JPH0930871A

JPH0930871A - 透水性セラミックブロック

Info

Publication number: JPH0930871A
Application number: JP18558795A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tokuda; 章博徳田; Mitsunobu Otani; 光伸大谷
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1997-02-04
Anticipated expiration: 2015-07-21
Also published as: JP3470463B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、透水性、強度、保水性に優れた透水
性セラミックブロックを提供せんとするものであり、特
に歩道、公園その他の広場を舗装するのに好適な透水性
セラミックブロックを提供せんとするものである。【解決手段】本発明の透水性セラミックブロックは、鉄
鋼スラグを主体とした骨材を焼結バインダで一体化した
透水性セラミックブロックであり、そのブロックを任意
の位置で切断し研磨した断面のうち、ブロック周囲のお
よそ１０ｍｍ厚の皮相部分を除いた内側の断面におい
て、任意の５０ｍｍの長さの直線を引いて測定したとき
に、該直線上で確認される、骨材の粒子径が最大９．５
ｍｍを実質的に越えることはなく、かつ、骨材あるいは
焼結バインダと一体化した骨材の実質的個数が平均１０
〜５０個存在することを特徴とするするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、道路構造物、たと
えば、車道、歩道、公園その他の広場、駐車場、各種建
造物（ビルなど）の外構の舗装に適した透水性セラミッ
クブロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、雨水を地中に還元することによっ
て下水道や都市河川に流入する雨水を低減し、下水処理
場の負担を軽減したり、河川の氾濫を防止したりするこ
とが重要な課題となっている。また、雨水を地中に還元
することによって地下水の枯渇を防ぎ、地盤沈下を防止
したり、都市部における植裁を促進したりすることも重
要なことである。さらに、降雨時の跳ね返りが少なく、
水たまりのできにくい、歩行感に優れた歩道も要求され
ている。透水性ブロックは、このような要求を満たすの
に好適な材料として注目されている。

【０００３】さて、そのような透水性ブロックとして
は、たとえば、骨材をセメントで結合させ、ある程度の
空隙を有するブロック、いわゆる透水性ＩＬＢがあり、
各社より商品化されている。しかしながらセメントの結
合力には限界があり、透水性を高める代わりに強度が低
くなったり、逆に強度の低下を防ぐため、セメントバイ
ンダ量を増やしたり、骨材粒度を小さくしたりしている
が、透水性が充分でない、あるいは透水性の経時劣化が
激しいなどの問題がある。また、ブロック表面における
Ｃa の炭酸化による白華現象（はな垂れ現象）や、汚れ
の付着しやすさ、洗浄回復のしにくさなど各種の問題が
指摘されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の透水性ＩＬＢの上述した問題点を解決し、透水性や強
度に優れているばかりか、保水性に優れ、特に歩道、公
園その他の広場を舗装するのに好適な透水性セラミック
ブロックを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために次のような手段を採用する。すなわち、本
発明の透水性セラミックブロックは、鉄鋼スラグを主体
とした骨材を焼結バインダで一体化した透水性セラミッ
クブロックであり、そのブロックを任意の位置で切断し
研磨した断面のうち、ブロック周囲のおよそ１０ｍｍ厚
の皮相部分を除いた内側の断面において、任意の５０ｍ
ｍの長さの直線を引いて測定したときに、該直線上で確
認される、骨材の粒子径が最大９．５ｍｍを実質的に越
えることはなく、かつ、骨材あるいは焼結バインダと一
体化した骨材の実質的個数が平均１０〜５０個存在する
ことを特徴とするするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明で使用する鉄鋼スラグは、
鉄鋼の製錬や精錬時に大量に生成される溶融スラグを分
離、回収後、冷却したものであり、高炉スラグ、転炉ス
ラグおよび電気炉スラグを含むものであり、いずれも使
用することができる。かかる鉄鋼スラグは、天然原料に
比べ、安価であり、品質が安定しており、大量に消費す
る土木建築材料としての骨材としては最適である。ま
た、かかる鉄鋼スラグは、その成分中に多量のＣa Ｏを
含有しているため、焼成時の急速な収縮を防ぎ、製品間
の寸法精度や強度や透水機能のバラツキを小さくすると
いう優れた機能を有する。鉄鋼スラグは、高炉スラグと
製鋼スラグに大別される。製鋼スラグには、転炉スラグ
や電気炉スラグがあり、銑鉄からの精錬時の生成物なの
で鉄分の含有量が多い。鉄分は焼成時に発泡したり、鉄
錆色の発色をする場合があり、本発明のブロック中で欠
陥となりやすい。そのため、鉄鋼スラグとして高炉スラ
グを用いることが好ましい。

【０００７】さらに、高炉スラグの中には、溶融状態か
らの冷却の方法や程度により、ガラス化率の異なってい
るスラグがある。急冷した場合にはガラス化率の高いス
ラグが生成される。そのようなスラグは、急冷の熱衝撃
により、多くのクラックや気泡が生じ、所望の強度や粒
度の骨材が得られにくい。また、ガラス質は、焼成時に
焼結バインダーや他の添加剤などと極めて反応しやす
く、収縮が大きく寸法精度を劣化させたり、貫通してい
た気孔を閉じ込め、透水機能を落としてしまう。そこで
溶融状態から徐冷して得られたガラス化率の低い結晶質
のスラグを用いることが好ましい。すなわち高炉徐冷ス
ラグがより好ましい。かかる結晶質の高炉徐冷スラグと
は、Ｃa Ｏ含有量から鑑み、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓi Ｏ₂、Ｍ
g Ｏとの間でメリライト系の結晶構造を有するものであ
って、たとえばＸ線回折法により、面間隔２．８５オン
グストロームの位置に強い回折ピークがあり、また回折
角２θ＝１０〜４５゜の回折パターンから、ゲーレナイ
トやアケルマナイトの結晶が確認できるものである。

【０００８】本発明では、ブロック中の骨材あるいは焼
結バインダと一体化した骨材および空隙の大きさや個数
を次のようにして特定する。すなわち、ブロックを任意
の位置で切断し研磨した断面のうち、ブロック周囲のお
よそ１０ｍｍ厚の皮相部分を除いた内側の断面におい
て、任意の直線を引き、骨材あるいは焼結バインダと一
体化した骨材の輪郭線によって寸断された線分それぞれ
の長さを測定し、その骨材あるいは焼結バインダと一体
化した骨材それぞれの大きさとする。ブロック周囲のお
よそ１０ｍｍ厚の皮相部分を除くのは、ブロックの表面
には、意匠性を高めたり他の機能を付与するために別の
材料で構成させることがあるからである。鉄鋼スラグ骨
材には粒内に気孔を有するものもあるが、この粒内の気
孔の周囲は、骨材の輪郭線とは考えない。直線上で断面
と同一平面上で骨材の存在していない部分を空隙と見な
す。骨材や空隙の個数を数える際は、直線に一部でも交
わっている骨材や空隙は１個と数える。直線端部で交わ
り、交点を両端に持たない骨材や空隙も１個と数える。
もちろん、かかる測定に際してのブロックの切断および
研磨は骨材粒子が脱落しないように慎重に行う必要があ
る。

【０００９】より正確な測定値を得るために、約４×４
ｃｍ以上の面積の断面３ヶ所以上について、それぞれ５
０ｍｍの直線を２本以上引き、それぞれにおける測定値
の平均をとることが好ましい。さらに、２〜２０倍の倍
率のルーペ、顕微鏡、拡大投影機などを用いることが好
ましい。また、断面上にある骨材と、断面上ではなく空
隙の奥に覗く骨材とを区別するため、断面上の骨材のみ
を着色したり、焦点深度の浅い顕微鏡などにより、断面
上の骨材のみを浮き上がらせて測定してもよい。骨材
あるいは骨材と焼結バインダが一体化した粒子のどちら
かの大きさで規定しているのは、焼結バインダの種類や
焼成条件などにより、骨材と焼結バインダの境界が不明
確になっている場合もあるためであるが、ここでは、骨
材単体の大きさよりも骨材と空隙の配置のバランスが重
要と考えているので問題はない。骨材あるいは焼結バイ
ンダと一体化した骨材の大きさは、最大９．５ｍｍを越
えると、強度が損なわれるし、ブロック内部で確認され
るそのような大きな粒子がブロック表面にも存在してし
まうと製品の欠陥となって表面平滑性や、意匠性が損な
われる。

【００１０】５０ｍｍの直線上に存在する、骨材あるい
は焼結バインダと一体化した骨材の個数は、平均１０〜
５０個であることが必要で、１０個より少ないと、骨材
あるいは焼結バインダと一体化した骨材の寸法が大きす
ぎるか、連続する空隙が多くなり、強度の低下につなが
る。５０個より多いと、骨材あるいは焼結バインダと一
体化した骨材の寸法が小さすぎ、微粒子が多いことで、
成形時の充填性を阻害し、焼成後の強度が不充分になり
易く、また、空隙の大きさも小さな部分が増え、透水性
の低下を来すようになる傾向がある。

【００１１】５０ｍｍの直線上に存在する、空隙の個数
は、平均１０〜４７個であることがさらに好ましく、上
記骨材の個数と同様の理由があるが、付け加えるなら
ば、透水機能を充分に発現させるためには、骨材同士が
隣接するよりも骨材同士は部分的な結合のみで大部分は
空隙と隣接している方が好ましい。すなわち、任意の直
線上において、骨材と空隙はほぼ交互に存在している形
に近いほど好ましい。このことは、骨材と空隙の個数が
ほぼ同数に近くなることと等しい。

【００１２】さらに、５０ｍｍの直線上に存在する、骨
材あるいは焼結バインダと一体化した骨材および空隙の
それぞれの個数は、さらに好ましくは平均１０〜２５個
であるのが、強度と透水機能をさらにバランスよく発現
させることができてよい。２５個より多いと、強度と透
水機能のどちらかは、少し損なわれる傾向をしめすよう
になる。

【００１３】また、本発明の透水性セラミックブロック
は、灼熱減量が３％以下であるのが好ましい。灼熱減量
が３％より多いと、焼成不足による未反応物が存在して
いる証拠であり、つまり強度が不十分であり、また、透
水性を阻害したり、目詰まりの原因になったりする。灼
熱減量は、強熱減量とも呼び、１０５℃で２４時間乾燥
した後、室温まで冷却した製品の重量に対し、１０００
℃３０分間加熱し、冷却後の減量を百分率で示したもの
である。

【００１４】また、本発明の透水性セラミックブロック
は、空隙率が１０〜４５％、ＪＩＳＡ１２１８に準拠し
て求めた透水係数が１×１０^-2cm/sec以上であるのが好
ましい。また、空隙量に対する保水量は８５〜９７重量
％であるのが好ましい。

【００１５】空隙率が１０〜４５％、透水係数が１×１
０^-2以上、空隙量に対する保水量が８５〜９７重量％で
あることは、強度と透水機能と保水機能を同時に満足さ
せるための条件である。保水量は、空隙の量だけでな
く、空隙の大きさにも影響され、空隙が大きすぎると、
水は透過しやすく保水量は小さくなる。空隙が小さすぎ
ると大気圧下での空隙内への吸水量が少なく、やはり保
水量は小さくなる。この場合、空隙量に対する保水量は
高くなる可能性はあるが、透水性を損なってしまう。

【００１６】保水機能を満足している場合、アスファル
ト舗装やコンクリート舗装などとは異なり、路面温度の
著しい上昇を防ぐ効果がある。これは、雨上がりや散水
時に、ブロック内に貯えられた水が徐々に蒸発する作用
を持つからである。また、透水機能と保水機能の両方を
満足することで、雨上がりや散水時に限らず、地盤から
の水分蒸発を促し、やはり、路面温度上昇防止に効果が
期待できる。

【００１７】空隙率は、ブロックから表層を切削、除去
し、さらに約５×５×５ｃｍ角の試験片を切り出し、１
０５℃で２４時間乾燥した後に室温まで冷却し、重量ｗ
（ｇ）と体積Ｖ（ｃｍ³）からかさ密度ρ1 ＝ｗ／Ｖを
求め、これと、同様に処理した、試験片についてアルキ
メデス法で求めた見掛け密度ρ2 から、次式によって求
める。

【００１８】空隙率（％）＝（１−ρ1 ／ρ2 ）×１００保水量は、乾燥したブロックに対し、２４時間水中浸漬
させた後、水が流出しないようにそっと取り出したブロ
ックに重量増をブロック１個当たりの保水量とした。

【００１９】さらに、上記のような透水性セラミックブ
ロックを厚さが２０〜８０ｍｍの基材とし、陶磁器質粒
子を主体とした骨材からなり、空隙率が２５〜４５％で
かつ、基材よりも高い空隙率を有する厚さ３〜１０ｍｍ
のプレートを表層とした２層構造を成していることが好
ましく、その透水性セラミックブロックにおいて、表層
のモース硬度が６以上で、ＡＳＴＭＥ３０３に準拠し
て求めた湿潤時における滑り抵抗値が４０以上であるこ
とが好ましい。

【００２０】磁器質粒子を主体とした骨材としたのは、
表面が汚れにくく、しかも水洗などによる洗浄が容易で
あるからである。また、摩耗しにくく、美観の維持や、
摩耗によって生じた骨材粉が表層表面に存在するように
なって湿潤時か否かに関わらず滑りやすくなるからであ
る。かかる傾向は、表層表面のモース硬度が６未満であ
る時に特に顕著になる。空隙率が２５〜４５％でかつ、
基材よりも高い空隙率を有する表層としたのは、その場
合、雨水などは積極的に流下させるが土砂などの目詰ま
り成分の侵入は抑制できる。

【００２１】さらに、それらの透水性セラミックブロッ
クは、側面形状が台形であると好ましい。台形とするこ
とで施工時における表層の欠けなどを防止でき、また、
ブロック間に適度な幅の目地を形成できるようになる。
もっとも、上底と下底との長さの差は、歩行感や、ハイ
ヒール歩行、車椅子による走行の容易性などを考慮して
３ｍｍ以下と小さくしてある。

【００２２】または、それらの透水性セラミックブロッ
クの、側面に目地幅規制用の突起が設けられていること
が好ましい。その突起の厚みは１〜３ｍｍ程度、高さは
１０〜８０ｍｍ程度である。なお、突起は、ブロックを
敷き詰めたときに隣接するブロックの突起同士が当たら
ない位置に設けておく。

【００２３】上述の透水性ブロックを一実施態様として
図に示すと、図１、図２に示すような形状になる。すな
わち、厚みが３〜１０ｍｍほどの表層１と、基層２との
層状構成を有している。全体厚みは、作用する荷重など
を考慮して４０〜１００ｍｍ程度にしてある。平面形状
は方形で、大きさは、施工の容易性などを考慮して一辺
の長さが１００〜４００ｍｍ程度の正方形か長方形にし
てある。

【００２４】

【実施例】本発明を、さらに実施例により詳細に説明す
る。以下の実施例において、ブロックの曲げ強さは、Ｊ
ＩＳＡ１１０６に、圧縮強さは、ＪＩＳＲ２２０６
に、それぞれ準拠して求めた。

【００２５】実施例１高炉徐冷スラグを、破砕、分級し、骨材とした。粒径
は、最大寸法５ｍｍであり、５〜２．３６ｍｍの範囲の
粒子が４２重量％、２．３６〜１．１８ｍｍの範囲の粒
子が３７重量％、１．１８〜０．４２５ｍｍの範囲の粒
子が１８重量％、０．４２５〜０ｍｍの範囲の粒子が３
重量％の粒度分布を持っていた。

【００２６】これに、糊剤として水ガラス３号を骨材１
００重量部に対して１０重量部になるように添加混合
し、得られた混合物にバインダとして板ガラス廃材の粉
末（最大寸法０．３ｍｍ）を添加、混合し基層材料を得
た。

【００２７】一方、磁器タイル廃材の破砕片（最大寸
法：１．７ｍｍ、０．４２５〜０ｍｍの範囲６重量％）
を骨材とし、これに酸化鉄系顔料を骨材１００重量部に
対して２重量部になるように添加、混合し、さらに、糊
剤として水ガラス３号を骨材１００重量部に対して８重
量部になるように添加混合し、得られた混合物にバイン
ダとして板ガラス廃材の粉末（最大寸法０．３ｍｍ）を
添加、混合し表層材料を得た。

【００２８】次に、上記基層材料を厚みが５５ｍｍにな
るように型に入れ、振動プレスを用いて１kgf/cm²の圧
力で一次成形した後、その上に、上記表層材料を厚みが
１５ｍｍになるように入れ、再び１kgf/cm²の圧力で加
圧して成形した。

【００２９】次に、成形体に炭酸ガスを作用させて糊剤
である水ガラス３号を一次硬化させた後、トンネルキル
ンを用い、１１８０℃で４８時間焼成し、大きさが１０
０×２００ｍｍ，表層の厚みが１２ｍｍ、基層の厚みが
４８ｍｍ、全体の厚みが６０ｍｍのブロックを得た。

【００３０】このようにして得たブロックについて、特
性を評価したところ、以下の通りであった。

【００３１】ブロックを任意の位置で切断し研磨した断
面のうち、ブロック周囲のおよそ１０ｍｍ厚の皮相部分
を除いた内側の断面において、任意の直線を引き、焼結
バインダで包まれた骨材の輪郭線によって寸断された線
分の長さを、それぞれ測り、これを３本の直線について
行い、さらに断面３ヶ所について繰り返した。その時の
最大寸法は５．３ｍｍであった。分級した最初の原料骨
材の最大粒径よりも大きいのは、細長い粒子では、分級
（ふるい）時には、粒子の幅（短径）が効くのに対し
て、断面上では直線が粒子の長径付近を横切る場合があ
るのと、骨材が焼結バインダで包まれているためであ
る。５０ｍｍの長さの直線上に存在する、焼結バインダ
で包まれた骨材および空隙のそれぞれの個数を求めた。
これも１つの断面について３本の直線について行い、こ
れを３ヶ所の断面について繰り返し、その２２．５個の
数値の平均をとった。焼結バインダで包まれた骨材は、
平均１８．２５個存在し、空隙は、平均１６．７５個存
在していた。

【００３２】蛍光Ｘ線分析の結果、Ｃa Ｏ含有量が４２
重量％であった。

【００３３】Ｘ線回折法によりゲーレナイトやアケルマ
ナイトの結晶の強い回折パターンが確認できた。

【００３４】灼熱減量は０．３％、空隙率が３２％、透
水係数が１．５×１０^-1cm/sec、空隙量に対する保水量
が９３％であった。

【００３５】表層のモース硬度は６であった。

【００３６】湿潤時における滑り抵抗値が５２であっ
た。

【００３７】曲げ強度は、５８kgf/cm²、圧縮強さは、
２０５kgf/cm²であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明の透水性ブロックは、透水性や強
度に優れていると同時に、保水性が高く、また、表面の
摩耗が少なく、湿潤時の滑り抵抗も良好で、汚れにく
く、洗浄による回復が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は、本発明の一実施態様にかかる透水性
ブロックの概略平面図である。

【図２】この図は、本発明の一実施態様にかかる透水性
ブロックの概略側面図である。

【符号の説明】

１：表層２：基層３：目地幅規制用の突起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄鋼スラグを主体とした骨材を焼結バイン
ダで一体化した透水性セラミックブロックであり、その
ブロックを任意の位置で切断し研磨した断面のうち、ブ
ロック周囲のおよそ１０ｍｍ厚の皮相部分を除いた内側
の断面において、任意の５０ｍｍの長さの直線を引いて
測定したときに、該直線上で確認される、骨材の粒子径
が最大９．５ｍｍを実質的に越えることはなく、かつ、
骨材あるいは焼結バインダと一体化した骨材の実質的個
数が平均１０〜５０個存在することを特徴とする透水性
セラミックブロック。
【請求項２】該任意の５０ｍｍの長さの直線を引いて測
定する方法が、該任意の直線によって、骨材あるいは焼
結バインダと一体化した骨材の輪郭線によって寸断され
た線分それぞれの長さを、その骨材あるいは焼結バイン
ダと一体化した骨材それぞれの大きさとして、骨材粒子
径を測定し、また、該５０ｍｍの長さの直線上におい
て、骨材あるいは焼結バインダと一体化した骨材の輪郭
線と直線との交点を数え、これから５０ｍｍの直線上に
存在する、骨材あるいは焼結バインダと一体化した骨材
の実質的個数を求める方法である請求項１記載の透水性
セラミックブロック。
【請求項３】請求項１または２において、５０ｍｍの直
線上で骨材あるいは焼結バインダと一体化した骨材の存
在していない部分を空隙とした時、該空隙の個数が、平
均１０〜４７個存在していることを特徴とする透水性セ
ラミックブロック。
【請求項４】請求項１、２または３記載において、５０
ｍｍの直線上に存在する、骨材あるいは焼結バインダと
一体化した骨材および空隙のそれぞれの個数が、平均１
０〜２５個である透水性セラミックブロック。
【請求項５】該鉄鋼スラグが、高炉スラグである請求項
１〜４のいずれかに記載の透水性セラミックブロック。
【請求項６】該高炉スラグが、高炉徐冷スラグである請
求項５記載の透水性セラミックブロック。
【請求項７】該セラミックブロックが、灼熱減量が３％
以下であるものである請求項１〜６のいずれかに記載の
透水性セラミックブロック。
【請求項８】該セラミックブロックが、空隙率が１０〜
４５％であり、かつ、ＪＩＳＡ１２１８に準拠して求
めた透水係数が１×１０^-2cm/sec以上である請求項１〜
７のいずれかに記載の透水性セラミックブロック。
【請求項９】該セラミックブロックが、空隙量に対する
保水量が８５〜９７重量％である請求項１〜８のいずれ
かに記載の透水性セラミックブロック。
【請求項１０】該セラミックブロックが、陶磁器質粒子
を主体とした骨材からなる表層を有する２層構造体であ
る請求項１〜９のいずれかに記載の透水性セラミックブ
ロック。
【請求項１１】該表層が、厚さ３〜１０ｍｍのプレート
である請求項１０記載の透水性セラミックブロック。
【請求項１２】該表層が、空隙率が２５〜４５％で、か
つ、基材よりも高い空隙率を有するものである請求項１
０〜１１のいずれかに記載の透水性セラミックブロッ
ク。
【請求項１３】該表層が、モース硬度が６以上である請
求項１０〜１２のいずれかに記載の透水性セラミックブ
ロック。
【請求項１４】該表層が、ＡＳＴＭＥ３０３に準拠し
て求めた湿潤時における滑り抵抗値が４０以上である請
求項１０〜１３のいずれかに記載の透水性セラミックブ
ロック。
【請求項１５】該セラミックブロックが、側面形状が台
形である請求項１〜１４のいずれかに記載の透水性セラ
ミックブロック。
【請求項１６】該セラミックブロックが、側面に目地幅
規制用の突起が設けられている請求項１〜１５のいずれ
かに記載の透水性セラミックブロック。