JP5778959B2

JP5778959B2 - 遮熱性ブロック、遮熱性ブロックの成型方法、及び遮熱性セメント組成物

Info

Publication number: JP5778959B2
Application number: JP2011071520A
Authority: JP
Inventors: 井上　二三男; 二三男井上; 木村　謙一; 謙一木村; 山本　喜正; 喜正山本; 岡田　智之; 智之岡田; 俊輔柳井
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012206866A

Description

本発明は、骨材とセメントと遮熱顔料とを含み、特に舗装ブロックとして好適に用いることのできる遮熱性ブロック及び遮熱性セメント組成物に関する。

歩道や自転車道等の路面に敷設される舗装ブロックは、一般に、骨材、セメント及び顔料を材料として板状に成型したものが用いられているが、特に夏場の温度上昇によるヒートアイランド現象を和らげるために、ブロックに遮熱材料や保水材を配合したり、ブロック上に遮熱塗料を塗布したり、比較的粗い骨材や多孔質骨材を用いて保水性や透水性を付与する等した遮熱性能を有する遮熱性ブロックが注目され、数々の研究がなされている。

例えば、特許文献１には、重量比で白セメント３０〜６０％、酸化チタン３〜１０％、シリカ系バルーン１０〜２０％、雲母１〜５％、骨材１０〜３０％等を配合した下塗主材と、白セメント３０〜６０％、酸化チタン３〜１０％、雲母１〜５％、ガラスピース５〜３０％、紫外線カット剤０．５〜２％、顔料０．１〜２％、骨剤１０〜３０％等を配合した上塗主材のそれぞれに、１％以下の増粘剤等を適宜添加してなる各主材に対し、更に混和剤と清水とを混合して下塗材および上塗材としたセメント複合型熱反射塗料が提案されている。

特開平７−１０６２７号公報

しかしながら、前記の塗料は、当該公報に記載されているように、主に一般建造物の屋根、屋上または船舶の甲板などに用いられるものであって、白セメント、酸化チタン等、外観が白っぽいものが多数配合されており、これを舗装ブロックの塗料として用いると、外観が白っぽくなるため通行者が眩しいと感じることとなり、また白色の区画線と区別がつきにくくなる等の問題が生じ、当該塗料は、一般建造物の屋根、屋上または船舶の甲板などには適するものの、舗装ブロックには適さないものであると思われる。
すなわち、舗装ブロックにおいては、外観を白っぽくすることなく、遮熱性能を具備させる必要がある。

そこで本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたものであり、外観を白っぽくすることなく、すなわち明度（後述の明度測定試験によって測定されたＬ＊値のことであって、以下単に「Ｌ値」という。）を高めることなく、高い遮熱性能を具備させた，特に舗装ブロックに好適に用いることのできる遮熱性ブロック及び遮熱性セメント組成物を提供せんとするものである。

上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究した結果、ブロックにおける日射反射率、特に近赤外域（波長：７８０〜２５００ｎｍ）での反射率を高めることにより遮熱性能を具備させることができること、そしてブロックの日射反射率を高めるには遮熱顔料を用いることが考えられること、加えてブロックの明度（Ｌ値）を高めることなく、日射反射率を高めるには灰色や黒っぽい暗色の遮熱顔料を用いることが考えられること、しかしながら、この遮熱顔料をセメント組成物である通常のポルトランドセメントに混ぜると、遮熱顔料の有する日射反射率がブロックに発現されず、ブロックの日射反射率はさほど高くならないこと、これに対して、遮熱顔料を白色のポルトランドセメント（以下、白セメントという。）に混ぜると、遮熱顔料の日射反射率がブロックに発現されて、高い日射反射率のブロックが得られ、さらに白セメントに加えて白骨材を混ぜると、白ブロック単独の場合に比べてより高い日射反射率が得られ、これによって高い遮熱性能を具備させることができること、また明度（Ｌ値）を３０〜６０とすれば、眩しさや白色の区画線との区別に問題が生じないこと、さらに日射反射率を４０％以上にすれば、効果的な遮熱性能が具備されること等を知得し、本発明を完成するに至った。

すなわちこの発明に遮熱性ブロックは、白セメントと遮熱顔料と白骨材とが含有され、明度（Ｌ値）が３０〜６０であって日射反射率が４０％以上である遮熱性ブロックであって、前記遮熱顔料は、明度（Ｌ値）が５０以下で日射反射率が４０％以上であり、かつ、前記遮熱顔料の配合割合は、前記白セメント１００重量部に対して０．１〜１０重量部であることを特徴とするものである。

本発明に係る遮熱性ブロックにおいて、前記白骨材として石灰石（炭酸カルシウム）を用いることができる。

本発明に係る遮熱性ブロックの成型方法は、下地用のブロックを成型し、その上に請求項１又は２に記載の遮熱性ブロックを一体に成型することを特徴とするものである。

また本発明に係る遮熱性セメント組成物は、白セメントと遮熱顔料と白骨材とが含有されたセメント組成物であって、当該セメント組成物が固化された状態において、明度（Ｌ値）が３０〜６０であって日射反射率が４０％以上であり、前記遮熱顔料は、明度（Ｌ値）が５０以下で日射反射率が４０％以上であり、かつ、前記遮熱顔料の配合割合は、前記白セメント１００重量部に対して０．１〜１０重量部であることを特徴とするものである。

本発明に係る遮熱性ブロックによれば、白セメントと遮熱顔料と白骨材とが含有され、遮熱顔料の日射反射率が、ブロックにおいても効果的に発現されており、そして明度（Ｌ値）が３０〜６０であって日射反射率が４０％以上であるので、この遮熱性ブロックを歩道等に敷設した場合、比較的明度が低いので、通行者は眩しく感じることがなく、また白色の区画線と区別がつきやすく、加えて顕著な温度抑制効果を期待することができる。

本発明において、遮熱顔料と白セメントと白骨材とを含有させることで、何故、遮熱顔料の日射反射率が、ブロックにおいても効果的に発現されるのか、その理由は定かではないが、白セメントが極めて白っぽいが故に、遮熱顔料の日射反射率が損なわれることなく、ブロックに発現されると考えられ、また白セメントは、普通ポルトランドセメントに含まれる酸化第二鉄等の鉄分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であることから、この鉄分が日射反射率に影響し、鉄分の多く存在する普通ポルトランドセメントにおいては、遮熱顔料の日射反射率が損なわれ、鉄分を除去した白セメントにおいては日射反射率が損なわれないことも考えられ、さらに、通常は骨材として珪砂等を用いるが、本発明は、この珪砂等に換えて、又は珪砂等の一部を白骨材に置き換えるものであって、理由は定かではないが、珪砂等により損なわれる遮熱顔料の日射反射率が、白セメントに加えた白骨材においても、白セメントと同様に、遮熱顔料の日射反射率を損なうことがないと考えられる等、いずれにしても、ブロック自体の明度（Ｌ値）を下げても、遮熱顔料の高い日射反射率が、白セメントとそれに加えた白骨材とによって損なわれることなく、ブロックに発現されるのである。

本発明に係る遮熱性ブロックにおいて、前記遮熱顔料として、明度（Ｌ値）が５０以下で、日射反射率が４０％以上のものを用いれば、ブロック自体の明度（Ｌ値）を３０〜６０とし、且つ日射反射率を４０％以上とするのが、極めて容易である。

本発明に係る遮熱性セメント組成物によれば、これを成型、固化することにより、優れた遮熱性能を具備した遮熱性ブロックが得られ、またこれを舗装現場で直接塗布したり、建物等の外壁や屋上等に直接塗布することにより、当該工作物等に遮熱性能を具備させることができる。

本発明に係る遮熱性ブロックの配合と性能とを示す表である。本発明に係る遮熱性ブロックの日射反射率の測定結果を示すグラフである。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照し、具体的に説明する。

本発明に係る遮熱性ブロックは、主に白セメントと遮熱顔料と白骨材とを含むものであり、かかる白セメントと遮熱顔料と白骨材とを含むセメント組成物を成型、固化して得られるものである。

次に、白セメントは、前記白骨材同士を接着させるものであって、一般にはＪＩＳＲ５２１０に定める普通ポルトランドセメントにおいて、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であり、通常、鉄分（酸化鉄）の含有量は０．２％程度である。白セメントの市販品としては、太平洋セメント株式会社製「ホワイトセメント」を挙げることができる。なお「ホワイトセメント」の白色の程度は、ハンター方式による白色度（ＪＩＳＰ８１２３に準拠）が９０程度である。

遮熱顔料は、一般には、鉄クロム系材料、黒色酸化鉄材料、希土類酸化マンガンを含む材料等であって明度が５０以下である比較的明度が低い材料が用いられる。また遮熱顔料の明度が５０以下であり、かつ日射反射率が４０％以上とすれば、これを白セメントに混ぜることにより、ブロック自体の明度（Ｌ値）を３０〜６０とし、且つ日射反射率を４０％以上とするのが、極めて容易となる。
一般に、日射反射率を高めるには明度（Ｌ値）を高め、すなわち白っぽくすればよいが、これらの遮熱顔料は、比較的明度（Ｌ値）は低く、すなわち灰色又は黒っぽい暗色でありながら、高い日射反射率を示すものである。

遮熱顔料の市販品としては、大日精化工業株式会社製ダイピロキサイドカラーブラック「９５８１」、「９５９０」、「９５９６」、戸田工業株式会社製遮熱黒色顔料「ＨＲ−ＧＢ」、東罐マテリアル・テクノロジー株式会社製遮熱顔料「４２−７０７Ａ」、「４２−７０３Ａ」、アサヒ化成工業株式会社製遮熱顔料「６３５０」、「６３０１」等を挙げることができる。

白骨材としては。一般には石灰石（炭酸カルシウム）が好適に用いられるが、その他に、タルク、石英、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を主成分とするの粒状材料や粉状材料から選択される１種類又は２種類以上を用いることができ、その粒径が０．５〜３ｍｍ程度のものを主に含むものが使用される。中でも石灰石（炭酸カルシウム）は、硬度が比較的低いため、混練器等の製造設備との接触面に摩耗や擦傷が生じにくく、また比較的安価で粒度を揃えやすいので好適に用いることができる。
なお、白骨材と白セメントとの配合割合は、特に限定されるものではないが、白セメントをバインダーとして白骨材同士が接着可能な範囲で、白骨材と白セメントとの配合割合を決めればよい。

白セメントと遮熱顔料との配合割合は特に限定されるものではないが、遮熱顔料は遮熱性能を付与するのみでなく、本発明に係る遮熱性ブロックの明度を調整するための顔料でもあるため、遮熱顔料が少なすぎると白セメントに隠蔽されて明度が高くなりすぎるおそれがある。一方、遮熱顔料の配合割合が多すぎると白セメントが持っている骨材を接着させる性能を阻害するおそれがある。したがって白セメント１００重量部に対して、遮熱顔料の配合割合は、０．１〜１０重量部が好ましい。

前記白セメント、白骨材、及び遮熱顔料以外に、形成されるブロック自体の明度（Ｌ値）を３０〜６０とし、且つ日射反射率を４０％以上とするのに支障の無い範囲で、他の材料を本発明に係る遮熱性ブロックに配合して用いてもよい。例えば白骨材以外の骨材を挙げられる。この骨材としては、珪砂、砂利石、砕石、花崗岩、大理石等の自然石、陶磁器片、寒水石、ガラス破砕物、セラミック等が使用され、更にその粒径が０．５〜３ｍｍ程度のものを主に含むものが好適に使用される。

また遮熱性能を著しく低下させない範囲で、一般に用いられる普通ポルトランドセメントを白セメントに加えても良い。

更に他の配合材料としては、高炉スラグ（ＪＩＳＡ５０１１−１）が挙げられる。高炉スラグは、普通ポルトランドセメントと共通する成分を多く含むものの、鉄分の含有量が少なく、白セメントに混練性しても日射反射率の低下が少ない。

本発明に係る遮熱性ブロックは、白セメント、白骨材及び遮熱顔料に必要に応じて他の材料を加え、更に水を加えて混練した後、型枠に入れて成型し、更に適時期間養生することによって完成する。なお混練させやすくするために混和剤等を添加してもよい。また本発明に係る遮熱性ブロックの他の実施形態としては、ブロック成型時にまず下地用のブロックを成型し、その上に遮熱性ブロックを一体に成型した二層構造や三層以上の構造のものがあげられる。遮熱性ブロックの形状は、舗装ブロックに用いる場合は、一般には板状であり、幅寸法及び奥行き寸法がいずれも１０〜５００ｍｍであり、厚さ寸法が５〜１００ｍｍである。なおブロック塀に用いられるいわゆるコンクリートブロック状に成形して用いてもよい。

次に本発明の実施形態について図面を参照し、実施例に基づいて説明する。

〔実施例１〕
白セメントとして太平洋セメント株式会社製「ホワイトセメント」、遮熱顔料としてアサヒ化成工業株式会社製遮熱顔料「Ｂｌａｃｋ６３５０」、骨材として白骨材である石灰石及び水を図１に示す配合割合で混練し、振動プレス成形後、養生して試験片を作成した。

〔ランプ照射試験〕
作成した試験片について、遮熱性舗装技術研究会が規定する「遮熱性舗装室内照射試験法」に準拠して、東芝ライテック株式会社製ビームランプ「ＢＲＦ１１０Ｖ／１５０Ｗ」を所定の時間照射し、その時の表面温度を測定した。なお基準試験片として、アスファルト道路から一部切り出したものを用い、この基準試験片に当該ランプ照射試験を実施して、表面温度が２３℃から６０℃となるまでの時間を照射時間Ｔとした。すなわち、実施例１の試験片の当初の表面温度を２３℃とし、これに前記ビームランプを照射し、照射時間Ｔ後における当該試験片の表面温度を測定し、その結果を図１の「表面温度（℃）」の欄に示した。なお後記する比較例１の表面温度との差を温度上昇の抑制効果として図１の「温度上昇の抑制効果」の欄に示した。図１の「温度上昇の抑制効果（℃）」の欄において、温度上昇の抑制効果は、負の値であれば、比較例１の表面温度に対して、表面温度が低く、温度上昇の抑制効果が認められ、正の値であれば、比較例１の表面温度に対して、表面温度が高く、温度上昇の抑制効果が認められないことを示している。

〔反射率測定試験〕
作成した試験片について、ＪＩＳＫ５６０２（塗膜の日射反射率の求め方）に準じて、分解能１ｎｍの島津製作所株式会社製自記分光光度計「ＵＶ−３１５０」を用いて、近赤外域（波長：７８０〜２５００ｎｍ）での分光反射率を測定し、この測定値における、ＪＩＳＫ５６０２の表１の「基準太陽光の重価係数」に記載された各波長における「重価係数」から、ＪＩＳＫ５６０２の「８日射反射率の求め方」に記載された数式より日射反射率が算出され、算出された当該日射反射率を図１の「日射反射率（％）」の欄に示した。なお、前記測定試験においては、標準白色板としてＪＩＳＫ５６０２に規定されたふっ素樹脂系標準白色板に換えて硫酸バリウムからなる白色板を用いた。各波長ｎｍにおける反射率の測定結果は図２に示した。

〔明度測定試験〕
作成した試験片について、日本電色工業株式会社製測色試験器「ＳＥ−２０００」を用いて、ＪＩＳＺ８７２２（色の測定方法）基づき、分光反射率係数を測定し、ＪＩＳＫ８７０１に規定する三刺激値を求め、これからＪＩＳＫ７１０５に基づいてＬ＊値を算出し、その値を明度（Ｌ値）とし、その結果を図１の「明度（Ｌ値）」の欄に示した。

〔視認性評価試験〕
作成した試験片について、評価する人を５人定め、試験片を観察して見た目を平均し、眩しさを感じる場合を「×」、眩しさを感じない場合を「○」とし、その結果を図１の「視認性」の欄に示した。

〔比較例１〕
骨材として珪砂、ＪＩＳＲ５２１０に定める普通ポルトランドセメント、顔料として黒色系の一般顔料であるランクセス株式会社製バイロフェロックス（黒）「３３０Ｃ」及び水を図１に示す配合割合で混練し、振動プレス成形後、養生して試験片を作成し比較例１とした。そして実施例１と同様にランプ照射試験、反射率測定試験、明度測定試験及び視認性評価試験を実施しその結果を図１、図２に示す。

〔比較例２〕
骨材として珪砂、普通ポルトランドセメント、遮熱顔料としてアサヒ化成工業株式会社製遮熱顔料「Ｂｌａｃｋ６３５０」及び水を図１に示す配合割合で混練し、振動プレス成形後、養生して試験片を作成し比較例２とした。そして実施例１と同様にランプ照射試験、反射率測定試験、明度測定試験及び視認性評価試験を実施しその結果を図１、図２に示す。

〔比較例３〕
骨材として珪砂、白セメント、顔料としてランクセス株式会社製バイロフェロックス（黒）「３３０Ｃ」及び水を図１に示す配合割合で混練し、振動プレス成形後、養生したものを比較例３とした。そして実施例１と同様にランプ照射試験、反射率測定試験、明度測定試験及び視認性評価試験を実施しその結果を図１、図２に示す。

〔比較例４〕
白セメントとして太平洋セメント株式会社製「ホワイトセメント」、遮熱顔料としてアサヒ化成工業株式会社製遮熱顔料「Ｂｌａｃｋ６３５０」、骨材として珪砂及び水を図１に示す配合割合で混練し、振動プレス成形後、養生して試験片を作成し比較例４とした。そして、実施例１と同様にランプ照射試験、反射率測定試験、明度測定試験及び視認性評価試験を実施しその結果を図１、図２に示す。

なお本実施例、比較例で用いた顔料の明度は、前記の明度測定試験に従って測定した結果、遮熱顔料「Ｂｌａｃｋ６３５０」の明度は２７．５５であり、一般顔料「３３０Ｃ」の明度は１７．１８であった。

図１に示すように、比較例１に対して、一般顔料の換わりに遮熱顔料を配合した比較例２では、日射反射率が若干高くなり、それによって表面温度の低下が見られるものの、その低下効果は低く、−１．４℃であるのに対して、普通ポルトランドセメントの換わりに白セメントを配合し、珪砂の換わりに石灰石を配合し、そして遮熱顔料を使用した実施例１では、日射反射率が４０％以上であって極めて高くなり、それによって−１２．４℃と非常に大きな表面温度の低下効果が認められた。

また比較例１に対して、普通ポルトランドセメントの換わりに白セメントを配合した比較例３では、日射反射率が僅か高くなるものの、表面温度の低下効果は認められなかった。この結果と実施例１の結果とを合わせて考察すると、白セメントを使用しても、顔料が遮熱顔料でない一般的な無機顔料を使用した比較例３においては、日射反射率が僅か高くなるものの、表面温度の低下効果は認められず、これに対して、白セメントと遮熱顔料と白骨材とを使用した実施例１においては、非常に大きな表面温度の低下効果が認められた。

更に比較例１に対して、普通ポルトランドセメントの換わりに白セメントを配合し、遮熱顔料を使用した比較例４では、日射反射率が４３．５％と高くなり、表面温度の低下効果も−１０．３であって、比較的高い表面温度の低下効果を示したが、珪砂の換わりに白骨材を配合した実施例１では、日射反射率が５３．２％であって極めて高くなり、それによって非常に大きな表面温度の低下効果が認められた。

かかる実施例及び比較例についての日射反射率は、図２に示すように顕著に表れている。すなわち、図２は、横軸に近赤外域における波長（ｎｍ）、縦軸に波長（ｎｍ）における分光反射率（％）を示しており、図２に示すように、比較例１に対して、普通ポルトランドセメントを白セメントに変えた比較例３では、日射反射率が僅か高まるものの、大差は認められなかった。また比較例１に対して、一般顔料に換えて遮熱顔料を添加した比較例２では、近赤外領域において、短波長側から長波長側に向かって日射反射率が徐々に高くなる結果であった。更に、比較例１に対して、普通ポルトランドセメントの換わりに白セメントを配合し、遮熱顔料を使用した比較例４では、近赤外領域全域にわたって比較的高い反射率を示した。これに対して、実施例１では、近赤外領域全域にわたって高い反射率を示した比較例４に対しても、非常に高い反射率を示した。この測定結果からも、白セメントと遮熱顔料と白骨材との組合せにより、近赤外領域の日射反射率が非常に高くなり、これが表面温度の低下に大きく寄与することが示唆される。

以上の測定結果を総合すると、白セメントと遮熱顔料とを使用することにより、比較的大きな表面温度の低下効果が認められ、その場合の日射反射率は４０％以上であること、更に骨材として白骨材を使用することにより、非常に大きな表面温度の低下効果が認められること、これに対して、遮熱顔料を使用しても白セメントを使用せずに、普通ポルトランドセメントを使用した場合は、また白セメントを使用しても、遮熱顔料を使用しない場合は、大きな表面温度の低下効果は認められず、そしてその場合の日射反射率は３０％未満であること等が示された。
したがって、白セメントと遮熱顔料と白骨材とを使用して、日射反射率を４０％以上とすれば、非常に大きな表面温度の低下効果が認められること、加えて明度（Ｌ値）を実施例１〜２に見られるように、３０〜６０の範囲とすれば、灰色又は黒っぽい暗色となり、眩しさや白色の区画線との区別に問題が生じないことが分かる。

本発明によれば、主に遮熱顔料と白セメントと白骨材とにより、高い遮熱性能を発現するので、本発明に係る遮熱性ブロックは舗装ブロックやブロック塀等,遮熱性能を具備させたい所に好適に用いられると共に、本発明に係る遮熱性セメント組成物は、優れた遮熱性能を具備した遮熱性ブロックを作製するのに好適に用いられ、また建物等の外壁や屋上等の工作物等に遮熱性能を具備させる等、それらの用途に好適に用いられる。

Claims

白セメントと遮熱顔料と白骨材とが含有され、明度（Ｌ値）が３０〜６０であって日射反射率が４０％以上である遮熱性ブロックであって、前記遮熱顔料は、明度（Ｌ値）が５０以下で日射反射率が４０％以上であり、かつ、前記遮熱顔料の配合割合は、前記白セメント１００重量部に対して０．１〜１０重量部であり、更に、前記白骨材は、石灰石のみであり、白骨材以外の骨材を含まないことを特徴とする遮熱性ブロック。
白セメントと遮熱顔料と白骨材とが含有されたセメント組成物であって、当該セメント組成物が固化された状態において、明度（Ｌ値）が３０〜６０であって日射反射率が４０％以上であり、前記遮熱顔料は、明度（Ｌ値）が５０以下で日射反射率が４０％以上であり、かつ、前記遮熱顔料の配合割合は、前記白セメント１００重量部に対して０．１〜１０重量部であり、更に、前記白骨材は、石灰石のみであり、白骨材以外の骨材を含まないことを特徴とする遮熱性セメント組成物。