JPH11130506A

JPH11130506A - 紫外線吸収コンクリート組成物とその成形体

Info

Publication number: JPH11130506A
Application number: JP34806897A
Authority: JP
Inventors: Takeo Watanabe; 武生渡辺; Takashi Watabe; 隆渡部; Yukio Nabeshima; 幸雄鍋島; Takaharu Nabeshima; 隆治鍋島
Original assignee: FUJIKON TEC KK; Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: FUJIKON TEC KK; Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外線吸収効果に優れたコンクリート組成
物とその成形体の提供【解決手段】コンクリート中に金属酸化物粉末からなる
紫外線吸収材を含み、好ましくは、金属酸化物粉末と共
に白色度７０以下の骨材を含むことを特徴とする紫外線
吸収コンクリート組成物とその成形体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線を吸収する
コンクリート組成物とその成形体に関する。より詳しく
は、本発明は紫外線吸収効果を有するコンクリート組成
物と、この組成物からなる成形体であって、建築用材
料、道路舗装材料、土木材料などに広く用いられる各種
ブロック、平板、パネル、特定形状の成形製品などに関
する。なお、本発明において白色度はハンター(R.S.Hun
ter)の測定式に基づいて求めた値である。また、コンク
リートにはモルタルを含む。

【０００２】

【従来の技術】日中の屋外では、太陽光に含まれる紫外
線のために生じる日焼けや肌のシミが敬遠される。ま
た、特に近年はフロンガスがによるオゾンホール拡大の
問題が大きく取り上げられ、紫外線についての関心が高
まっている。紫外線は皮膚の遺伝子に傷をつけ、皮膚癌
や白内障等の種々の障害を引き起こすため、紫外線を効
果的に防御する必要がある。この紫外線には、波長２８
０〜３２０nmのＢ領域紫外線と波長３２０〜４００nmの
Ａ領域紫外線があり、従来は、主にＢ領域紫外線による
影響が問題視されていたが、最近はＡ領域の紫外線によ
る皮膚への影響も次第に明らかにされ、Ａ領域紫外線の
防御も重要視されてきている。

【０００３】このような紫外線の影響を避けるために
は、一般には、日焼け防止のための化粧をしたり、サン
グラスをかけたり、あるいは日傘をさしたりして皮膚が
太陽光を直接浴びない方法が採られている。しかし、地
上に降り注ぐ太陽光はコンクリー卜構造物や舗装路等に
よって反射されるので、日傘等をさしていても、かなり
の量の反射光を浴びることになる。屋外の各種構造物に
はコンクリート製のものが数多くあり、また舗装道路な
どもコンクリート製のものが多い。さらに、街路の歩道
や公園の広場等にもインターロッキングブロックに代表
されるようにコンクリートブロックにより舗装されてい
るものもかなりあり、紫外線の反射量も予想外に多い。
また、屋内に居ても反射光が入り込み易い場所では同様
にかなりの量の紫外線を浴びることになり、何れの場合
にも日除けの効果はあまり期待できないことになる。

【０００４】

【発明の解決課題】本発明は、このようなコンクリート
構造物の外壁材や舗装材、各種ブロックなどの建築用材
料あるいは土木材料に利用され、Ａ種およびＢ種の紫外
線を効果的に吸収するコンクリート組成物およびその成
形体を提供するものである。なお、紫外線吸収材として
用いた針状の酸化亜鉛ウィスカーを熱良導性構造材で挟
み込み、あるいはガラスで固めた材料が従来知られてい
るが（特開平02-209800号公報）、コンクリートに比べ
て機械的強度が格段に低く、また衝撃に弱いのでコンク
リート基材の代用にはなり得ない。一方、基材の一例と
してコンクリートを用い、その表面に酸化チタン等の薄
膜をコーテングした建築材料が提案されており、これに
は紫外線吸収性を有することが記載されているが（特開
平06-278241号）、酸化チタン等の紫外線吸収材は基材
表面の薄膜としてコーテングされているため耐久性に乏
しく、短期間に劣化して剥離し易い。また、その表面に
洗い出し処理やショット処理を施すことができない問題
がある。本発明は、紫外線吸収材を含む従来の建築材料
等における上記問題を解決したものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(１)コンクリート中に金属酸化物粉末からなる紫外線吸
収材を含むことを特徴とする紫外線吸収コンクリート組
成物、(２)コンクリート中に金属酸化物粉末からなる紫
外線吸収材とハンター白色度７０以下の骨材とを含むこ
とを特徴とする紫外線吸収コンクリート組成物に関す
る。

【０００６】本発明の紫外線吸収コンクリート組成物は
具体的な組成例として、(３)紫外線吸収材が、酸化チタ
ン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウ
ムのいずれか１種または２種以上であるもの、(４)紫外
線吸収材が、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ジル
コニウム、酸化セリウムのいずれか１種または２種以上
を含有するスラグであるものを含む。

【０００７】また本発明は、(５)上記(1)〜(4)のいずれ
かのコンクリート組成物からなる成形体、(６)上記(1)
〜(4)のいずれかのコンクリート組成物からなる成形体
であって、表面側に紫外線吸収材が密集していることを
特徴とする紫外線吸収コンクリート成形体、(７)上記
(2),(3)または(4)のコンクリート組成物からなる成形体
であって、表面側に紫外線吸収材および白色度７０以下
の骨材が密集していることを特徴とする紫外線吸収コン
クリート成形体に関する。

【０００８】本発明の上記成形体は、(８)表面が洗い出
し処理またはショット処理されている紫外線吸収コンク
リート成形体、(９)洗い出し処理またはショット処理に
よって、表面に白色度７０以下の骨材の一部が露出し、
かつ表面側に紫外線吸収材が密集している紫外線吸収コ
ンクリート成形体、(１０)壁材、屋根材、床材、天井
材、仕切板、外装材を含む建築用材料、道路舗装材料、
あるいは擁壁、敷石材、溝用蓋材を含む土木材料に用い
られるブロック、パネル、平板、または特定形状の成形
製品である紫外線吸収コンクリート成形体を含む。

【０００９】

【発明の実施態様】以下、本発明を実施例と共に詳細に
説明する。(Ｉ)コンクリート組成物本発明の紫外線吸収コンクリート組成物は、(i)コンク
リート中に金属酸化物粉末からなる紫外線吸収材を含む
コンクリート組成物、(ii)コンクリート中に金属酸化物
粉末からなる紫外線吸収材と白色度(ハンター白色度)７
０以下の骨材とを含むコンクリート組成物である。上記
(i)(ii)のいずれの場合も必要に応じて適宜な粒径の骨
材を配合したものを含む。この骨材は白色度７０以下の
骨材の一部または全部でも良い。コンクリートを形成す
るセメントの種類、水の配合量などは制限されない。例
えば、普通・早強・超早強・中庸熱、白色等の各種ポル
トランドセメント、ポルトランドセメントに高炉スラ
グ、フライアッシュまたはシリカを配合した各種混合セ
メント、および微粉高炉スラグを含むセメント等を任意
に用いることができる。更に必要に応じて、減水剤、遅
延剤、あるいは硬化促進剤、流動化剤、発泡剤、防水剤
などの各種混和剤を含むことができる。また、セメント
の代わりに不飽和ポリエステル、エポキシ、ポリウレタ
ン、フラン、フェノールなどの各種樹脂を用いても良
い。本発明においてコンクリートとはこのような樹脂を
用いたものも含む。また、

【００１０】紫外線吸収材としては金属酸化物粉末が用
いられる。具体的には、例えば、酸化チタン、酸化鉄、
酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の金属酸
化物粉末の単体、これらを１種または２種以上含む混合
物が好適に用いられる。あるいは、これらの酸化チタ
ン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウ
ム等の１種または２種以上を含むスラグを用いることが
できる。このスラグは製鉄工程あるいは非鉄金属製錬工
程の副産物として得られる。このスラグは上記各酸化物
の何れかを１種以上含有するものであれば良く、特に限
定されない。これらの金属酸化物粉末は他の金属酸化物
粉末や鉱物質微粉末と混合して使用し、あるいはこれら
の金属酸化物粉末を含むものを用いても良い。これらの
金属酸化物粉末は野外の構造物や舗装路などの材料とし
て使用されるコンクリート製品に配合しても化学的に安
定であり耐候性に優れるので紫外線吸収効果を長期間維
持することができる。

【００１１】紫外線吸収材は金属酸化物粉末の種類に応
じて適量混入される。一例として、紫外線吸収材として
酸化チタン粉末を単独で用いた場合には、酸化チタン粉
末の混入量はセメント重量に対して３〜７０重量％が適
当であり、５〜５０重量％が好ましい。また、紫外線吸
収材として酸化チタン粉末と酸化鉄粉末の混合物を用い
た場合には、この混合量はセメント重量に対して５〜１
２０重量％が適当であり、１０〜６０重量％が好まし
い。

【００１２】本発明の紫外線吸収コンクリート組成物は
上記金属酸化物粉末からなる紫外線吸収材と共に白色度
７０以下の骨材を含有するものを含む。白色度７０以下
の骨材とは明度が高くない暗色系の骨材を云い、色調は
問わない。なお、以下の説明において、このような骨材
を暗色系骨材と略称する場合がある。

【００１３】紫外線吸収骨材として、水晶、蛍石、岩
塩、あるいはガラスなどを用いた例があるが、これは水
晶や蛍石、岩塩などは紫外線を透過し易い性質を有する
ことを利用したものであり、何れも明るい白色を基調と
した明度の高い明色系骨材である。一方、本発明はむし
ろ紫外線を吸収するものを利用したものであり、このた
め水晶などの明色系骨材を避けて上記暗色系骨材を用い
る。後述する実施例に示すように、明色系骨材を用いた
場合よりも本発明の暗色系骨材を用いたほうが紫外線の
吸収効果が高い。白色度が７０よりも高いと紫外線の反
射量が多くなる。ただし、水晶、蛍石、岩塩、ガラスな
どでも白色度が７０以下のものであれば本発明において
用いることができる。

【００１４】白色度７０以下の骨材の例としては、やや
明るい灰色から暗色に至る各種色調の砂、砂利、礫、プ
ラスチック、ガラス、セラミックス等であって骨材とし
ての強度を有するものを用いることができる。プラスチ
ックは廃プラスチックでも良い。これらの粒径は必要に
応じて適宜選択されるが、例えば、５〜１０mmの粒径の
ものが用いられる。なお、これらはその種類および粒径
を混合して用いても良い。

【００１５】骨材の白色度は、コンクリート組成物に含
まれる骨材全体のハンター白色度の平均値として７０以
下であれば良い。従って、明色系骨材に暗色系骨材を混
合し、骨材全体として白色度７０以下にしたものを用い
ることができる。

【００１６】上記金属酸化物粉末からなる紫外線吸収材
はＢ領域の紫外線を吸収する効果に優れ、また白色度７
０以下の骨材はＡ領域の紫外線を吸収する効果が高いの
で、紫外線吸収材(上記金属酸化物粉末)と共に白色度７
０以下の骨材を併用することにより、Ａ領域およびＢ領
域の紫外線を広範囲に吸収することができる。

【００１７】(II)コンクリート成形体本発明の紫外線吸収コンクリート成形体は、上記コンク
リート組成物からなる成形体であって、好ましくは、図
１に示すように、表面側に紫外線吸収材、あるいは紫外
線吸収材と共に白色度７０以下の骨材が密集しているこ
とを特徴とするものである。図１は、本発明に係る紫外
線吸収コンクリート成形体の基本形態を示す模式断面図
である。図中、コンクリート成形体１０は、その表面１
１から裏面１２までの全体が境界線のない連続した組成
からなるコンクリートの基質が形成されており、かつ表
面側に紫外線吸収材(金属酸化物)１５と白色度７０以下
の骨材１６が密集している。成形体の表面側に紫外線吸
収材、あるいは紫外線吸収材と共に暗色系骨材(白色度7
0以下の骨材)を密集させることにより、外光に曝される
表面側で紫外線吸収効果を高めることができ、反射量を
低減することができる。この成形体はコンクリートその
ものであるので、通常のコンクリートとしての強度を有
する。また、紫外線吸収材１５および骨材１６は表面に
コーテイングしたものと異なり、コンクリート中に取り
込まれているので剥離する虞がない。従って、長期間安
定な紫外線吸収効果を得ることができる。

【００１８】本発明のコンクリート成形体の製造方法は
限定されない。なお、成形体の表面側に紫外線吸収材な
いし白色度７０以下の骨材を密集させる好ましい製造方
法の一例としては、図２に示すように、紫外線吸収材と
白色度７０以下の骨材を配合したコンクリート２１を型
枠２０に流し込み、これが凝結しないうちに、通常の骨
材を有するコンクリート２２を上記コンクリート２１の
上側に流し入れる。下側および上側のコンクリート２
１、２２が凝結する間に下側と上側のコンクリートの界
面付近は一体化されて境界面のない連続したコンクリー
トの基質が形成され、下側には紫外線吸収材１５と白色
度７０以下の骨材１６が密集した成形体２３が得られ
る。なお、コンクリート２１、２２はモルタルでも良
く、コンクリート２１と２２の流し込みの順序を逆にし
ても良い。

【００１９】本発明のコンクリート成形体は、その表面
を洗い出し処理ないしショット処理したものを含む。ブ
ロックや平板の表面を洗い出して粗面化し、あるいはシ
ョット処理して骨材の一部を表面に露出させたものが外
装材や舗装材として屡々用いられている。紫外線吸収材
を表面にコーテングしたものはこのような洗い出し処理
やショット処理を施すとコーテング層の一部あるいは全
部が失われるので、このような処理を施すのは困難であ
るが、本発明のコンクリート成形体は紫外線吸収材を表
面にコーテングしたものではないので、表面を洗い出し
処理やショット処理することができる。

【００２０】洗い出し処理やショット処理を施した具体
例としては舗装用のブロック材などが挙げられる。舗装
材として多用されているコンクリートブロックは、下側
が普通コンクリートによって形成され、その上側に玉砂
利等の比較的粒径の大きな骨材を配合したコンクリート
によって形成されている。本発明のコンクリート成形体
は、この表面側のコンクリートに紫外線吸収材および白
色度７０以下の骨材を配合することにより、外光に曝さ
れるブロックの表層で紫外線を効率よく吸収させて、そ
の反射量を低減させると共に美観を向上させることがで
きる。

【００２１】(III)用途、形状本発明のコンクリート組成物はモルタルスラリーなどに
して構造物の外装材や化粧材などのモルタルや吹付材と
して用いることができる。また、本発明のコンクリート
成形体は、道路舗装や屋外の建築材料などのエクステリ
ア材料に用いるコンクリート平板、階段ブロック、縁
石、敷石、インターロッキングブロック、Ｌ型擁壁、コ
ンクリート積みブロック、皿形ブロック、側溝用コンク
リート蓋、各種形状の外装用パネル、各種用途のパネル
等として用いることができる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例および比較例により本発明を具
体的に示す。なお、以下の例示は本発明の範囲を限定す
るものではない。また、％は重量％である。

【００２３】実施例１水セメント比(Ｗ/Ｃ)４０％、セメント量に対する骨材
量比(Ｓ/Ｃ)１.５の基本配合のモルタルに、表−１に示
す紫外線吸収材の種類と混入率を変えたモルタルを混練
し、四角い平板(30×30×5cm)に成形し、蒸気養生後、
標準養生７日後の紫外線反射量を測定した。なお、表
中、紫外線吸収材はセメントの外割で使用し、その混入
率はセメント重量に対する値である。紫外線反射量を測
定した個所は型枠から脱型したままの面であり、洗い出
し処理やショット処理等は行っていない。紫外線反射量
の測定は、紫外線ランプにより紫外線を試料の平板に照
射し、反射する紫外線を紫外線センサーで検知する方法
で行った。紫外線センサーとしては紫外線Ａ領域とＢ領
域に各々最も良く感知する２種のセンサー（UVP社製：U
VX-31、UVX-36）を用い、両領域の反射量を測定した。
この測定結果を表１に示した。なお、使用材料を表２に
示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表−１に示すように、本発明のコンクリー
ト組成物では明らかに紫外線反射量が低減している。ま
た、本実施例に示すように、紫外線吸収材として酸化チ
タン粉末単体を用いた場合、その混入量はセメント重量
に対して３％以上が適当であり、５％以上が好ましい。
この混入量が３％よりも少ないと紫外線反射量を低減す
る効果は殆どない。この混入量が５％以上であると紫外
線反射量が次第に低減し、概ね混入量に比例して紫外線
の反射量が低減する。なお、この混入量が５０％以上に
なると紫外線低減効果は大差なく、７０％を上回るとコ
スト高になる。従って、酸化チタン粉末単体の混入量は
セメント重量に対して３〜７０％が適当であり、５〜５
０％が好ましい。なお、酸化チタン粉末単体による紫外
線反射量の低減効果は紫外線Α領域より紫外線Ｂ領域に
対してより顕著である。

【００２７】紫外線吸収材として酸化チタンと酸化鉄を
含有するスラグを用いた場合、その混入量はセメント重
量に対して５％以上が適当であり、１０％以上が好まし
い。この量が５％よりも少ないと紫外線反射量を低減す
る効果は殆どない。この混入量が１０％以上であると紫
外線反射量が次第に低減し、概ね混入量に比例して紫外
線の反射量が低減する。なお、この混入量が６０％以上
になると紫外線低減効果は大差なく、１２０％を上回る
とコスト高になる。従って、酸化チタン粉末と酸化鉄粉
末の混合物の量はセメント重量に対して５〜１２０％が
適当であり、１０〜６０％が好ましい。なお、酸化チタ
ン粉末と酸化鉄粉末の混合物による紫外線反射量の低減
効果は紫外線Α領域より紫外線Ｂ領域に対してより顕著
である。

【００２８】実施例２酸化チタン粉末単体の紫外線吸収材と共に白色度の異な
る骨材を用いたセメント組成物からなるコンクリートに
よって四角い平板(30×30×5cm)を成形し、これを蒸気
養生後、標準養生７日後の紫外線反射量を測定した。紫
外線反射量を測定した場所は、洗い出し処理を行ってい
る。紫外線反射量の測定は実施例１と同様の方法で行っ
た。この結果を表３および図３に示した。なお、材料は
表２に示すものを用い、またコンクリートの配合は表４
に示すとおりである。

【００２９】表３および図３に示すように、紫外線吸収
材と共に白色度７０以下の骨材を混合したものは、紫外
線吸収材を単独に用いたものに比べて、Ｂ領域の紫外線
反射量は変わらないが、Ａ領域の紫外線反射量が大幅に
低減されている。また、紫外線吸収材を含有しないもの
に比べると、Ａ領域およびＢ領域の何れも紫外線反射量
が大幅に低減されている。さらに、白色度が７０以下の
骨材を用いたものは、白色度に比例して紫外線反射量が
低減している。一方、白色度が７０を超える骨材を用い
た比較試料は、これを含有しないものよりもＡ領域の紫
外線反射量が多く、一部のものはＢ領域の紫外線反射量
も増加している。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】実施例３実施例２の試料の一部をショット処理したものについて
紫外線反射量を測定した。測定方法は実施例１と同様の
方法で行った。なお、比較例として、表面に酸化チタン
の薄膜をコーティングしたものをショット処理した試料
について同様に紫外線反射量を測定した。この結果を表
５に示した。表５に示すように、本発明の試料はショッ
ト処理したものでも紫外線反射量が大幅に低減してい
る。一方、表面コーティングをショット処理したものは
紫外線を吸収する効果が殆ど失われており、紫外線吸収
材を含有しないものと同水準の紫外線反射量であった。

【００３３】

【表５】

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明のコンクリート組
成物およびその成形体は紫外線の吸収効果が大きく、特
にＡ領域およびＢ領域の両方の紫外線について、その反
射量を顕著に低減することができる。しかも、紫外線吸
収材を含有する以外は形状や組成について特に制限され
ない。従って、外装用のパネルや舗装用のブロック、あ
るいは外壁の吹付材など幅広い用途において紫外線吸収
材として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンクリート成形体の模式断面図

【図２】本発明に係る成形体の製造方法の一例を示す説
明図

【図３】実施例２の結果を示す紫外線反射量のグラフ

【符号の説明】

１０−コンクリート成形体、１１−表面、１２−裏面、
１５−紫外線吸収材、１６−白色度７０以下の骨材、２
０−型枠、２１，２２−コンクリート、２３−コンクリ
ート成形体。

フロントページの続き (72)発明者鍋島幸雄福岡県北九州市八幡西区夕原町10番５号株式会社鍋島興産内 (72)発明者鍋島隆治福岡県北九州市八幡西区夕原町10番５号不二コンクリート株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート中に金属酸化物粉末からな
る紫外線吸収材を含むことを特徴とする紫外線吸収コン
クリート組成物。
【請求項２】コンクリート中に金属酸化物粉末からな
る紫外線吸収材とハンター白色度７０以下の骨材とを含
むことを特徴とする紫外線吸収コンクリート組成物。
【請求項３】紫外線吸収材が、酸化チタン、酸化鉄、
酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウムのいずれか
１種または２種以上である請求項１または２に記載の紫
外線吸収コンクリート組成物。
【請求項４】紫外線吸収材が、酸化チタン、酸化鉄、
酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウムのいずれか
１種または２種以上を含有するスラグである請求項１、
２または３に記載の紫外線吸収コンクリート組成物。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかのコンクリート
組成物からなる成形体。
【請求項６】請求項１〜４のいずれかのコンクリート
組成物からなる成形体であって、表面側に紫外線吸収材
が密集していることを特徴とする紫外線吸収コンクリー
ト成形体。
【請求項７】請求項２、３または４のコンクリート組
成物からなる成形体であって、表面側に紫外線吸収材お
よび白色度７０以下の骨材が密集していることを特徴と
する紫外線吸収コンクリート成形体。
【請求項８】表面が洗い出し処理またはショット処理
されている請求項５〜７のいずれかに記載の紫外線吸収
コンクリート成形体。
【請求項９】洗い出し処理またはショット処理によっ
て、表面に白色度７０以下の骨材の一部が露出し、かつ
表面側に紫外線吸収材が密集している請求項８に記載の
紫外線吸収コンクリート成形体。
【請求項１０】壁材、屋根材、床材、天井材、仕切
板、外装材を含む建築用材料、道路舗装材料、あるいは
擁壁、敷石材、溝用蓋材を含む土木材料に用いられるブ
ロック、パネル、平板、または特定形状の成形製品であ
る請求項５〜９のいずれかに記載の紫外線吸収コンクリ
ート成形体。