JP5595441B2 - Concrete or mortar - Google Patents
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Description
本発明は、道路の舗装材や建物の外壁材等に用いられるコンクリート又はモルタルであって、太陽光に対する遮熱機能に優れたコンクリート又はモルタルに関する。 The present invention relates to concrete or mortar used for road pavement materials, building outer wall materials, and the like, and is excellent in the heat shielding function against sunlight.
歩道、公園、駐車場等の舗装、ビルの屋上の床面、ビルや都心の高速道路のコンクリート壁、住宅外壁等において、夏期に太陽光が直射した表面では、６０℃以上まで温度が上昇する場合も少なくない。 The temperature rises to 60 ° C or higher on surfaces exposed to direct sunlight in summer on pavements such as sidewalks, parks, parking lots, floors of building roofs, concrete walls of buildings and highways in urban areas, and outer walls of houses. There are many cases.
コンクリート建造物では、太陽光の赤外線領域の光を受けた建造物表面では分子が振動して熱エネルギーが発生し、温度が上昇していると考えられる。また、コンクリートに蓄熱された熱の放熱により外気温が上昇したり、建造物内の温度上昇により冷房費が嵩んでしまったりといった問題も発生している。 In a concrete building, it is considered that molecules vibrate and heat energy is generated on the surface of the building that receives light in the infrared region of sunlight, and the temperature rises. In addition, there are problems that the outside air temperature rises due to the heat radiation of the heat stored in the concrete, and that the cooling cost increases due to the temperature rise in the building.
近年、都市部におけるコンクリートやアスファルトの蓄熱等を一因とするヒートアイランド現象の問題が大きくなってきており、対策が望まれている。従来、コンクリート舗装や、舗装ブロックに保水性を持たせることで、表面温度の上昇を抑え、ヒートアイランド現象の抑制をねらったものが提供されており、例えば、下記特許文献１乃至７に開示されている。
In recent years, the problem of the heat island phenomenon due to the heat storage of concrete and asphalt in urban areas has been increasing, and countermeasures are desired. Conventionally, concrete pavement and pavement blocks are provided with water retention so as to suppress an increase in surface temperature and to suppress the heat island phenomenon, for example, disclosed in
保水性が高いコンクリート及びモルタルであれば、降雨時に内部に水が保水され、雨が止んだ後に、保水された水が舗装表面から徐々に蒸発することで、気化熱が奪われ、温度上昇を抑制することができる。 For concrete and mortar with high water retention capacity, water is retained inside during rainfall, and after the rain stops, the retained water gradually evaporates from the pavement surface, removing heat of vaporization and increasing the temperature. Can be suppressed.
このように、保水性の高いコンクリート及びモルタルであれば、ある程度温度上昇を抑制することが可能であるが、晴天が続いた場合等には、保水された水が全て蒸発してしまうため、長期間の温度上昇の抑制は困難であった。 In this way, if the concrete and mortar have high water retention, it is possible to suppress the temperature rise to some extent. It was difficult to suppress the temperature rise during the period.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、長期間にわたって遮熱性能に優れたコンクリート又はモルタルを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the concrete or mortar which was excellent in the heat-shielding performance over a long period of time.
上記課題を解決するために、本発明に係るコンクリート又はモルタルは、比表面積が100〜280m 2 /g、細孔半径が0.01μm以下の多孔性の活性アルミナを骨材として用い、骨材にセメントと水を加えて混練してなるコンクリート又はモルタルであって、骨材とセメントとの合計重量のうち、活性アルミナの重量％を10〜75、セメントの重量％を20〜40とするとともに、セメントに対する水の重量％を70〜130としたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the concrete or mortar according to the present invention uses specific surface area of 100 to 280 m 2 / g, pore radius below 0.01μm porous activated alumina as an aggregate, the aggregate A concrete or mortar obtained by adding cement and water to kneading, and of the total weight of aggregate and cement, the weight percentage of activated alumina is 10 to 75, and the weight percentage of cement is 20 to 40. The weight percentage of water relative to cement is 70 to 130 .
本発明によれば、遮熱性能に優れ、特に、太陽の輻射熱による温度上昇や蓄熱を長期にわたって抑制可能なコンクリート又はモルタルを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the concrete or mortar which is excellent in heat-shielding performance and can suppress especially the temperature rise and heat storage by a solar radiation heat over a long term can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態であるコンクリート又はモルタル（以下、「コンクリート等」と称する）について説明する。本実施形態では、遮熱性能が高く、保水性にも優れた活性アルミナをコンクリート等の表面層に配置したことを特徴としており、活性アルミナが含まれた表層部により、太陽の輻射熱に起因するコンクリート等の温度上昇やコンクリート等への蓄熱が大幅に抑制されている。活性アルミナは、赤外線の反射率が高く、太陽光の赤外線領域による受熱を抑えることで、コンクリート等の温度上昇や蓄熱を大幅に抑制している。 Hereinafter, concrete or mortar (hereinafter referred to as “concrete etc.”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is characterized in that activated alumina having high heat shielding performance and excellent water retention is arranged in a surface layer of concrete or the like, and is caused by the radiant heat of the sun due to the surface layer portion containing activated alumina. The temperature rise of concrete etc. and the heat storage to concrete etc. are suppressed greatly. Activated alumina has a high infrared reflectance, and suppresses heat reception in the infrared region of sunlight, thereby greatly suppressing temperature rise and heat storage of concrete and the like.
活性アルミナは、多孔質で大きな比表面積をもつ非晶質のアルミナ（酸化アルミニウム）であり、水酸化アルミニウムを仮焼、粉砕、成型、焼成して製造され、比表面積及び細孔容積が大きいという特徴を有している。このため、活性アルミナは、吸着剤、乾燥剤、触媒担体等として使われている。 Activated alumina is an amorphous alumina (aluminum oxide) which is porous and has a large specific surface area, and is produced by calcining, pulverizing, molding and firing aluminum hydroxide, and has a large specific surface area and pore volume. Has characteristics. For this reason, activated alumina is used as an adsorbent, a desiccant, a catalyst carrier, and the like.
広義のアルミナには、コランダムを主要構成鉱物とした、アルミニウム製造の原料、耐火物、磁気、ガラスなどの原料として用いられるアルミナ（α−アルミナ）や、触媒や触媒担体として用いられる活性アルミナが含まれる。本実施形態で使用するのは、後者の活性アルミナ（γ−アルミナ、η−アルミナ、又はこれらの混合物）である。 Alumina in a broad sense includes alumina (α-alumina) used as a raw material for aluminum production, refractories, magnetism, glass, etc., and activated alumina used as a catalyst and catalyst support, with corundum as the main constituent mineral. It is. In this embodiment, the latter activated alumina (γ-alumina, η-alumina, or a mixture thereof) is used.
なお、前者のアルミナ（α−アルミナ）を使用した多孔質のセラミックについては、特開平１１−０５０４０９号公報に開示されているが、このセラミックは、焼成温度が800〜1,250℃の為、比表面積が10〜30m2/gで、細孔容積がゼロとなり、遮熱効果は低い。一方、後者の活性アルミナ（γ−アルミナ、η−アルミナ、又はこれらの混合物）は、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/gと大きく、細孔半径が0.01μm以下の多数の細孔が形成されているため、遮熱効果が高い。 The porous ceramic using the former alumina (α-alumina) is disclosed in JP-A-11-050409. This ceramic has a specific surface area because the firing temperature is 800 to 1,250 ° C. Is 10-30 m 2 / g, the pore volume becomes zero, and the heat shielding effect is low. On the other hand, the latter activated alumina (γ-alumina, η-alumina, or a mixture thereof) has a large specific surface area of 100 to 280 m 2 / g, a pore volume of 0.3 to 0.7 ml / g, and a pore radius of 0.01. Since many pores of μm or less are formed, the heat shielding effect is high.
続いて、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１乃至１４に係るコンクリート又はモルタルの材料及びその配合を示す一覧表である。図１の一覧表に示すように、実施例１乃至７に係るコンクリートは、公園の歩道等の道路の舗装材であり、例えば、インターロッキングブロックとして提供される。なお、図１において、「C*」は、セメントに対する重量比であることを示している。 Next, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a list showing materials of concrete or mortar according to Examples 1 to 14 of the present invention and their blends. As shown in the list of FIG. 1, the concrete according to Examples 1 to 7 is a road paving material such as a sidewalk in a park, and is provided as an interlocking block, for example. In FIG. 1, “C *” indicates a weight ratio to cement.
また、実施例８乃至１３は、コンクリート建物の外壁材（モルタル）であり、例えば、外壁ブロックとして提供される。また。実施例１４は、既存施設の外壁に行われる塗装である。なお、実施例１乃至１３の舗装材及び外壁材は、表層部と基層部から構成されており、活性アルミナは、表層部に配置されている。これは、コンクリート等の遮熱性能は、ほぼ表面での遮熱性能に左右され、表面で遮熱できれば蓄熱や温度上昇を防止できるからである。また、活性アルミナは、他の材料と比して価格が高く、全体に配置するとコストが高くなるので、効果が一番発揮できる表層に配置している。 Moreover, Examples 8 thru | or 13 are the outer wall materials (mortar) of a concrete building, for example, are provided as an outer wall block. Also. Example 14 is the coating performed on the outer wall of an existing facility. In addition, the pavement material and the outer wall material of Examples 1 to 13 are composed of a surface layer portion and a base layer portion, and the activated alumina is disposed in the surface layer portion. This is because the heat shielding performance of concrete or the like is substantially affected by the heat shielding performance on the surface, and if heat can be shielded on the surface, heat storage and temperature rise can be prevented. In addition, activated alumina is expensive compared to other materials, and costs increase when placed as a whole. Therefore, activated alumina is placed on the surface layer where the effect can be exhibited most.
本実施形態において骨材として使用される活性アルミナボール又は粉末は、圧壊強度15〜20daN、摩耗率0.4％、比表面積140〜190m2/g、細孔容積0.4ml/g、熱伝導率0.13kcal/mh℃の活性アルミナを使用している。また、活性アルミナの形状については、実施例１乃至１０では、直径2〜4mmの球体の活性アルミナボールであり、実施例１１乃至１４では、粒径が0.1〜0.2mm以下の活性アルミナ粉末である。 The activated alumina balls or powder used as the aggregate in this embodiment has a crushing strength of 15 to 20 daN, a wear rate of 0.4%, a specific surface area of 140 to 190 m 2 / g, a pore volume of 0.4 ml / g, and a thermal conductivity of 0.13 kcal. Activated alumina at / mh ° C is used. Regarding the shape of the activated alumina, Examples 1 to 10 are spherical activated alumina balls having a diameter of 2 to 4 mm, and Examples 11 to 14 are activated alumina powders having a particle size of 0.1 to 0.2 mm or less. .
もちろん、本実施形態に使用できる骨材としての活性アルミナは、上記品質や形状のものに限られるものではなく、適宜、他の品質や形状の活性アルミナを用いることができ、例えば、球体や粉末形状以外に、活性アルミナの塊を砕いた砕石の活性アルミナを用いても良く、本明細書では、活性アルミナの球体、粉末、砕石等を総称して活性アルミナ片と称する。なお、保水性を考慮すれば、本実施形態で用いる活性アルミナの比表面積は100m2/g以上であることが望ましい。 Of course, the activated alumina as an aggregate that can be used in the present embodiment is not limited to those of the above-mentioned quality and shape, and activated alumina of other qualities and shapes can be used as appropriate, for example, spheres and powders In addition to the shape, activated alumina of crushed stone obtained by pulverizing activated alumina lumps may be used. In this specification, activated alumina spheres, powder, crushed stone, and the like are collectively referred to as activated alumina pieces. In consideration of water retention, the specific surface area of the activated alumina used in the present embodiment is desirably 100 m 2 / g or more.
ここで、本実施形態に係るコンクリート等の形状について説明する。図２は、本実施形態に係るコンクリート等の構造を模式的に示す模式図であり、図２（ａ）は、本実施形態に係るインターロッキングブロックの斜視図、図２（ｂ）は、本実施形態に係る外壁ブロックの側面図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るインターロッキングブロック１０は、表層部１１と基層部１２との二層構造からなり、表層部１１の骨材として活性アルミナボールが用いられている。
Here, the shape of concrete or the like according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic view schematically showing the structure of concrete or the like according to the present embodiment. FIG. 2A is a perspective view of the interlocking block according to the present embodiment, and FIG. It is a side view of the outer wall block concerning an embodiment. As shown in FIG. 2A, the
また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る外壁ブロック２０は、表層部２１と基層部２２の二層構造からなり、表層部２１の骨材として活性アルミナボール又は活性アルミナ粉末が用いられている。
As shown in FIG. 2B, the
実施例１は、白色の舗装材であり、図１に示すように、その表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例１の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
Example 1 is a white pavement. As shown in FIG. 1, the
なお、本実施形態で用いる珪砂は、粒径1mm程度の珪砂にアルミナをコーティングした砂を用いている。このような珪砂としては、アルミナ精製時に使用する珪砂へアルミナが高温でコーティングされ、白色の砂として副生されるものをリサイクルで利用することができる。また、本実施形態で用いる水酸化アルミニウムは、Al(OH)3が99.8％の粉末である。 The silica sand used in the present embodiment is sand obtained by coating alumina on silica sand having a particle size of about 1 mm. As such silica sand, silica sand used at the time of refining alumina is coated with alumina at a high temperature, and by-product as white sand can be recycled for use. The aluminum hydroxide used in this embodiment is a powder containing 99.8% Al (OH) 3 .
実施例２は、茶色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例１に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例１と同じである。また、実施例３は、灰色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例１に係る舗装材の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例１と同じである。
Example 2 is a brown paving material, and the
実施例４は、白色の舗装材であり、その表層部１１は、活性アルミナボール、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例４の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
Example 4 is a white pavement, and the
実施例５は、茶色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例４に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例４と同じである。また、実施例６は、灰色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例４に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例４と同じである。
Example 5 is a brown paving material, and the
実施例７は、白色の舗装材であり、その表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、重量比20％、15％、35％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例７の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
Example 7 is a white pavement, and the
実施例８は、白色の外壁材であり、その表層部２１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例８の基層部２２は、砂と普通ポルトランドセメントを重量比70％と30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で60％の水を加えるものである。
Example 8 is a white outer wall material, and the
実施例９は、茶色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例８に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例８と同じである。また、実施例１０は、灰色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例８に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例８と同じである。
Example 9 is a brown outer wall material, and the
実施例１１は、白色の外壁材であり、その表層部２１は、活性アルミナ粉末、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例１１の基層部２２は、砂と普通ポルトランドセメントを重量比70％と30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で60％の水を加えるものである。
Example 11 is a white outer wall material, and the
実施例１２は、茶色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例１１に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例１１と同じである。また、実施例１３は、灰色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例１１に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例１１と同じである。
Example 12 is a brown outer wall material, and the
実施例１４は、既存の建物の外壁等へ塗布される活性アルミナ含有塗布層であり、塗布後は、既存のコンクリート等外壁の表層部となり、既存のコンクリート等を本実施形態に係る遮熱性能の高いコンクリート等に変更することができる。この塗布層は、活性アルミナ粉末及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比70％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で10％（5〜20％が望ましい）のアクリル酸エステル共重合樹脂エマルジョンと、100％の水とを加えるものである。 Example 14 is an active alumina-containing coating layer applied to the outer wall of an existing building, and after application, becomes a surface layer portion of the outer wall of the existing concrete, etc., and the existing concrete or the like is subjected to heat insulation performance according to the present embodiment. Can be changed to high concrete. In this coating layer, activated alumina powder and white Portland cement are mixed at a weight ratio of 70% and 30% with respect to the total weight of the aggregate and cement, and further 10% (5-20% by weight) with respect to the cement. Desirable) acrylate copolymer resin emulsion and 100% water.
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係るインターロッキングブロック１０の製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、Ｓ１１において、表層部１１の骨材（活性アルミナのボール、水酸化アルミニウム及び珪砂）と、セメントとを混練ミキサーへ入れて、空練りを約２分間行う。このとき、表層部１１に着色する実施例（上記茶色、灰色の実施例）の場合には、さらに顔料を混ぜて空練りを行う。
Then, the manufacturing method of concrete etc. which concern on this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing method of the interlocking
続いて、Ｓ１２において、水とポリマーエマルジョンとを加えて約３分間混練する。Ｓ１３では、この混練された表層部１１の材料を型枠に充填して、4,000〜8,000rpmの振動を与える。一方、基層部１２については、Ｓ１５において、骨材（砂及び砂利）とセメントとを混練ミキサーへ入れて、空練りを２分間行う。その後、Ｓ１６において、水を入れて３分間混練する。
Subsequently, in S12, water and a polymer emulsion are added and kneaded for about 3 minutes. In S13, the kneaded material of the
Ｓ１８では、混練された基層部１２の材料を、Ｓ１３において表層部１１が充填された型枠の当該表層部１１の上に所定量充填し、4,000〜8,000rpmの振動を与える。続いて、Ｓ１９において、型枠に充填された表層部１１及び基層部１２に対してプレス加圧を行い、所定の厚みの製品（インターロッキングブロック１０）を成型する。
In S18, the kneaded material of the
続いて、Ｓ２０に進み、成型されたインターロッキングブロック１０が型枠から即脱され、Ｓ２１で養生される。そして、Ｓ２２において、養生したインターロッキングブロック１０に対して、洗い出し仕上げ、研磨仕上げ、ショットブラスト等の表層部１１の表面仕上げが行われる。なお、Ｓ２２の表面仕上げが行われない場合もある。
Subsequently, the process proceeds to S20, where the molded
以上、本実施形態のインターロッキングブロックの製造方法について説明したが、型枠内への表層部と基層部の充填順序は逆になっても良い。また、上記実施例８乃至１３の外壁ブロックも上記インターロッキングブロックと同様の方法で製造される。 Although the manufacturing method of the interlocking block according to the present embodiment has been described above, the filling order of the surface layer portion and the base layer portion into the mold may be reversed. Further, the outer wall blocks of Examples 8 to 13 are manufactured by the same method as the interlocking block.
また、上記実施例１４の既設外壁等への塗布層は、上記Ｓ１１〜Ｓ１２までは、同様にして混練され、混練した材料を外壁等へ塗り、乾燥させることで形成できる。このように、既設の外壁等へ打継ぎで塗る場合には、エポキシ樹脂を既設壁面に塗布してから、実施例１４に係る混練した材料を、リシンガンを使用してエア圧にて既存壁に吹き付け、乾燥させるなどして、上塗り施工すれば良い。なお、吹き付ける厚みは、性能やコストを考慮すれば、2〜4mm程度が望ましい。 Further, the coating layer on the existing outer wall or the like of Example 14 can be formed by similarly kneading from S11 to S12, applying the kneaded material to the outer wall, and drying. Thus, in the case of applying to the existing outer wall by jointing, the epoxy resin is applied to the existing wall surface, and then the kneaded material according to Example 14 is applied to the existing wall by air pressure using a lysing gun. The top coat may be applied by spraying or drying. The thickness to be sprayed is preferably about 2 to 4 mm in consideration of performance and cost.
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の効果確認試験の結果について説明する。図４は、本実施形態に係る効果試験１の結果を示す図である。効果試験１は、100mm×200mm×60mmの大きさの本実施形態に係るインターロッキングブロック（実施例１）と、活性アルミナを含まない同じ大きさの従来品のインターロッキングブロックとを用いて行われた。
Next, the results of an effect confirmation test for concrete and the like according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing the results of the
効果試験１では、真夏の太陽光が直接当たる屋外に、実施例１及び従来品のインターロッキングブロックを並べて設置し、それぞれの温度変化を比較した。図４のグラフの縦軸が温度、横軸が時間を表しており、朝の８時から１８時まで１時間毎に測定を行った。また、図４には、外気温も示している。
In the
図４に示すように、実施例１と従来品との温度を比較すると、１４時頃に最高で１１℃の温度差が生じており、実施例１に係るインターロッキングブロックの遮熱性能の高さが現れている。なお、同時刻のアスファルト舗装の表面温度は、実施例１よりも２７℃も高くなっていた。 As shown in FIG. 4, when the temperature of Example 1 and the conventional product are compared, a maximum temperature difference of 11 ° C. occurs around 14:00, and the heat shielding performance of the interlocking block according to Example 1 is high. Is appearing. The surface temperature of the asphalt pavement at the same time was 27 ° C. higher than that in Example 1.
次に、図５は、本実施形態に係る効果試験２の結果を示す図である。効果試験２は、本実施形態において用いられる活性アルミナの気化熱による温度上昇抑制効果を確認するための試験であり、活性アルミナボール、自然砕石（７号砕石）及び砂に吸水（保水）させた水の蒸発量を測定している。効果試験２では、各骨材の吸水前の重量を100［g］としており、図５の縦軸が重量、横軸は時間軸を示している。また、各骨材への吸水は、各骨材を水中に十分浸すことで行った。また、真夏の外気温を一時間毎に実際に測定し、試験中は、各骨材が設置された空間の温度を、真夏の外気温と同じになるように保った。
Next, FIG. 5 is a figure which shows the result of the
同図の吸水後重量に示すように、活性アルミナボールの吸水量が格段に大きく、その後も７日目あたりまで保水状態を維持している。よって、活性アルミナボールを骨材として用いれば、他の材料と比べて、気化熱による温度上昇抑制効果を大きく得ることができることが分かる。 As shown in the weight after water absorption in the figure, the water absorption of the activated alumina balls is remarkably large, and the water retention state is maintained until around the 7th day thereafter. Therefore, it can be seen that if the activated alumina ball is used as an aggregate, the effect of suppressing the temperature rise due to the heat of vaporization can be greatly obtained as compared with other materials.
なお、他の実施例２乃至１４に係るコンクリート等においても、上記実施例１と同様に、温度上昇を大きく抑えることができた。また、上記実施例１乃至１４等に対する試験により、遮熱性能に優れたコンクリート等を実現するために、表層部のコンクリートの配合を、骨材とセメントの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを混合し、さらに、セメントに対する重量比で45〜110％の水を加えたものが望ましいことが判明した。 In addition, in the concrete and the like according to the other Examples 2 to 14, the temperature rise could be largely suppressed as in the above Example 1. In addition, in order to realize concrete having excellent heat shielding performance by the tests on Examples 1 to 14 and the like, the composition of the concrete in the surface layer portion is 10 to 75 weights with respect to the total weight of the aggregate and the cement. It has been found that it is desirable to mix 1% activated alumina with 20 to 40% by weight cement and further add 45 to 110% water by weight to the cement.
もちろん、上記実施例のように、表層部の骨材として、必要に応じて水酸化アルミニウムや珪砂等を加えても良いし、着色のための顔料を加えたり、バインダーとしてのセメントにポリマーエマルジョンやアクリル酸エステル共重合樹脂エマルジョンを加えたりしても良い。 Of course, as in the above examples, as the aggregate of the surface layer portion, aluminum hydroxide, silica sand, etc. may be added as needed, pigments for coloring are added, polymer emulsion or An acrylate copolymer resin emulsion may be added.
このように、本実施形態に係るコンクリート等は、遮熱性能の高い活性アルミナを表層部に含有しているため、太陽光からの輻射熱を反射し、コンクリート等への蓄熱を大きく抑制することが可能である。また、表層部に含まれる活性アルミナは多孔性であり、活性アルミナに保水された水が蒸発する際の気化熱によってもコンクリート等の温度を下げることが可能である。 Thus, since the concrete etc. which concern on this embodiment contain the active alumina with high heat-shielding performance in the surface layer part, it reflects the radiant heat from sunlight and suppresses heat storage to concrete etc. greatly. Is possible. The activated alumina contained in the surface layer is porous, and the temperature of concrete or the like can be lowered by the heat of vaporization when the water retained in the activated alumina evaporates.
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の変形例について説明する。本変形例に係るコンクリート等は、住宅用外壁材としてのコンクリート又はモルタル製のサイディングボードであり、本変形例に係るサイディングボードは、直径2mm程度の活性アルミナボールが表面に表層部として配置されていることを特徴とする。 Subsequently, a modified example of concrete or the like according to the present embodiment will be described. Concrete or the like according to this modification is a siding board made of concrete or mortar as an external wall material for a house, and the siding board according to this modification has an activated alumina ball having a diameter of about 2 mm arranged on the surface as a surface layer part. It is characterized by being.
図６は、本変形例に係るサイディングボードの製造方法を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、Ｓ３０において、表層部として、転写シートに直径2mmの活性アルミナボールを一層のみ均一に並べて設置して接着する。続いて、Ｓ３１において、活性アルミナボールが接着された転写シートを、ボールが接着された面が上面（表側）を向くようにして型枠の底面に設置し、固定して取り付ける。 FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing a siding board according to this modification. As shown in the figure, first, in step S30, as the surface layer portion, only one layer of activated alumina balls having a diameter of 2 mm is uniformly arranged and adhered to the transfer sheet. Subsequently, in S31, the transfer sheet to which the activated alumina balls are bonded is installed on the bottom surface of the mold frame so that the surface to which the balls are bonded faces the upper surface (front side), and is fixedly attached.
続いて、Ｓ３３では、基層部として、石灰石と白色ポルトランドセメントを重量比で50〜80％と50〜20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で55％の水と、2％のポリマーエマルジョンとを加えたものを混練ミキサーで混練する。 Subsequently, in S33, limestone and white Portland cement are mixed in a weight ratio of 50 to 80% and 50 to 20% as a base layer, and further, 55% water and 2% polymer emulsion by weight ratio to the cement. Kneaded with a kneading mixer.
そして、Ｓ３５では、上記転写シートが取り付けられた型枠内にＳ３３で混練した基層部の材料を充填し、Ｓ３６において、プレス加圧を行って成型する。続いて、Ｓ３７では、成型されたものを型枠から既脱型し、Ｓ３８において、養生・硬化後、Ｓ３９で転写シートを剥がすことで、サイディングボードが製造される。 In S35, the material of the base layer part kneaded in S33 is filled in the mold frame to which the transfer sheet is attached, and in S36, press molding is performed to perform molding. Subsequently, in S37, the molded product is already removed from the mold, and in S38, after curing and curing, the transfer sheet is peeled off in S39 to manufacture a siding board.
本変形例に係るサイディングボードによれば、サイディングボードの表面に遮熱機能に優れた活性アルミナが設置されているので、サイディングボードが設置された住宅の断熱性能を大きく向上させ、冷暖房費の削減等に大きく貢献することができる。 According to the siding board according to this modified example, activated alumina excellent in heat shielding function is installed on the surface of the siding board, so that the heat insulation performance of the house where the siding board is installed is greatly improved and the heating and cooling costs are reduced. Can contribute greatly.
続いて、本発明の実施例１５乃至１９について、図面を参照しながら説明する。図７は、実施例１５乃至１９に係るコンクリート又はモルタルの材料及びその配合を示す一覧表である。図７に示すように、実施例１５、１６及び１９のモルタルは、既設のコンクリートやサイディングボードに表層部として上塗りして使用される物であり、実施例１７及び１８に係るコンクリート又はモルタルは、舗装材や外壁等に用いられる二層構造のブロックである。なお、図７において、「C*」は、セメントに対する重量比であることを示している。 Subsequently, Examples 15 to 19 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a list showing materials of concrete or mortar according to Examples 15 to 19 and their blends. As shown in FIG. 7, the mortars of Examples 15, 16 and 19 are used as a surface layer on existing concrete or siding board, and the concrete or mortar according to Examples 17 and 18 is It is a two-layer block used for paving materials and outer walls. In FIG. 7, “C *” indicates a weight ratio to cement.
また、実施例１５乃至１９で用いられている活性アルミナのボールは、多孔質で大きな比表面積をもつ非晶質の活性アルミナであり、圧壊強度15〜20daN、摩耗率0.3〜0.5％、比表面積100〜280m2/g、細孔容積0.3〜0.7ml/g、細孔半径0.01μm以下、熱伝導率約0.13kcal/mh℃の活性アルミナを使用している。また、実施例１５、１６及び１９で用いられる活性アルミナボールは、直径1〜2mmの小径ボールであり、実施例１７及び１８で用いられるアルミナボールは、直径2〜4mmの大径ボールである。また、実施例１５乃至１９の表層部の厚みは、5〜10mmである。 The activated alumina balls used in Examples 15 to 19 are porous and amorphous activated alumina having a large specific surface area. The crushing strength is 15 to 20 daN, the wear rate is 0.3 to 0.5%, the specific surface area. 100~280m 2 / g, pore volume 0.3~0.7ml / g, pore radius 0.01μm or less, using a thermal conductivity of about 0.13kcal / mh ℃ activated alumina. The activated alumina balls used in Examples 15, 16 and 19 are small diameter balls having a diameter of 1 to 2 mm, and the alumina balls used in Examples 17 and 18 are large diameter balls having a diameter of 2 to 4 mm. Moreover, the thickness of the surface layer part of Examples 15 to 19 is 5 to 10 mm.
実施例１５は、既設コンクリートの表面に遮熱のための表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、白珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、130％の水とを加えたものである。 Example 15 is a mortar that is overcoated as a surface layer portion for heat insulation on the surface of existing concrete. The surface layer portion is composed of a small diameter activated alumina ball, white silica sand, and white Portland cement, which is a total of aggregate and cement. They are mixed at a weight ratio of 60%, 10% and 30% with respect to the weight, and further added with 2% polymer emulsion and 130% water by weight ratio to the cement.
なお、本実施形態で用いる白珪砂は、粒径1mm程度の珪砂にアルミナをコーティングした砂を用いている。このような白珪砂としては、アルミナ精製時に使用する珪砂へアルミナが高温でコーティングされ、白色の砂として副生されるものをリサイクルで利用することができる。 The white silica sand used in this embodiment is sand obtained by coating alumina on silica sand having a particle diameter of about 1 mm. As such white silica sand, silica sand used at the time of refining alumina is coated with alumina at a high temperature, and by-product as white sand can be recycled.
実施例１６は、既設コンクリートの表面に遮熱のための表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、石灰石及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、130％の水とを加えたものである。 Example 16 is a mortar that is overcoated on the surface of existing concrete as a surface layer portion for heat insulation, and the surface layer portion is composed of small-diameter activated alumina balls, limestone, and white Portland cement, and the total weight of aggregate and cement. The mixture was mixed at a weight ratio of 60%, 10% and 30%, and further added with a polymer emulsion of 2% and 130% of water by weight ratio to the cement.
実施例１７は、二層構造のブロック（白色）であり、例えば、舗装材や外壁材として使用される。その表層部は、大径の活性アルミナボール、石灰石、白珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えたものである。また、その基層部は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。 Example 17 is a block (white) of a two-layer structure, and is used as, for example, a paving material or an outer wall material. The surface layer is a mixture of large diameter activated alumina balls, limestone, white silica sand and white Portland cement in a weight ratio of 40%, 15%, 15% and 30% with respect to the total weight of the aggregate and cement, and , 2% polymer emulsion and 70% water by weight to cement. The base layer is made by mixing sand, gravel, and ordinary Portland cement at a weight ratio of 60%, 20%, and 20%, respectively, and adding 45% water by weight with respect to the cement.
実施例１８は、二層構造のブロック（着色）であり、その表層部は、上記実施例１７に係る二層構造のブロック（白色）の表層部の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものである。また、その基層部の配合は、上記実施例１７と同じである。 Example 18 is a two-layer structure block (colored), and the surface layer portion is further mixed with a pigment for coloring in the formulation of the surface layer portion of the two-layer structure block (white color) according to Example 17 above. Add 0.5% by weight to cement. Further, the composition of the base layer portion is the same as in Example 17.
実施例１９は、サイディングボードの表面に遮熱のため表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、石灰石及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えたものである。 Example 19 is a mortar that is overcoated on the surface of a siding board as a surface layer for heat insulation. The surface layer portion is composed of small-diameter activated alumina balls, limestone, and white Portland cement in a total weight of aggregate and cement. In contrast, 60%, 10% and 30% by weight are mixed, and 2% polymer emulsion and 70% water are added by weight to cement.
続いて、実施例１５及び１６のモルタルの製造方法について説明する。まず、表層部の原材料である活性アルミナボールと、白珪砂又は石灰石と、白色セメントとを混練ミキサーに入れ、空練りを２分間行う。続いて、水とポリマーエマリュジョンとを加えて、３分間混練し、モルタルを作る。そのモルタルを左官工法により所望の厚さで既設コンクリートに上塗りする。なお、前処理により、既設コンクリート表面の異物や油脂類の除去を行っておく。上塗り施工後、急激に乾燥させないように、湿潤養生を行うことで、上塗りモルタルが完成する。 Then, the manufacturing method of the mortar of Examples 15 and 16 is demonstrated. First, activated alumina balls, which are raw materials for the surface layer, white quartz sand or limestone, and white cement are placed in a kneading mixer, and kneaded for 2 minutes. Subsequently, water and polymer emulsion are added and kneaded for 3 minutes to make a mortar. The mortar is overcoated on the existing concrete with a desired thickness by the plastering method. In addition, the foreign material and fats and oils of the existing concrete surface are removed by pre-processing. After applying the top coat, the top coat mortar is completed by performing wet curing so as not to dry rapidly.
次に、実施例１７及び１８の二層構造のブロックの製造方法は、上記図３に示したインターブロッキングブロックの製造方法と同じであり、原材料が多少異なるだけである。また、実施例１９のモルタルの製造方法については、上記実施例１５及び１６のモルタルの製造方法と同じである。 Next, the manufacturing method of the block of the two-layer structure of Examples 17 and 18 is the same as the manufacturing method of the interblocking block shown in FIG. 3, and the raw materials are slightly different. The method for producing the mortar of Example 19 is the same as the method for producing the mortar of Examples 15 and 16.
以上、実施例１５乃至１９に係るモルタルや二層構造ブロックによっても、上記実施例１乃至１４と同様の遮熱効果を奏することができる。続いて、本実施形態に係る効果試験３について説明する。図８は、本実施形態に係る効果試験３の結果を示す図である。効果試験３は、上記実施例１７の二層構造ブロックを用いて行った試験であり、太陽光の赤外線領域（800〜2,500nm）の光の反射率を測定した結果を示している。 As described above, the mortar and the two-layer structure block according to Examples 15 to 19 can also provide the same heat shielding effect as those of Examples 1 to 14. Then, the effect test 3 which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 8 is a diagram showing the results of the effect test 3 according to the present embodiment. The effect test 3 is a test performed using the two-layer structure block of Example 17, and shows the result of measuring the reflectance of light in the infrared region (800 to 2,500 nm) of sunlight.
同図において、横軸が波長［nm］、縦軸が反射率［％］を示している。同図に示すように、実施例１７に係る二層構造ブロックの表層部は、全ての赤外線領域で50％以上の反射率を有すると共に、800〜1,300nmの波長領域では、80％以上の反射率を有している。太陽光が照射された物体では、赤外線により熱振動が起こり、熱エネルギーが蓄積される。 In the figure, the horizontal axis indicates the wavelength [nm] and the vertical axis indicates the reflectance [%]. As shown in the figure, the surface layer portion of the two-layer structure block according to Example 17 has a reflectance of 50% or more in all infrared regions, and has a reflectance of 80% or more in the wavelength region of 800 to 1,300 nm. Have a rate. In an object irradiated with sunlight, thermal vibration occurs due to infrared rays, and thermal energy is accumulated.
したがって、本実施形態のように、コンクリート等の表層部によって赤外線の多くを反射することができれば、コンクリート等の遮熱性能を大きく向上させることができる。なお、活性アルミナを含有する表層部の反射率がこのように高いのは、多孔質である活性アルミナに到達した光が細孔内で乱反射するからである。 Therefore, if most of infrared rays can be reflected by the surface layer portion of concrete or the like as in this embodiment, the heat shielding performance of concrete or the like can be greatly improved. The reason why the reflectance of the surface layer portion containing activated alumina is so high is that light reaching the porous activated alumina is irregularly reflected in the pores.
一般的に光の反射現象は、大別して(a)金属面による反射と(b)微小透明体による反射に区分される。(a)金属面の反射は反射の法則通り、表面が細かなほど反射率が高いが、(b)の反射は(a)と逆の反射傾向がある。例えば、氷砂糖は透明であり、ほとんど光を反射しないが、細かくしていくと微小粒の内部で光が複雑に屈曲、反射して、そのうち元に戻される光が増えてくる。自然界でこの現象が見られるのが、細かい結晶の真っ白な雪であり、拡散反射（乱反射）が起こり、反射率が高い。活性アルミナも同様に白色でしかも内部に細かな細孔の構造を保有している為、赤外線領域の反射率が高い。 In general, the light reflection phenomenon is roughly divided into (a) reflection by a metal surface and (b) reflection by a minute transparent body. (a) The reflection of the metal surface is in accordance with the law of reflection, and the reflectance is higher as the surface is finer. However, the reflection of (b) has a reflection tendency opposite to that of (a). For example, rock sugar is transparent and hardly reflects light, but as it is made finer, the light bends and reflects in a complicated manner inside a microparticle, and the light that is returned to it increases. This phenomenon is observed in nature in the pure white snow of fine crystals, causing diffuse reflection (diffuse reflection) and high reflectivity. Similarly, activated alumina is white and has a fine pore structure inside, so that the reflectance in the infrared region is high.
また、他の実施例１５，１６，１８，１９の表層部においても、上記効果試験３と同様の赤外線反射性能が得られた。また、上記実施例１５乃至１９等に対する試験により、遮熱性能に優れたコンクリート等を実現するために、表層部のコンクリートの配合を、骨材とセメントの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを混合し、さらに、セメントに対する重量比で70〜130％の水を加えたものが望ましいことが判明した。 Further, in the surface layer portions of the other Examples 15, 16, 18, and 19, the same infrared reflection performance as that in the effect test 3 was obtained. Moreover, in order to realize concrete having excellent heat shielding performance by the tests on Examples 15 to 19 and the like, the composition of the concrete in the surface layer portion is 10 to 75 weights with respect to the total weight of the aggregate and the cement. It has been found that it is desirable to mix 20% activated alumina with 20 to 40% by weight cement and add 70 to 130% water by weight to the cement.
ここで、本実施形態に係る活性アルミナを含有する表層部を有するコンクリート等において、大きな遮熱効果が得られる作用について、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施形態における遮熱作用を説明するための模式断面図である。 Here, in the concrete etc. which have the surface layer part containing the activated alumina which concerns on this embodiment, the effect | action from which a big heat-shielding effect is acquired is demonstrated, referring FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the heat shielding action in the present embodiment.
本実施形態では、上記効果試験３で説明したように、基層部３２の上に設けられた、多数の活性アルミナボール３３を含有する表層部３１が、太陽光の赤外線領域の光の大部分を反射することで、遮熱作用を奏する。また、表層部３１に含まれる活性アルミナ（γアルミナ、ηアルミナ又はこれらの混合物）は、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/gと大きいため、雨水等の大量の水分を保水することが可能であると共に、保水された水分の蒸発も長期にわたって徐々に行われ、気化熱によってコンクリート等の温度を下げることが可能である。
In the present embodiment, as described in the effect test 3 above, the
以上、変形例も含めて本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、バインダーとしてのセメントは、上記白色ポルトランドセメントや普通ポルトランドセメントに限定されるものではなく、適宜他の種類のセメントを用いることができる。 As mentioned above, although this embodiment including a modification was demonstrated in detail, embodiment of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range which does not deviate from the main point of this invention. It is. For example, the cement as the binder is not limited to the white Portland cement and the ordinary Portland cement, and other types of cement can be used as appropriate.
また、本実施形態では、活性アルミナは、他の骨材と比べて価格が高いため、また、コンクリート等の断熱性能は表層部の断熱性能に大きく起因するため、表層部にのみ遮熱性能の高い活性アルミナを設置したが、コストを考慮しなくても良い場合には、基層部にも活性アルミナを配置するように構成しても良い。 In this embodiment, activated alumina is expensive compared to other aggregates, and the heat insulation performance of concrete and the like is largely attributed to the heat insulation performance of the surface layer portion. Although high activated alumina is installed, when cost does not need to be considered, activated alumina may be arranged also in the base layer portion.
また、本実施形態に係るコンクリート等に対して水を散水する散水装置を周囲に設置するようにしても良い。散水装置を設置すれば、必要に応じて適宜コンクリート等に保水することができるので、気化熱を利用してコンクリート等の温度を強制的に下げることが可能になる。 Moreover, you may make it install the watering apparatus which sprinkles water with respect to the concrete etc. which concern on this embodiment around. If a watering device is installed, water can be appropriately retained in the concrete or the like as necessary, so that the temperature of the concrete or the like can be forcibly lowered using the heat of vaporization.
また、太陽光の反射率を上げるために、コンクリート等の表層部の表面に、さらに反射層をコーティングするようにしても良い。例えば、白色セメント、粒径0.3〜0.6mmの珪砂及び粒径70〜150μmの中空構造の陶土を、重量比40〜60％、20〜40％及び10〜20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で100％の水と、ポリマーとを加えたスラリー状液体を、表層部の表面に10〜100μmの厚さで塗ることで、さらに反射率を上げ、遮熱性能を上げることができる。 Moreover, in order to raise the reflectance of sunlight, you may make it coat a reflective layer further on the surface of surface layer parts, such as concrete. For example, white cement, silica sand having a particle size of 0.3 to 0.6 mm, and hollow clay with a particle size of 70 to 150 μm are mixed at a weight ratio of 40 to 60%, 20 to 40%, and 10 to 20%, and further to the cement By applying a slurry-like liquid containing 100% water and polymer in a weight ratio to the surface of the surface layer portion with a thickness of 10 to 100 μm, the reflectance can be further increased and the heat shielding performance can be improved.
本発明に係るコンクリート等を、太陽光がコンクリート等への表面に直射して温度上昇をまねく場所に設置して使用することで、温度上昇を抑制することができ、環境改善及び冷暖房費の削減が望める。設置する場所としては、コンクリート構造物の外装部分や、コンクリート用エクステリア製品の歩道、公園、軽歩行用ブロック、都市の高速道路壁面や、住宅の外壁、ビルの屋外等が挙げられる。 The concrete according to the present invention is installed and used in a place where sunlight rises directly on the surface of the concrete and the like to cause a temperature rise, so that the temperature rise can be suppressed, environmental improvement and reduction of heating and cooling costs Can be expected. Examples of installation locations include exterior parts of concrete structures, sidewalks of concrete exterior products, parks, light walking blocks, urban expressway walls, residential outer walls, and outdoor buildings.
１０ インターロッキングブロック
１１ 表層部
１２ 基層部
２０ 外壁ブロック
２１ 表層部
２２ 基層部
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