記比較例１と比較例３の温度差よりもさらに温度差が大きい。これは、ポーラスコンクリートの熱の反射と保水材からの水の蒸発の相乗効果によるものと考えられる。
開粒度アスファルトは黒色、ポーラスコンクリートは灰色であり、ポーラスコンクリートはアスファルトよりも熱を反射しやすい。このため比較例１と比較例３を較べた場合、比較例１は比較例３よりも表面温度のピークが７℃低い。一方、本発明例と比較例２を較べると、本発明例は比較例２よりも表面温度のピークが１０℃も低く、上記比較例１と比較例３の温度差よりもさらに温度差が大きい。これは、ポーラスコンクリートの熱の反射と保水材からの水の蒸発の相乗効果によるものと考えられる。
［実施例３］
実施例２と同じ試験体（ブロック）について、ハロゲンライト（１３０Ｗ）による加熱時間を長くして、表面温度の経時変化を調べた。この試験では、各試験体を水を２４時間吸水させた後、湿度６０％ＲＨの室内に保持し、３時間経過した時点でハロゲンライトの照射を開始し、その後、最長で約１８時間にわたって照射を続けた。この一連の過程での試験体の表面温度の推移を図２に示す。
本発明例と比較例２を較べると、本発明例は比較例２よりも表面温度の上昇速度がかなり小さく、冷却効果が長時間持続していることが判る。これは、アスファルトの場合には温度が高くなるため保持した水の蒸発速度が早いのに対して、本発明例では温度を相対的に低くできるため、保持した水を適度な速度で蒸発させることができるためであると考えられる。
また、比較例２，３のアスファルトブロックは、それぞれ試験開始後約８時間、約１８時間でアスファルトが軟化しはじめた。
実施例２と同じ試験体（ブロック）について、ハロゲンライト（１３０Ｗ）による加熱時間を長くして、表面温度の経時変化を調べた。この試験では、各試験体を水を２４時間吸水させた後、湿度６０％ＲＨの室内に保持し、３時間経過した時点でハロゲンライトの照射を開始し、その後、最長で約１８時間にわたって照射を続けた。この一連の過程での試験体の表面温度の推移を図２に示す。
本発明例と比較例２を較べると、本発明例は比較例２よりも表面温度の上昇速度がかなり小さく、冷却効果が長時間持続していることが判る。これは、アスファルトの場合には温度が高くなるため保持した水の蒸発速度が早いのに対して、本発明例では温度を相対的に低くできるため、保持した水を適度な速度で蒸発させることができるためであると考えられる。
また、比較例２，３のアスファルトブロックは、それぞれ試験開始後約８時間、約１８時間でアスファルトが軟化しはじめた。
Claims (8)
- 建物の屋上の床部若しくは建物の外壁面に設置され又は舗装材として設置される保水性ブロックであって、連続空隙を有するブロック体の前記連続空隙内に保水材が保持され、該保水材は少なくとも、粉末粒子間で保水を行う無機粉末とその結合材とを含む保水性ブロックであり、
前記保水材は、保水材組成物の水スラリーをブロック体に含浸させることにより、その連続空隙内に注入されたものであり、
前記ブロック体が製鋼スラグを骨材とする無機粒子の水和硬化体であり、
該水和硬化体は、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいに留まる粗粒の製鋼スラグを主体とする製鋼スラグと、水硬性を有する粒径０．１ｍｍ以下の粉体からなる結合材とを水の存在下で混練し、水和反応により硬化させた硬化体であって、結合材の単位量が７０ｋｇ／ｍ３以上、連続空隙率が５〜４０体積％の硬化体であることを特徴とする保水性ブロック。 - 連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ２又は／及びＣａＣＯ３を合計で５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする請求項１に記載の保水性ブロック。
- 連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、ＳｉＯ２又は／及びＣａＣＯ３を合計で５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、セメントを１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする請求項１に記載の保水性ブロック。
- 連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ２を５０質量％以上含む無機粉末１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする請求項１に記載の保水性ブロック。
- 連続空隙を有するブロック体に保水材組成物の水スラリーを含浸させて得られる保水性ブロックであって、前記保水材組成物は、４２５μｍ以下の粒径の粉が６０質量％以上となる粒度分布を有し、非晶質ＳｉＯ２を５０質量％以上含む無機粉末が７０〜９９．９５質量％と、高炉水砕スラグが０．０５〜３０質量％とからなる混合物１００質量部に対して、アルカリ刺激剤又は／及びセメントを合計で１〜３５質量部配合したものであることを特徴とする請求項１に記載の保水性ブロック。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の保水性ブロックの製造方法であって、
連続空隙を有するブロック体に、保水材組成物の水スラリーを含浸させることにより、連続空隙内に保水材組成物を注入することを特徴とする保水性ブロックの製造方法。 - ブロック体に減圧雰囲気下において保水材組成物の水スラリーを含浸させることを特徴とする請求項６に記載の保水性ブロックの製造方法。
- ブロック体を保水材組成物の水スラリーに浸漬することにより、水スラリーを含浸させることを特徴とする請求項６に記載の保水性ブロックの製造方法。
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