JP6364692B2

JP6364692B2 - 融雪用ブロック

Info

Publication number: JP6364692B2
Application number: JP2014039681A
Authority: JP
Inventors: 晃宏奥谷; 剛志大田; 賢治関
Original assignee: Komatsu Seiren Co Ltd
Current assignee: Komatsu Seiren Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: JP2015163753A

Description

本発明は、融雪用のパイプや電気ヒータの上に敷設される融雪用ブロックおよび融雪用のパイプを通すための貫通孔が設けられた融雪用ブロックに関する。

積雪地域や寒冷地では、冬季に積雪や凍結によって、歩道、駐車場、道路等における歩行や走行が妨げられる。
そこで、雪や氷を融かすために、年間を通して水温が安定している地下水を流したパイプや電気ヒータを地中に配置し、その上に、ブロック、セメント、アスファルト等を敷設することが行われている。パイプや電気ヒータの熱をブロック等に伝え、ブロック等の表面の雪や氷を融かすことによって、歩行や走行が容易になる。

融雪効果を向上させるために、ブロック等に熱伝導性の優れた物質を含ませることが検討されている。例えば、セメントと、人造黒鉛粒子と、水とを含むセメント組成物を成形し、硬化したブロックであって、人造黒鉛粒子が、黒鉛化された炭素骨材と炭素バインダから構成されている真密度が２．２２ｇ／ｃｍ^３以上の粒子であり、人造黒鉛粒子を２〜８質量％含むブロックが提案されている（特許文献１）。

特開２００５−１６３４８０号公報

しかし、特許文献１には、炭素バインダについての具体的な記載がないため、人造黒鉛粒子を製造することが困難である。また、特許文献１には、製鉄用電極、等方性黒鉛、電気黒鉛質ブラシ等の黒鉛材料の切粉から真密度の特性等を満足する材料を選択して用いることが記載されている。しかし、真密度の特性等を満足する材料を選びだす必要があり、煩雑である。

本発明は、原材料の入手が容易であり、かつ融雪効果に優れる融雪用ブロックを提供する。

本発明の融雪用ブロックは、セメントと、石油コークス燃焼灰と、水とを含むセメント組成物を成形し、硬化してなる融雪用ブロックであって、前記石油コークス燃焼灰の含有量が、前記セメント組成物の固形分（１００質量％）のうち、０．３〜２５質量％であるものであることを特徴とする。
前記石油コークス燃焼灰は、未燃の炭素成分を４０〜８０質量％含むことが好ましい。
前記セメント組成物は、珪砂をさらに含むことが好ましい。

本発明の融雪用ブロックは、原材料の入手が容易であり、かつ融雪効果に優れる。

本発明の融雪用ブロックの一例を示す断面図である。融雪試験の様子を示す外観写真およびサーモグラフィ画像である。

以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「融雪用ブロック」とは、雪や氷を融かすためのパイプ、電気ヒータ等の上に敷設されるブロック、または雪や氷を融かすためのパイプ等を通すための貫通孔が設けられたブロックを意味する。融雪用ブロックは、積雪や凍結がない時期には、通常の路面用ブロックとして使用される。
「石油コークス」とは、重質油（アスファルト分）をコーキング反応によって熱分解した際に固形物として副生される残渣分を意味する。
「石油コークス燃焼灰」とは、石油コークスを燃焼させることによって発生する飛灰（フライアッシュ）を意味する。
「セメント組成物の固形分」とは、セメント組成物から水を除いた残部を意味する。

＜融雪用ブロック＞
本発明の融雪用ブロックは、セメントと、石油コークス燃焼灰と、水とを含むセメント組成物を成形し、硬化してなるものである。

（セメント組成物）
セメント組成物は、セメントと、骨材と、水とを含む。
本発明におけるセメント組成物は、骨材の少なくとも一部として、石油コークス燃焼灰を含む。
本発明のセメント組成物は、必要に応じて、石油コークス燃焼灰以外の骨材；セメント、骨材および水以外の他の成分を含んでいてもよい。

セメント組成物中のセメントの含有量は、骨材の１００質量部に対して、５〜１００００質量部が好ましく、１０〜１００質量部がより好ましい。セメントの含有量が骨材の１００質量部に対して５質量部以上であれば、融雪用ブロックの強度が十分に高くなる。セメントの含有量が骨材の１００質量部に対して１００００質量部以下であれば、骨材が有する特性が十分に発揮される。

セメント組成物中の石油コークス燃焼灰の含有量は、骨材（１００質量％）のうち、０．５〜３０質量％が好ましい。
セメント組成物中の石油コークス燃焼灰の含有量は、セメント組成物の固形分（１００質量％）のうち、０．３〜２５質量％が好ましく、１〜２０質量％がより好ましく、３〜１５質量％がさらに好ましい。石油コークス燃焼灰の含有量がセメント組成物の固形分（１００質量％）のうち０．３質量％以上であれば、融雪用ブロックの熱伝導性が充分に高くなり、融雪効果が十分に発揮される。石油コークス燃焼灰の含有量がセメント組成物の固形分（１００質量％）のうち２５質量％以下であれば、融雪用ブロックの強度が十分に高くなり、また、石油コークス燃焼灰による融雪用ブロックの着色が抑えられる。

セメント組成物中の水の含有量は、セメントや骨材の種類、含有量等を勘案して適宜決定される。

（セメント）
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、高炉セメント、特殊セメント等の公知のセメントが挙げられる。

（石油コークス燃焼灰）
石油コークス燃焼灰としては、例えば、石油コークスを燃焼炉（ボイラ等）で燃焼させることによって発生する排ガス中から集塵機によって捕集された飛灰（フライアッシュ）が挙げられる。
石油コークス燃焼灰は、通常、未燃の炭素成分を４０〜８０質量％程度含む粉体である。石油コークス燃焼灰は、一般的に流通しているカーボンブラックに比べ導電性は低い。しかし、石油コークス燃焼灰を用いれば、廃棄物を有効活用できる。

石油コークス燃焼灰としては、熱伝導性の点から、粒子径が小さいものが好ましい。
石油コークス燃焼灰の平均粒子径は、０．１〜２００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましく、１〜７０μｍがさらに好ましい。石油コークス燃焼灰の平均粒子径が０．１μｍ以上であれば、取り扱い時の粉塵を防止でき、また、石油コークス燃焼灰の含有量が少量であっても十分に熱を伝え、融雪効果を十分に発揮できる。石油コークス燃焼灰の平均粒子径が２００μｍ以下であれば、熱伝導性が十分に高くなる。
石油コークス燃焼灰の平均粒子径は、倍率が５００倍の電子顕微鏡像から無作為に選択した３０個の粒子について最長対角線の長さを測定し、これら粒子の長さを平均したものである。

石油コークス燃焼灰の形状は、特に限定されず、球状、柱状、針状、燐片状、不定形状等のいずれであってもよく、またこれらのものが接合したものであってもよい。

（他の骨材）
石油コークス燃焼灰以外の他の骨材としては、洗い砂、珪砂、稲田御影石、瓦の破砕物、砂利、ガラスの破砕物、石油コークス燃焼灰以外の炭素材料等が挙げられる。融雪用ブロックの熱伝導性が高まり、融雪効果が向上する点から、珪砂が好ましい。

（他の成分）
セメント、骨材および水以外の他の成分としては、顔料、減水剤等が挙げられる。

（融雪用ブロックの製造方法）
融雪用ブロックは、例えば、下記の工程（ａ）〜（ｃ）を有する方法によって製造できる。
（ａ）セメント、石油コークス燃焼灰、水、必要に応じて、他の骨材、他の成分を混合し、セメント組成物を得る工程。
（ｂ）セメント組成物を型枠に入れ、成形し、かつ硬化させる工程。
（ｃ）硬化物を型枠から取り出し、養生させる工程。

硬化方法としては、例えば、セメント組成物を型枠に入れ、数時間から数日間放置して硬化させる方法；セメント組成物を型枠に入れ、加圧して硬化させるゼロスランプ加圧成形法等が挙げられ、ゼロスランプ加圧成形法が好ましい。ゼロスランプ加圧成形法を採用する場合、セメント組成物中の水の含有量は、セメント組成物がゼロスランプの状態となる範囲とされる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の融雪用ブロックの一例を示す断面図である。
融雪用ブロック１０は、基層１２と、基層１２の上に形成された表層１４とからなる２層構造のブロックである。

表層１４の表面には、雪や氷を融かして発生した水を流すための複数の溝１６（ローレット）が形成される。
基層１２と表層１４とからなる２層構造とすることによって、それぞれの層に異なる特性を持たせることができる。例えば、基層１２に十分な熱伝導性や強度を持たせ、表層１４に見た目のよさ（意匠性）を持たせることができる。

融雪用ブロック１０は、例えば、下記のようにして製造できる。
基層１２を形成するための第１のセメント組成物を型枠に入れ、ついで、表層１４を形成するための第２のセメント組成物を型枠に入れ、ゼロスランプ加圧成形法によって硬化させる。２層構造の硬化物を型枠から取り出し、養生させて融雪用ブロック１０を得る。

第１のセメント組成物および第２のセメント組成物は、セメントと、石油コークス燃焼灰と、水とを含むセメント組成物であり、好ましい組成は上述した本発明におけるセメント組成物と同様である。第１のセメント組成物および第２のセメント組成物の組成は、基層１２および表層１４に要求される特性に応じて適宜決定すればよい。

（他の実施形態）
なお、本発明の融雪用ブロックは、セメントと、石油コークス燃焼灰と、水とを含むセメント組成物を成形し、硬化してなるものであればよく、図示例の融雪用ブロック１０に限定はされない。
例えば、本発明の融雪用ブロックは、１層構造の融雪用ブロックであってもよい。
また、表面に複数の溝（ローレット）を有しない融雪用ブロックであってもよい。
また、融雪用のパイプを通すための貫通孔が設けられた融雪用ブロックであってもよい。

（作用機序）
以上説明した本発明の融雪用ブロックにあっては、融雪用ブロックに熱伝導性を付与する材料として石油コークス燃焼灰を用いているため、従来の人造黒鉛粒子を含むブロックに比べ、原材料の入手が容易である。
また、以上説明した本発明の融雪用ブロックにあっては、熱伝導性に優れる石油コークス燃焼灰を含むため、融雪効果に優れる。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。

実施例に用いた原材料は、下記の通りである。
普通ポルトランドセメント：宇部三菱セメント社製。
高炉セメント：宇部三菱セメント社製。
石油コークス燃焼灰：ボイラ（よしみね社製、ＰＣ−６５）を用いて石油コークスを燃焼させ発生した飛灰、未燃の炭素成分：６９質量％、平均粒子径：２６μｍ。
洗い砂：東海砂利社製、細砂。
珪砂：トーヨーシリカサンド、目開き３ｍｍの篩を通過し、目開き１ｍｍの篩を通過しないもの。
ガラス粒子：ホウケイ酸ガラスの粉砕物、目開き３ｍｍの篩を通過し、目開き１ｍｍの篩を通過しないもの。

（実施例１）
表１に示す各原料を混合して第１のセメント組成物を調製した。また、表１に示す各原料を混合して第２のセメント組成物を調製した。
第１のセメント組成物を型枠に充填し、さらに第２のセメント組成物を型枠に充填した後、２トンの圧力で振動加圧して硬化させた。硬化物を型枠から取り出し、１週間養生し、縦：２００ｍｍ、横：２００ｍｍ、厚さ：６０ｍｍの融雪用ブロックを得た。この融雪用ブロックは、第１のセメント組成物が硬化した基層（厚さ：５５ｍｍ）と、第２のセメント組成物が硬化した表層（厚さ：５ｍｍ）とを有する２層構造のものである。

（比較例１）
市販の融雪用ブロック（日本興業社製、バリアフリーペイブＭＳ、縦：２００ｍｍ、横：２００ｍｍ、厚さ：６０ｍｍ）を用意した。

（融雪試験）
実施例１の融雪用ブロックおよび比較例１の融雪用ブロックを用い、下記の融雪試験を行った。
融雪試験は、−５℃に設定された人工気象室内で行った。試験中の人工気象室内の温度の変動は、−１０〜０℃であった。
５０℃に設定されたホットプレート（３０〜６０℃で変動）の上に、基層がホットプレート側になるように実施例１の融雪用ブロックおよび比較例１の融雪用ブロックを同時に置いた。さらに、各融雪用ブロックの表面の中央部に１００ｇの氷雪を置き、融雪状態を観察した。試験開始直後および３０分ごとの融雪試験の様子を示す外観写真およびサーモグラフィ画像を図２に示す。
実施例１の融雪用ブロックの表面の氷雪は、２０分後には融けはじめ、１２０分後には完全に溶けた。一方、比較例１の融雪用ブロックの表面の氷雪は、４５分後には融けはじめ、１２０分後経過しても融け残りがあった。

本発明の融雪用ブロックは、融雪用のパイプや電気ヒータの上に敷設される融雪用ブロックおよび融雪用のパイプを通すための貫通孔が設けられた融雪用ブロックとして有用である。

１０融雪用ブロック
１２基層
１４表層
１６溝

Claims

セメントと、石油コークス燃焼灰と、水とを含むセメント組成物を成形し、硬化してなる融雪用ブロックであって、前記石油コークス燃焼灰の含有量が、前記セメント組成物の固形分（１００質量％）のうち、０．３〜２５質量％である、融雪用ブロック。
前記石油コークス燃焼灰が、未燃の炭素成分を４０〜８０質量％含む、請求項１に記載の融雪用ブロック。
前記セメント組成物が、珪砂をさらに含む、請求項１または２に記載の融雪用ブロック。