JP6057434B2 - 太陽熱高反射構造体 - Google Patents
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Description
このようなヒートアイランド現象を緩和するために、近年、種々の技術が提案されている。
しかし、この技術を用いた場合であっても、アスファルト舗装面等に入射した太陽光が、乱反射または鏡面反射によって、周囲のコンクリート建築物等に当たった場合、当該コンクリート建築物等によって、太陽光のエネルギーが蓄えられ、ヒートアイランド現象の抑制効果が小さくなるという問題があった。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[6]を提供するものである。
[1] 1.0以上の再帰反射率(ここで、再帰反射率とは、150度の角度で900nmの波長の光を入射させた場合において、30度±10度の範囲内の反射光強度を「R」、150度±10度の範囲内の反射光強度を「S」としたときに、「S/R」で表される値をいう。)を発現するように凹凸加工を施されている表面を有することを特徴とする太陽熱高反射構造体。
[2] 上記凹凸加工が、上記太陽熱高反射構造体を構成する材料の粒度よりも大きな深さを有しかつ繰り返し規則性または均一性を有する凹凸を形成するように施されている前記[1]に記載の太陽熱高反射構造体。
[3] 上記表面を形成する材料は、日射反射率が、JIS K 5602に規定されている値として20%以上で、かつ、鏡面光沢度が、JIS K 5600に規定されている60度グロスの値として80%以下である前記[1]又は[2]に記載の太陽熱高反射構造体。
[4] 上記表面が、塗料によって形成されている前記[1]〜[3]のいずれかに記載の太陽熱高反射構造体。
[5] 上記太陽熱高反射構造体が、上記表面に凹凸加工を施すための基材として、セメント質硬化体を含む前記[1]〜[4]のいずれかに記載の太陽熱高反射構造体。
[6] 上記太陽熱高反射構造体が、プレキャストブロック、または、現場打ちのコンクリートもしくはモルタルの硬化体である前記[1]〜[5]のいずれかに記載の太陽熱高反射構造体。
本発明の太陽熱高反射構造体は、例えば、プレキャストブロック、または、現場打ちのコンクリートもしくはモルタルの硬化体の形態で作製することができ、道路の舗装、駐車場の舗装、広場の舗装、建造物の壁、建造物の屋根、建造物の屋上等の用途に適用することができる。
本明細書中、再帰反射率とは、150度の角度で900nmの波長の光を入射させた場合において、30度±10度の範囲内の反射光強度を「R」、150度±10度の範囲内の反射光強度を「S」としたときに、「S/R」で表される値をいう。
なお、再帰反射率は、入射させる光の波長を変えても、ほぼ同じ値となる。
本発明の構造体の再帰反射率は、1.0以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは2.0以上、特に好ましくは2.5以上である。
凹凸加工の深さは、再帰反射率を高める観点から、本発明の構造体を構成する材料(例えば、細骨材)の粒度(例えば、0.3〜5mmの範囲内で選ばれる粒度)に対して、1倍以上、好ましくは2倍以上、より好ましくは3倍以上である。該深さの上限は、特に限定されないが、深すぎて、高い再帰反射率が得難くなる場合がある観点から、前記粒度に対して、好ましくは100倍、より好ましくは80倍、特に好ましくは50倍である。
繰り返し規則性を有する凹凸の例としては、スリット状の溝、平面上に半球状の凹部もしくは凸部を縦横に交互に一定の距離を隔てて形成させたもの、平面上に立方体状の凹部もしくは凸部を縦横に交互に一定の距離を隔てて形成させたもの等が挙げられる。
本明細書中、均一性を有する凹凸とは、ランダムではあるが、全体に均一に形成された凹凸をいう。
均一性を有する凹凸の例としては、凸部と凹部を交互に、深さ及び互いの距離をランダムに変化させながら形成させて、全体に均一な凹凸を形成させてなるもの等が挙げられる。
日射反射率は、JIS K 5602に規定されている値として、好ましくは20%以上、より好ましくは25%以上、特に好ましくは30%以上である。
なお、日射反射率とは、規定の波長域において求めた分光反射率から算出され、塗膜表面に入射する日射に対する塗膜からの反射光束の比率を指す。日射反射率は、JIS K 5602に従い、近赤外波長域(波長:780〜2,500nm)および全波長域(300〜2,500nm)において求められる。
鏡面光沢度は、JIS K 5600に規定されている60度グロスの値として、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下、さらに好ましくは60%以下、特に好ましくは50%以下である。
本発明で用いる塗料としては、例えば、太陽熱高反射塗料が挙げられる。
ここで、太陽熱高反射塗料とは、塗膜の明度(L*)が40.0を超える場合は、近赤外波長域の日射反射率(ρ)の値が、当該明度の値以上であるものをいい、塗膜の明度(L*)が40.0以下である場合は、近赤外波長域の日射反射率(ρ)の値が、40.0%以上であるものをいう。
太陽熱高反射塗料の市販品としては、ATTSU−9(4F)、ATTSU−9(F)、ATTSU−9(Si)、ATTSU−9 ROAD(W)、ATTSU−9 ROAD(U)(以上、日本ペイント社製)等が挙げられる。
塗料の塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレー、刷毛、ローラー、ディッピング等が挙げられる。中でも、スプレーは、凹凸の中まで均一な厚みの塗料層を形成させることができる点で、好ましい。
本発明の太陽熱高反射構造体1は、基層2の上に形成された表面形成層3の表面に、太陽熱高反射塗料からなる塗料層4を形成させてなるものである。表面形成層3の表面には、凹凸加工によって、多数の凹凸(例えば、スリット)5が形成されている。
なお、本発明の太陽熱高反射構造体は、ブロック(プレキャスト製品)でもよいし、現場打ちで得られる硬化体でもよい。
例えば、図2に示すように、深さの異なる数種類の溝状のスリット5として形成することができる。この場合、スリット5は、例えば、深さ1.0〜1.4mmで幅3〜5mmの溝5aと、深さ1.8〜2.2mmで幅3〜5mmの溝5bと、深さ2.8〜3.2mmで幅3〜5mmの溝5cを、溝同士の間の平坦な凸部の幅が3〜6mmとなるように、かつ、これら3つの溝の組み合わせが繰り返し表れるように、形成させることができる。、
また、スリット5は、例えば、図3に示すように、同一の深さを有する多数の溝状のスリット5として形成することができる。この場合、スリット5は、例えば、深さ1.2〜1.6mmで幅2〜4mmの溝を、溝同士の間の平坦な凸部の幅が3〜7mmとなるように形成させることができる。
なお、凹凸(スリット)5は、溝状である場合、図2及び図3に示す形態に限定されず、他の形態を有することもできる。ただし、溝状の凹凸5の凹部は、太陽光の鏡面反射及び乱反射の量を減少させる観点から、深さが1〜5mmで、かつ、幅が2〜8mmであることが好ましい。この場合、凹部同士の間の凸部の幅は、太陽光の鏡面反射及び乱反射の量を減少させる観点から、好ましくは3〜7mmである。
また、表面形成層3の表面に形成される多数の凹凸は、溝状以外の他の形態を有する場合であっても、凹部の深さまたは凸部の高さが、太陽光の鏡面反射及び乱反射の量を減少させる観点から、1〜5mmであることが好ましい。
多孔質セメント系硬化体は、通常、多孔質モルタル硬化体または多孔質コンクリート硬化体である。
表面形成層3を形成する多孔質セメント系硬化体は、好ましくは、セメント100質量部と、骨材300〜650質量部と、水25〜35質量部と、減水剤0〜3質量部(固形分換算)を含む組成物の硬化体からなる。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、エコセメント等を用いることができる。
骨材としては、表面形成層3の表面の凹凸5の形状に影響を与えない観点からは、最大粒径が5mm以下のものが好ましい。最大粒径は、透水性を付与する観点からは、好ましくは0.6mm以上、より好ましくは1.0mm以上である。
骨材の配合量は、透水性を確保する観点から、好ましくは300〜650質量部、より好ましくは350〜600質量部、特に好ましくは400〜550質量部である。
減水剤を用いる場合、減水剤の量は、セメント100質量部に対して、例えば、固形分換算で0.1〜3質量部である。なお、減水剤の使用は、必須ではなく、任意である。
多孔質セメント系硬化体の材料として、必要に応じて、セメント混和材等の副原料を用いることもできる。副原料としては、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、石灰石粉末、石英粉末等が挙げられる。副原料の配合量は、セメント100質量部に対して、好ましくは0〜50質量部である。
非多孔質セメント系硬化体としては、例えば、汎用のコンクリートまたはモルタルを用いることができる。この場合、骨材の最大粒径は、表面形成層3の表面の凹凸5の形状に影響を与えない観点から、好ましくは5mm以下である。また、骨材の配合量は、非多孔質セメント系硬化体の強度等の観点から、セメント100質量部に対して、好ましくは0〜600質量部、より好ましくは0〜500質量部、好ましくは0〜400質量部である。
表面形成層3の厚さは、特に限定されないが、通常、2〜50mmである。
本発明の太陽熱高反射構造体1が、道路の舗装、建造物の屋根、建造物の屋上等の雨水を受け易い構造体である場合、当該セメント系構造体の好適な形態例としては、基層2と表面形成層3の両方が、多孔質セメント系硬化体(多孔質コンクリート硬化体、及び/又は、多孔質モルタル硬化体)であるものが挙げられる。この場合、基層2の透水性は、好ましくは、表面形成層3の透水性よりも大きい。このように基層2の透水性を大きくすることによって、本発明の太陽熱高反射構造体の中に水が浸透し易くなるとともに、表面形成層3を通じて水が大気中に蒸散し易くなり、ヒートアイランド現象をさらに緩和することができる。
この場合、非多孔質セメント系硬化体としては、例えば、汎用のコンクリートまたはモルタルを用いることができる。この場合、骨材の最大粒径及び配合量の好ましい数値範囲は、上述の表面形成層を形成する非多孔質セメント系硬化体における好ましい数値範囲と同様である。
本発明の太陽熱高反射構造体は、歩道、車道等の道路の舗装や、駐車場の舗装や、駅前、ショッピングモール、学校等の広場の舗装や、鉄筋コンクリートからなるビル等の建造物の壁や、鉄筋コンクリートからなる公会堂、体育館、音楽ホール等の建造物の屋根や、鉄筋コンクリートからなるビル等の建造物の屋上等に適用することができる。
太陽熱高反射塗料である「ATTSU−9(4F)」(商品名;日本ペイント社製)で調色することによって、光沢および反射率を調整し、塗料No.1〜16を用意した。
(1)インターロッキングブロックの作製
表面形成層及び基層からなり、かつ平坦な上面を有するインターロッキングを作製した。
表面形成層は、普通ポルトランドセメント100質量部、3号珪砂(最大粒度:1.2mm)424質量部、および水30質量部を含む組成物の多孔質硬化体(透水性を有する硬化体)である。
基層は、普通ポルトランドセメント100質量部、7号砕石(最大粒度:5mm)556質量部、砕砂(最大粒度:2.5mm)59質量部、および水30質量部を含む組成物の多孔質硬化体(透水性を有する硬化体)である。
塗料No.1〜8(実施例1〜8)及び塗料No.9〜14(比較例1〜6)の各々について、日射反射率、金属の平滑なフラット面(表1中の「フラット面」)に塗布したときの鏡面光沢度(60度グロス)、前記のインターロッキングブロックの表面(表1中の「ILB面」)に塗布したときの鏡面光沢度(60度グロス)、の各物性を測定した。なお、鏡面光沢度は、光沢度計(BYK社製;製品名:マイクロトリグロス)を用いて測定した。
なお、塗料の塗布は、エアスプレーによって、金属の平滑なフラット面またはインターロッキングブロックの表面に、50μmの厚さ(乾燥後の値)となるように均一に行なった。また、日射反射率および鏡面光沢度の測定は、室温(約20℃)で1週間、塗料層を乾燥させた後、行なった。
結果を表1に示す。
塗料No.1〜16の各々について、(a)金属の平滑なフラット面(表1中の「フラット面」)、(b)前記インターロッキングブロックの平坦な面(表1中の「ILBの平坦面」)、(c)前記インターロッキングブロックの面に対して凹凸加工1を施した面(表1中の「凹凸加工1の面」)、(d)前記インターロッキングブロックの面に対して凹凸加工2を施した面(表1中の「凹凸加工2の面」)、の各面に塗料を50μmの厚さ(乾燥後の値)で塗布した場合における再帰反射率を測定した。
なお、凹凸加工1とは、図2に示すように、深さ1.2mmで幅4mmの溝5aと、深さ3.0mmで幅4mmの溝5cと、深さ2.0mmで幅4mmの溝5bを、溝同士の間の平坦な凸部の幅が4mmとなるように、かつ、これらの溝5a、5c、5bの組み合わせが繰り返し表れるように、形成させてなるものである。
凹凸加工2とは、図3に示すように、深さ1.4mmで幅3mmの溝を、溝同士の間の平坦な凸部の幅が5mmとなるように、多数形成させてなるものである。
また、再帰反射率の測定値を次のように評価した。
◎:非常に良好(再帰反射率:2以上)
○:良好(再帰反射率:1以上、2未満)
×:不良(再帰反射率:1未満)
結果を表1に示す。
(1)非多孔質硬化体の作製
表面形成層及び基層からなる非多孔質硬化体を作製した。
表面形成層は、普通ポルトランドセメント100質量部、砕砂(最大粒度:2.5mm)365質量部、および水30質量部を含む組成物の非多孔質モルタル硬化体(透水性を有しないモルタル硬化体)である。
基層は、エコセメント100質量部、砕砂(最大粒度:2.5mm)246質量部、7号砕石(最大粒径:5mm)295質量部、および水30質量部を含む組成物の非多孔質コンクリート硬化体(透水性を有しないコンクリート硬化体)である。
(2)塗料の性能
塗料No.15〜16(実施例9〜10)について、日射反射率、金属の平滑なフラット面に塗布したときの鏡面光沢度(60度グロス)、の各物性を測定した。
結果を表2に示す。
(3)再帰反射率の測定及び評価
塗料No.15〜16(実施例9〜10)の各々について、(a)前記のモルタル硬化体の平滑な面(表2中の「モルタルの平滑面」)、(b)前記モルタル硬化体の面に対して、深さ1mm、幅3mmのスリット状の凹凸加工(凸部の幅:5mm)を施した面(表2中の「スリット状凹凸加工1」)、(c)前記モルタル硬化体の面に対して、深さ1.5mmのランダムな凹凸加工を施した面(表2中の「ランダム凹凸加工」)、(d)前記モルタル硬化体の面に対して、深さ1.5mm、幅3mmのスリット状の凹凸加工(凸部の幅:5mm)を施した面(表2中の「スリット状凹凸加工2」)、(e)前記モルタル硬化体の面に対して、深さ4mm、幅5〜15mmのスリット状の凹凸加工(凸部の幅:5mm)を施した面(表2中の「スリット状凹凸加工3」)、の各面に塗料を50μmの厚さ(乾燥後の値)で塗布した場合における再帰反射率を測定した。
また、再帰反射率の測定値を前記と同様にして評価した。
結果を表2に示す。
2 基層
3 表面形成層
4 塗料層
5 凹凸(スリット)
6,7 ビル
A 入射光(太陽光)
B 再帰反射光
C 鏡面反射光
D 乱反射光
Claims (5)
- 150度の角度で900nmの波長の光を入射させた場合において、30度±10度の範囲内の反射光強度を「R」、150度±10度の範囲内の反射光強度を「S」としたときに、「S/R」で表される値である再帰反射率として、1.0以上の値を発現するように凹凸加工を施されている表面を有する太陽熱高反射構造体であって、
上記凹凸加工は、上記太陽熱高反射構造体を構成する材料の粒度よりも大きな深さを有しかつ繰り返し規則性または均一性を有する凹凸を形成するように施されており、
上記表面を形成する材料は、日射反射率が、JIS K 5602に規定されている値として20%以上で、かつ、鏡面光沢度が、JIS K 5600に規定されている60度グロスの値として80%以下の塗料であることを特徴とする太陽熱高反射構造体。 - 上記太陽熱高反射構造体が、上記表面に凹凸加工を施すための基材として、セメント質硬化体を含む請求項1に記載の太陽熱高反射構造体。
- 上記太陽熱高反射構造体が、プレキャストブロック、または、現場打ちのコンクリートもしくはモルタルの硬化体である請求項1又は2に記載の太陽熱高反射構造体。
- 上記凹凸加工が、上記繰り返し規則性を有する凹凸を形成するように施されたものであって、(a)スリット状の溝、(b)平面上に半球状の凹部もしくは凸部を縦横に交互に一定の距離を隔てて形成させたもの、または、(c)平面上に立方体状の凹部もしくは凸部を縦横に交互に一定の距離を隔てて形成させたもの、である請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽熱高反射構造体。
- 上記凹凸加工が、上記(a)スリット状の溝であり、
上記(a)スリット状の溝は、深さが1〜5mmでかつ幅が2〜8mmである溝状の凹部を、上記溝状の凹部同士の間の凸部の幅が3〜7mmとなるように、多数形成させたものである請求項4に記載の太陽熱高反射構造体。
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