コンクリート又はモルタル
【課題】遮熱性能に優れ、温度上昇や蓄熱を抑制可能なコンクリート又はモルタルを提供する。
【解決手段】インターロッキングブロック１０は、表層部１１と基層部１２との二層構造からなる。表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【解決手段】インターロッキングブロック１０は、表層部１１と基層部１２との二層構造からなる。表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路の舗装材や建物の外壁材等に用いられるコンクリート又はモルタルであって、太陽光に対する遮熱機能に優れたコンクリート又はモルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
歩道、公園、駐車場等の舗装、ビルの屋上の床面、ビルや都心の高速道路のコンクリート壁、住宅外壁等において、夏期に太陽光が直射した表面では、６０℃以上まで温度が上昇する場合も少なくない。
【０００３】
コンクリート建造物では、太陽光の赤外線領域の光を受けた建造物表面では分子が振動して熱エネルギーが発生し、温度が上昇していると考えられる。また、コンクリートに蓄熱された熱の放熱により外気温が上昇したり、建造物内の温度上昇により冷房費が嵩んでしまったりといった問題も発生している。
【０００４】
近年、都市部におけるコンクリートやアスファルトの蓄熱等を一因とするヒートアイランド現象の問題が大きくなってきており、対策が望まれている。従来、コンクリート舗装や、舗装ブロックに保水性を持たせることで、表面温度の上昇を抑え、ヒートアイランド現象の抑制をねらったものが提供されており、例えば、下記特許文献１乃至７に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９４０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７３１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２５２６７３号公報
【特許文献４】特開２００１−２６９０２号公報
【特許文献５】特許第４１３８３９８号公報
【特許文献６】特開２００３−１８４０１１号公報
【特許文献７】特開平１１−０５０４０９号公報
【０００６】
保水性が高いコンクリート及びモルタルであれば、降雨時に内部に水が保水され、雨が止んだ後に、保水された水が舗装表面から徐々に蒸発することで、気化熱が奪われ、温度上昇を抑制することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、保水性の高いコンクリート及びモルタルであれば、ある程度温度上昇を抑制することが可能であるが、晴天が続いた場合等には、保水された水が全て蒸発してしまうため、長期間の温度上昇の抑制は困難であった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、長期間にわたって遮熱性能に優れたコンクリート又はモルタルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るコンクリート又はモルタルは、骨材として、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の多孔性の活性アルミナを用いた表層部を備えることを特徴とする。また、本発明に係るコンクリート又はモルタルは、多数の比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の活性アルミナ片が並べられて構成された表層部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、遮熱性能に優れ、特に、太陽の輻射熱による温度上昇や蓄熱を長期にわたって抑制可能なコンクリート又はモルタルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態の実施例１乃至１４に係るコンクリート等の材料及び配合を示す一覧表である。
【図２】図２は、本実施形態に係るコンクリート等の構造を模式的に示す模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るインターロッキングブロックの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態に係る効果試験１の結果を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る効果試験２の結果を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態の変形例に係るサイディングボードの製造方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態の実施例１５乃至１９に係るコンクリート等の材料及び配合を示す一覧表である。
【図８】図８は、本実施形態に係る効果試験３の結果を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態における遮熱作用を説明するための模式断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態であるコンクリート又はモルタル（以下、「コンクリート等」と称する）について説明する。本実施形態では、遮熱性能が高く、保水性にも優れた活性アルミナをコンクリート等の表面層に配置したことを特徴としており、活性アルミナが含まれた表層部により、太陽の輻射熱に起因するコンクリート等の温度上昇やコンクリート等への蓄熱が大幅に抑制されている。活性アルミナは、赤外線の反射率が高く、太陽光の赤外線領域による受熱を抑えることで、コンクリート等の温度上昇や蓄熱を大幅に抑制している。
【００１３】
活性アルミナは、多孔質で大きな比表面積をもつ非晶質のアルミナ（酸化アルミニウム）であり、水酸化アルミニウムを仮焼、粉砕、成型、焼成して製造され、比表面積及び細孔容積が大きいという特徴を有している。このため、活性アルミナは、吸着剤、乾燥剤、触媒担体等として使われている。
【００１４】
広義のアルミナには、コランダムを主要構成鉱物とした、アルミニウム製造の原料、耐火物、磁気、ガラスなどの原料として用いられるアルミナ（α−アルミナ）や、触媒や触媒担体として用いられる活性アルミナが含まれる。本実施形態で使用するのは、後者の活性アルミナ（γ−アルミナ、η−アルミナ、又はこれらの混合物）である。
【００１５】
なお、前者のアルミナ（α−アルミナ）を使用した多孔質のセラミックについては、特開平１１−０５０４０９号公報に開示されているが、このセラミックは、焼成温度が800〜1,250℃の為、比表面積が10〜30m2/gで、細孔容積がゼロとなり、遮熱効果は低い。一方、後者の活性アルミナ（γ−アルミナ、η−アルミナ、又はこれらの混合物）は、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/gと大きく、細孔半径が0.01μm以下の多数の細孔が形成されているため、遮熱効果が高い。
【００１６】
続いて、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１乃至１４に係るコンクリート又はモルタルの材料及びその配合を示す一覧表である。図１の一覧表に示すように、実施例１乃至７に係るコンクリートは、公園の歩道等の道路の舗装材であり、例えば、インターロッキングブロックとして提供される。なお、図１において、「C*」は、セメントに対する重量比であることを示している。
【００１７】
また、実施例８乃至１３は、コンクリート建物の外壁材（モルタル）であり、例えば、外壁ブロックとして提供される。また。実施例１４は、既存施設の外壁に行われる塗装である。なお、実施例１乃至１３の舗装材及び外壁材は、表層部と基層部から構成されており、活性アルミナは、表層部に配置されている。これは、コンクリート等の遮熱性能は、ほぼ表面での遮熱性能に左右され、表面で遮熱できれば蓄熱や温度上昇を防止できるからである。また、活性アルミナは、他の材料と比して価格が高く、全体に配置するとコストが高くなるので、効果が一番発揮できる表層に配置している。
【００１８】
本実施形態において骨材として使用される活性アルミナボール又は粉末は、圧壊強度15〜20daN、摩耗率0.4％、比表面積140〜190m2/g、細孔容積0.4ml/g、熱伝導率0.13kcal/mh℃の活性アルミナを使用している。また、活性アルミナの形状については、実施例１乃至１０では、直径2〜4mmの球体の活性アルミナボールであり、実施例１１乃至１４では、粒径が0.1〜0.2mm以下の活性アルミナ粉末である。
【００１９】
もちろん、本実施形態に使用できる骨材としての活性アルミナは、上記品質や形状のものに限られるものではなく、適宜、他の品質や形状の活性アルミナを用いることができ、例えば、球体や粉末形状以外に、活性アルミナの塊を砕いた砕石の活性アルミナを用いても良く、本明細書では、活性アルミナの球体、粉末、砕石等を総称して活性アルミナ片と称する。なお、保水性を考慮すれば、本実施形態で用いる活性アルミナの比表面積は100m2/g以上であることが望ましい。
【００２０】
ここで、本実施形態に係るコンクリート等の形状について説明する。図２は、本実施形態に係るコンクリート等の構造を模式的に示す模式図であり、図２（ａ）は、本実施形態に係るインターロッキングブロックの斜視図、図２（ｂ）は、本実施形態に係る外壁ブロックの側面図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るインターロッキングブロック１０は、表層部１１と基層部１２との二層構造からなり、表層部１１の骨材として活性アルミナボールが用いられている。
【００２１】
また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る外壁ブロック２０は、表層部２１と基層部２２の二層構造からなり、表層部２１の骨材として活性アルミナボール又は活性アルミナ粉末が用いられている。
【００２２】
実施例１は、白色の舗装材であり、図１に示すように、その表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例１の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００２３】
なお、本実施形態で用いる珪砂は、粒径1mm程度の珪砂にアルミナをコーティングした砂を用いている。このような珪砂としては、アルミナ精製時に使用する珪砂へアルミナが高温でコーティングされ、白色の砂として副生されるものをリサイクルで利用することができる。また、本実施形態で用いる水酸化アルミニウムは、Al(OH)3が99.8％の粉末である。
【００２４】
実施例２は、茶色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例１に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例１と同じである。また、実施例３は、灰色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例１に係る舗装材の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例１と同じである。
【００２５】
実施例４は、白色の舗装材であり、その表層部１１は、活性アルミナボール、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例４の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００２６】
実施例５は、茶色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例４に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例４と同じである。また、実施例６は、灰色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例４に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例４と同じである。
【００２７】
実施例７は、白色の舗装材であり、その表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、重量比20％、15％、35％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例７の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００２８】
実施例８は、白色の外壁材であり、その表層部２１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例８の基層部２２は、砂と普通ポルトランドセメントを重量比70％と30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で60％の水を加えるものである。
【００２９】
実施例９は、茶色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例８に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例８と同じである。また、実施例１０は、灰色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例８に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例８と同じである。
【００３０】
実施例１１は、白色の外壁材であり、その表層部２１は、活性アルミナ粉末、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例１１の基層部２２は、砂と普通ポルトランドセメントを重量比70％と30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で60％の水を加えるものである。
【００３１】
実施例１２は、茶色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例１１に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例１１と同じである。また、実施例１３は、灰色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例１１に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例１１と同じである。
【００３２】
実施例１４は、既存の建物の外壁等へ塗布される活性アルミナ含有塗布層であり、塗布後は、既存のコンクリート等外壁の表層部となり、既存のコンクリート等を本実施形態に係る遮熱性能の高いコンクリート等に変更することができる。この塗布層は、活性アルミナ粉末及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比70％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で10％（5〜20％が望ましい）のアクリル酸エステル共重合樹脂エマルジョンと、100％の水とを加えるものである。
【００３３】
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係るインターロッキングブロック１０の製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、Ｓ１１において、表層部１１の骨材（活性アルミナのボール、水酸化アルミニウム及び珪砂）と、セメントとを混練ミキサーへ入れて、空練りを約２分間行う。このとき、表層部１１に着色する実施例（上記茶色、灰色の実施例）の場合には、さらに顔料を混ぜて空練りを行う。
【００３４】
続いて、Ｓ１２において、水とポリマーエマルジョンとを加えて約３分間混練する。Ｓ１３では、この混練された表層部１１の材料を型枠に充填して、4,000〜8,000rpmの振動を与える。一方、基層部１２については、Ｓ１５において、骨材（砂及び砂利）とセメントとを混練ミキサーへ入れて、空練りを２分間行う。その後、Ｓ１６において、水を入れて３分間混練する。
【００３５】
Ｓ１８では、混練された基層部１２の材料を、Ｓ１３において表層部１１が充填された型枠の当該表層部１１の上に所定量充填し、4,000〜8,000rpmの振動を与える。続いて、Ｓ１９において、型枠に充填された表層部１１及び基層部１２に対してプレス加圧を行い、所定の厚みの製品（インターロッキングブロック１０）を成型する。
【００３６】
続いて、Ｓ２０に進み、成型されたインターロッキングブロック１０が型枠から即脱され、Ｓ２１で養生される。そして、Ｓ２２において、養生したインターロッキングブロック１０に対して、洗い出し仕上げ、研磨仕上げ、ショットブラスト等の表層部１１の表面仕上げが行われる。なお、Ｓ２２の表面仕上げが行われない場合もある。
【００３７】
以上、本実施形態のインターロッキングブロックの製造方法について説明したが、型枠内への表層部と基層部の充填順序は逆になっても良い。また、上記実施例８乃至１３の外壁ブロックも上記インターロッキングブロックと同様の方法で製造される。
【００３８】
また、上記実施例１４の既設外壁等への塗布層は、上記Ｓ１１〜Ｓ１２までは、同様にして混練され、混練した材料を外壁等へ塗り、乾燥させることで形成できる。このように、既設の外壁等へ打継ぎで塗る場合には、エポキシ樹脂を既設壁面に塗布してから、実施例１４に係る混練した材料を、リシンガンを使用してエア圧にて既存壁に吹き付け、乾燥させるなどして、上塗り施工すれば良い。なお、吹き付ける厚みは、性能やコストを考慮すれば、2〜4mm程度が望ましい。
【００３９】
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の効果確認試験の結果について説明する。図４は、本実施形態に係る効果試験１の結果を示す図である。効果試験１は、100mm×200mm×60mmの大きさの本実施形態に係るインターロッキングブロック（実施例１）と、活性アルミナを含まない同じ大きさの従来品のインターロッキングブロックとを用いて行われた。
【００４０】
効果試験１では、真夏の太陽光が直接当たる屋外に、実施例１及び従来品のインターロッキングブロックを並べて設置し、それぞれの温度変化を比較した。図４のグラフの縦軸が温度、横軸が時間を表しており、朝の８時から１８時まで１時間毎に測定を行った。また、図４には、外気温も示している。
【００４１】
図４に示すように、実施例１と従来品との温度を比較すると、１４時頃に最高で１１℃の温度差が生じており、実施例１に係るインターロッキングブロックの遮熱性能の高さが現れている。なお、同時刻のアスファルト舗装の表面温度は、実施例１よりも２７℃も高くなっていた。
【００４２】
次に、図５は、本実施形態に係る効果試験２の結果を示す図である。効果試験２は、本実施形態において用いられる活性アルミナの気化熱による温度上昇抑制効果を確認するための試験であり、活性アルミナボール、自然砕石（７号砕石）及び砂に吸水（保水）させた水の蒸発量を測定している。効果試験２では、各骨材の吸水前の重量を100［g］としており、図５の縦軸が重量、横軸は時間軸を示している。また、各骨材への吸水は、各骨材を水中に十分浸すことで行った。また、真夏の外気温を一時間毎に実際に測定し、試験中は、各骨材が設置された空間の温度を、真夏の外気温と同じになるように保った。
【００４３】
同図の吸水後重量に示すように、活性アルミナボールの吸水量が格段に大きく、その後も７日目あたりまで保水状態を維持している。よって、活性アルミナボールを骨材として用いれば、他の材料と比べて、気化熱による温度上昇抑制効果を大きく得ることができることが分かる。
【００４４】
なお、他の実施例２乃至１４に係るコンクリート等においても、上記実施例１と同様に、温度上昇を大きく抑えることができた。また、上記実施例１乃至１４等に対する試験により、遮熱性能に優れたコンクリート等を実現するために、表層部のコンクリートの配合を、骨材とセメントの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを混合し、さらに、セメントに対する重量比で45〜110％の水を加えたものが望ましいことが判明した。
【００４５】
もちろん、上記実施例のように、表層部の骨材として、必要に応じて水酸化アルミニウムや珪砂等を加えても良いし、着色のための顔料を加えたり、バインダーとしてのセメントにポリマーエマルジョンやアクリル酸エステル共重合樹脂エマルジョンを加えたりしても良い。
【００４６】
このように、本実施形態に係るコンクリート等は、遮熱性能の高い活性アルミナを表層部に含有しているため、太陽光からの輻射熱を反射し、コンクリート等への蓄熱を大きく抑制することが可能である。また、表層部に含まれる活性アルミナは多孔性であり、活性アルミナに保水された水が蒸発する際の気化熱によってもコンクリート等の温度を下げることが可能である。
【００４７】
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の変形例について説明する。本変形例に係るコンクリート等は、住宅用外壁材としてのコンクリート又はモルタル製のサイディングボードであり、本変形例に係るサイディングボードは、直径2mm程度の活性アルミナボールが表面に表層部として配置されていることを特徴とする。
【００４８】
図６は、本変形例に係るサイディングボードの製造方法を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、Ｓ３０において、表層部として、転写シートに直径2mmの活性アルミナボールを一層のみ均一に並べて設置して接着する。続いて、Ｓ３１において、活性アルミナボールが接着された転写シートを、ボールが接着された面が上面（表側）を向くようにして型枠の底面に設置し、固定して取り付ける。
【００４９】
続いて、Ｓ３３では、基層部として、石灰石と白色ポルトランドセメントを重量比で50〜80％と50〜20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で55％の水と、2％のポリマーエマルジョンとを加えたものを混練ミキサーで混練する。
【００５０】
そして、Ｓ３５では、上記転写シートが取り付けられた型枠内にＳ３３で混練した基層部の材料を充填し、Ｓ３６において、プレス加圧を行って成型する。続いて、Ｓ３７では、成型されたものを型枠から既脱型し、Ｓ３８において、養生・硬化後、Ｓ３９で転写シートを剥がすことで、サイディングボードが製造される。
【００５１】
本変形例に係るサイディングボードによれば、サイディングボードの表面に遮熱機能に優れた活性アルミナが設置されているので、サイディングボードが設置された住宅の断熱性能を大きく向上させ、冷暖房費の削減等に大きく貢献することができる。
【００５２】
続いて、本発明の実施例１５乃至１９について、図面を参照しながら説明する。図７は、実施例１５乃至１９に係るコンクリート又はモルタルの材料及びその配合を示す一覧表である。図７に示すように、実施例１５、１６及び１９のモルタルは、既設のコンクリートやサイディングボードに表層部として上塗りして使用される物であり、実施例１７及び１８に係るコンクリート又はモルタルは、舗装材や外壁等に用いられる二層構造のブロックである。なお、図７において、「C*」は、セメントに対する重量比であることを示している。
【００５３】
また、実施例１５乃至１９で用いられている活性アルミナのボールは、多孔質で大きな比表面積をもつ非晶質の活性アルミナであり、圧壊強度15〜20daN、摩耗率0.3〜0.5％、比表面積100〜280m2/g、細孔容積0.3〜0.7ml/g、細孔半径0.01μm以下、熱伝導率約0.13kcal/mh℃の活性アルミナを使用している。また、実施例１５、１６及び１９で用いられる活性アルミナボールは、直径1〜2mmの小径ボールであり、実施例１７及び１８で用いられるアルミナボールは、直径2〜4mmの大径ボールである。また、実施例１５乃至１９の表層部の厚みは、5〜10mmである。
【００５４】
実施例１５は、既設コンクリートの表面に遮熱のための表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、白珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、130％の水とを加えたものである。
【００５５】
なお、本実施形態で用いる白珪砂は、粒径1mm程度の珪砂にアルミナをコーティングした砂を用いている。このような白珪砂としては、アルミナ精製時に使用する珪砂へアルミナが高温でコーティングされ、白色の砂として副生されるものをリサイクルで利用することができる。
【００５６】
実施例１６は、既設コンクリートの表面に遮熱のための表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、石灰石及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、130％の水とを加えたものである。
【００５７】
実施例１７は、二層構造のブロック（白色）であり、例えば、舗装材や外壁材として使用される。その表層部は、大径の活性アルミナボール、石灰石、白珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えたものである。また、その基層部は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００５８】
実施例１８は、二層構造のブロック（着色）であり、その表層部は、上記実施例１７に係る二層構造のブロック（白色）の表層部の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものである。また、その基層部の配合は、上記実施例１７と同じである。
【００５９】
実施例１９は、サイディングボードの表面に遮熱のため表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、石灰石及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えたものである。
【００６０】
続いて、実施例１５及び１６のモルタルの製造方法について説明する。まず、表層部の原材料である活性アルミナボールと、白珪砂又は石灰石と、白色セメントとを混練ミキサーに入れ、空練りを２分間行う。続いて、水とポリマーエマリュジョンとを加えて、３分間混練し、モルタルを作る。そのモルタルを左官工法により所望の厚さで既設コンクリートに上塗りする。なお、前処理により、既設コンクリート表面の異物や油脂類の除去を行っておく。上塗り施工後、急激に乾燥させないように、湿潤養生を行うことで、上塗りモルタルが完成する。
【００６１】
次に、実施例１７及び１８の二層構造のブロックの製造方法は、上記図３に示したインターブロッキングブロックの製造方法と同じであり、原材料が多少異なるだけである。また、実施例１９のモルタルの製造方法については、上記実施例１５及び１６のモルタルの製造方法と同じである。
【００６２】
以上、実施例１５乃至１９に係るモルタルや二層構造ブロックによっても、上記実施例１乃至１４と同様の遮熱効果を奏することができる。続いて、本実施形態に係る効果試験３について説明する。図８は、本実施形態に係る効果試験３の結果を示す図である。効果試験３は、上記実施例１７の二層構造ブロックを用いて行った試験であり、太陽光の赤外線領域（800〜2,500nm）の光の反射率を測定した結果を示している。
【００６３】
同図において、横軸が波長［nm］、縦軸が反射率［％］を示している。同図に示すように、実施例１７に係る二層構造ブロックの表層部は、全ての赤外線領域で50％以上の反射率を有すると共に、800〜1,300nmの波長領域では、80％以上の反射率を有している。太陽光が照射された物体では、赤外線により熱振動が起こり、熱エネルギーが蓄積される。
【００６４】
したがって、本実施形態のように、コンクリート等の表層部によって赤外線の多くを反射することができれば、コンクリート等の遮熱性能を大きく向上させることができる。なお、活性アルミナを含有する表層部の反射率がこのように高いのは、多孔質である活性アルミナに到達した光が細孔内で乱反射するからである。
【００６５】
一般的に光の反射現象は、大別して(a)金属面による反射と(b)微小透明体による反射に区分される。(a)金属面の反射は反射の法則通り、表面が細かなほど反射率が高いが、(b)の反射は(a)と逆の反射傾向がある。例えば、氷砂糖は透明であり、ほとんど光を反射しないが、細かくしていくと微小粒の内部で光が複雑に屈曲、反射して、そのうち元に戻される光が増えてくる。自然界でこの現象が見られるのが、細かい結晶の真っ白な雪であり、拡散反射（乱反射）が起こり、反射率が高い。活性アルミナも同様に白色でしかも内部に細かな細孔の構造を保有している為、赤外線領域の反射率が高い。
【００６６】
また、他の実施例１５，１６，１８，１９の表層部においても、上記効果試験３と同様の赤外線反射性能が得られた。また、上記実施例１５乃至１９等に対する試験により、遮熱性能に優れたコンクリート等を実現するために、表層部のコンクリートの配合を、骨材とセメントの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを混合し、さらに、セメントに対する重量比で70〜130％の水を加えたものが望ましいことが判明した。
【００６７】
ここで、本実施形態に係る活性アルミナを含有する表層部を有するコンクリート等において、大きな遮熱効果が得られる作用について、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施形態における遮熱作用を説明するための模式断面図である。
【００６８】
本実施形態では、上記効果試験３で説明したように、基層部３２の上に設けられた、多数の活性アルミナボール３３を含有する表層部３１が、太陽光の赤外線領域の光の大部分を反射することで、遮熱作用を奏する。また、表層部３１に含まれる活性アルミナ（γアルミナ、ηアルミナ又はこれらの混合物）は、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/gと大きいため、雨水等の大量の水分を保水することが可能であると共に、保水された水分の蒸発も長期にわたって徐々に行われ、気化熱によってコンクリート等の温度を下げることが可能である。
【００６９】
以上、変形例も含めて本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、バインダーとしてのセメントは、上記白色ポルトランドセメントや普通ポルトランドセメントに限定されるものではなく、適宜他の種類のセメントを用いることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、活性アルミナは、他の骨材と比べて価格が高いため、また、コンクリート等の断熱性能は表層部の断熱性能に大きく起因するため、表層部にのみ遮熱性能の高い活性アルミナを設置したが、コストを考慮しなくても良い場合には、基層部にも活性アルミナを配置するように構成しても良い。
【００７１】
また、本実施形態に係るコンクリート等に対して水を散水する散水装置を周囲に設置するようにしても良い。散水装置を設置すれば、必要に応じて適宜コンクリート等に保水することができるので、気化熱を利用してコンクリート等の温度を強制的に下げることが可能になる。
【００７２】
また、太陽光の反射率を上げるために、コンクリート等の表層部の表面に、さらに反射層をコーティングするようにしても良い。例えば、白色セメント、粒径0.3〜0.6mmの珪砂及び粒径70〜150μmの中空構造の陶土を、重量比40〜60％、20〜40％及び10〜20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で100％の水と、ポリマーとを加えたスラリー状液体を、表層部の表面に10〜100μmの厚さで塗ることで、さらに反射率を上げ、遮熱性能を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係るコンクリート等を、太陽光がコンクリート等への表面に直射して温度上昇をまねく場所に設置して使用することで、温度上昇を抑制することができ、環境改善及び冷暖房費の削減が望める。設置する場所としては、コンクリート構造物の外装部分や、コンクリート用エクステリア製品の歩道、公園、軽歩行用ブロック、都市の高速道路壁面や、住宅の外壁、ビルの屋外等が挙げられる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ インターロッキングブロック
１１ 表層部
１２ 基層部
２０ 外壁ブロック
２１ 表層部
２２ 基層部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路の舗装材や建物の外壁材等に用いられるコンクリート又はモルタルであって、太陽光に対する遮熱機能に優れたコンクリート又はモルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
歩道、公園、駐車場等の舗装、ビルの屋上の床面、ビルや都心の高速道路のコンクリート壁、住宅外壁等において、夏期に太陽光が直射した表面では、６０℃以上まで温度が上昇する場合も少なくない。
【０００３】
コンクリート建造物では、太陽光の赤外線領域の光を受けた建造物表面では分子が振動して熱エネルギーが発生し、温度が上昇していると考えられる。また、コンクリートに蓄熱された熱の放熱により外気温が上昇したり、建造物内の温度上昇により冷房費が嵩んでしまったりといった問題も発生している。
【０００４】
近年、都市部におけるコンクリートやアスファルトの蓄熱等を一因とするヒートアイランド現象の問題が大きくなってきており、対策が望まれている。従来、コンクリート舗装や、舗装ブロックに保水性を持たせることで、表面温度の上昇を抑え、ヒートアイランド現象の抑制をねらったものが提供されており、例えば、下記特許文献１乃至７に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９４０６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７３１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２５２６７３号公報
【特許文献４】特開２００１−２６９０２号公報
【特許文献５】特許第４１３８３９８号公報
【特許文献６】特開２００３−１８４０１１号公報
【特許文献７】特開平１１−０５０４０９号公報
【０００６】
保水性が高いコンクリート及びモルタルであれば、降雨時に内部に水が保水され、雨が止んだ後に、保水された水が舗装表面から徐々に蒸発することで、気化熱が奪われ、温度上昇を抑制することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、保水性の高いコンクリート及びモルタルであれば、ある程度温度上昇を抑制することが可能であるが、晴天が続いた場合等には、保水された水が全て蒸発してしまうため、長期間の温度上昇の抑制は困難であった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、長期間にわたって遮熱性能に優れたコンクリート又はモルタルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るコンクリート又はモルタルは、骨材として、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の多孔性の活性アルミナを用いた表層部を備えることを特徴とする。また、本発明に係るコンクリート又はモルタルは、多数の比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の活性アルミナ片が並べられて構成された表層部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、遮熱性能に優れ、特に、太陽の輻射熱による温度上昇や蓄熱を長期にわたって抑制可能なコンクリート又はモルタルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態の実施例１乃至１４に係るコンクリート等の材料及び配合を示す一覧表である。
【図２】図２は、本実施形態に係るコンクリート等の構造を模式的に示す模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るインターロッキングブロックの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態に係る効果試験１の結果を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る効果試験２の結果を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態の変形例に係るサイディングボードの製造方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態の実施例１５乃至１９に係るコンクリート等の材料及び配合を示す一覧表である。
【図８】図８は、本実施形態に係る効果試験３の結果を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態における遮熱作用を説明するための模式断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態であるコンクリート又はモルタル（以下、「コンクリート等」と称する）について説明する。本実施形態では、遮熱性能が高く、保水性にも優れた活性アルミナをコンクリート等の表面層に配置したことを特徴としており、活性アルミナが含まれた表層部により、太陽の輻射熱に起因するコンクリート等の温度上昇やコンクリート等への蓄熱が大幅に抑制されている。活性アルミナは、赤外線の反射率が高く、太陽光の赤外線領域による受熱を抑えることで、コンクリート等の温度上昇や蓄熱を大幅に抑制している。
【００１３】
活性アルミナは、多孔質で大きな比表面積をもつ非晶質のアルミナ（酸化アルミニウム）であり、水酸化アルミニウムを仮焼、粉砕、成型、焼成して製造され、比表面積及び細孔容積が大きいという特徴を有している。このため、活性アルミナは、吸着剤、乾燥剤、触媒担体等として使われている。
【００１４】
広義のアルミナには、コランダムを主要構成鉱物とした、アルミニウム製造の原料、耐火物、磁気、ガラスなどの原料として用いられるアルミナ（α−アルミナ）や、触媒や触媒担体として用いられる活性アルミナが含まれる。本実施形態で使用するのは、後者の活性アルミナ（γ−アルミナ、η−アルミナ、又はこれらの混合物）である。
【００１５】
なお、前者のアルミナ（α−アルミナ）を使用した多孔質のセラミックについては、特開平１１−０５０４０９号公報に開示されているが、このセラミックは、焼成温度が800〜1,250℃の為、比表面積が10〜30m2/gで、細孔容積がゼロとなり、遮熱効果は低い。一方、後者の活性アルミナ（γ−アルミナ、η−アルミナ、又はこれらの混合物）は、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/gと大きく、細孔半径が0.01μm以下の多数の細孔が形成されているため、遮熱効果が高い。
【００１６】
続いて、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１乃至１４に係るコンクリート又はモルタルの材料及びその配合を示す一覧表である。図１の一覧表に示すように、実施例１乃至７に係るコンクリートは、公園の歩道等の道路の舗装材であり、例えば、インターロッキングブロックとして提供される。なお、図１において、「C*」は、セメントに対する重量比であることを示している。
【００１７】
また、実施例８乃至１３は、コンクリート建物の外壁材（モルタル）であり、例えば、外壁ブロックとして提供される。また。実施例１４は、既存施設の外壁に行われる塗装である。なお、実施例１乃至１３の舗装材及び外壁材は、表層部と基層部から構成されており、活性アルミナは、表層部に配置されている。これは、コンクリート等の遮熱性能は、ほぼ表面での遮熱性能に左右され、表面で遮熱できれば蓄熱や温度上昇を防止できるからである。また、活性アルミナは、他の材料と比して価格が高く、全体に配置するとコストが高くなるので、効果が一番発揮できる表層に配置している。
【００１８】
本実施形態において骨材として使用される活性アルミナボール又は粉末は、圧壊強度15〜20daN、摩耗率0.4％、比表面積140〜190m2/g、細孔容積0.4ml/g、熱伝導率0.13kcal/mh℃の活性アルミナを使用している。また、活性アルミナの形状については、実施例１乃至１０では、直径2〜4mmの球体の活性アルミナボールであり、実施例１１乃至１４では、粒径が0.1〜0.2mm以下の活性アルミナ粉末である。
【００１９】
もちろん、本実施形態に使用できる骨材としての活性アルミナは、上記品質や形状のものに限られるものではなく、適宜、他の品質や形状の活性アルミナを用いることができ、例えば、球体や粉末形状以外に、活性アルミナの塊を砕いた砕石の活性アルミナを用いても良く、本明細書では、活性アルミナの球体、粉末、砕石等を総称して活性アルミナ片と称する。なお、保水性を考慮すれば、本実施形態で用いる活性アルミナの比表面積は100m2/g以上であることが望ましい。
【００２０】
ここで、本実施形態に係るコンクリート等の形状について説明する。図２は、本実施形態に係るコンクリート等の構造を模式的に示す模式図であり、図２（ａ）は、本実施形態に係るインターロッキングブロックの斜視図、図２（ｂ）は、本実施形態に係る外壁ブロックの側面図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るインターロッキングブロック１０は、表層部１１と基層部１２との二層構造からなり、表層部１１の骨材として活性アルミナボールが用いられている。
【００２１】
また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る外壁ブロック２０は、表層部２１と基層部２２の二層構造からなり、表層部２１の骨材として活性アルミナボール又は活性アルミナ粉末が用いられている。
【００２２】
実施例１は、白色の舗装材であり、図１に示すように、その表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例１の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００２３】
なお、本実施形態で用いる珪砂は、粒径1mm程度の珪砂にアルミナをコーティングした砂を用いている。このような珪砂としては、アルミナ精製時に使用する珪砂へアルミナが高温でコーティングされ、白色の砂として副生されるものをリサイクルで利用することができる。また、本実施形態で用いる水酸化アルミニウムは、Al(OH)3が99.8％の粉末である。
【００２４】
実施例２は、茶色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例１に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例１と同じである。また、実施例３は、灰色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例１に係る舗装材の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例１と同じである。
【００２５】
実施例４は、白色の舗装材であり、その表層部１１は、活性アルミナボール、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例４の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００２６】
実施例５は、茶色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例４に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例４と同じである。また、実施例６は、灰色の舗装材であり、その表層部１１は、上記実施例４に係る舗装材の表層部１１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部１２の配合は、上記実施例４と同じである。
【００２７】
実施例７は、白色の舗装材であり、その表層部１１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、重量比20％、15％、35％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例７の基層部１２は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００２８】
実施例８は、白色の外壁材であり、その表層部２１は、活性アルミナボール、水酸化アルミニウム、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例８の基層部２２は、砂と普通ポルトランドセメントを重量比70％と30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で60％の水を加えるものである。
【００２９】
実施例９は、茶色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例８に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例８と同じである。また、実施例１０は、灰色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例８に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例８と同じである。
【００３０】
実施例１１は、白色の外壁材であり、その表層部２１は、活性アルミナ粉末、珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えるものである。また、実施例１１の基層部２２は、砂と普通ポルトランドセメントを重量比70％と30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で60％の水を加えるものである。
【００３１】
実施例１２は、茶色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例１１に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例１１と同じである。また、実施例１３は、灰色の外壁材であり、その表層部２１は、上記実施例１１に係る外壁材の表層部２１の配合に、さらに着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものであり、基層部２２の配合は、上記実施例１１と同じである。
【００３２】
実施例１４は、既存の建物の外壁等へ塗布される活性アルミナ含有塗布層であり、塗布後は、既存のコンクリート等外壁の表層部となり、既存のコンクリート等を本実施形態に係る遮熱性能の高いコンクリート等に変更することができる。この塗布層は、活性アルミナ粉末及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比70％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で10％（5〜20％が望ましい）のアクリル酸エステル共重合樹脂エマルジョンと、100％の水とを加えるものである。
【００３３】
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係るインターロッキングブロック１０の製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、Ｓ１１において、表層部１１の骨材（活性アルミナのボール、水酸化アルミニウム及び珪砂）と、セメントとを混練ミキサーへ入れて、空練りを約２分間行う。このとき、表層部１１に着色する実施例（上記茶色、灰色の実施例）の場合には、さらに顔料を混ぜて空練りを行う。
【００３４】
続いて、Ｓ１２において、水とポリマーエマルジョンとを加えて約３分間混練する。Ｓ１３では、この混練された表層部１１の材料を型枠に充填して、4,000〜8,000rpmの振動を与える。一方、基層部１２については、Ｓ１５において、骨材（砂及び砂利）とセメントとを混練ミキサーへ入れて、空練りを２分間行う。その後、Ｓ１６において、水を入れて３分間混練する。
【００３５】
Ｓ１８では、混練された基層部１２の材料を、Ｓ１３において表層部１１が充填された型枠の当該表層部１１の上に所定量充填し、4,000〜8,000rpmの振動を与える。続いて、Ｓ１９において、型枠に充填された表層部１１及び基層部１２に対してプレス加圧を行い、所定の厚みの製品（インターロッキングブロック１０）を成型する。
【００３６】
続いて、Ｓ２０に進み、成型されたインターロッキングブロック１０が型枠から即脱され、Ｓ２１で養生される。そして、Ｓ２２において、養生したインターロッキングブロック１０に対して、洗い出し仕上げ、研磨仕上げ、ショットブラスト等の表層部１１の表面仕上げが行われる。なお、Ｓ２２の表面仕上げが行われない場合もある。
【００３７】
以上、本実施形態のインターロッキングブロックの製造方法について説明したが、型枠内への表層部と基層部の充填順序は逆になっても良い。また、上記実施例８乃至１３の外壁ブロックも上記インターロッキングブロックと同様の方法で製造される。
【００３８】
また、上記実施例１４の既設外壁等への塗布層は、上記Ｓ１１〜Ｓ１２までは、同様にして混練され、混練した材料を外壁等へ塗り、乾燥させることで形成できる。このように、既設の外壁等へ打継ぎで塗る場合には、エポキシ樹脂を既設壁面に塗布してから、実施例１４に係る混練した材料を、リシンガンを使用してエア圧にて既存壁に吹き付け、乾燥させるなどして、上塗り施工すれば良い。なお、吹き付ける厚みは、性能やコストを考慮すれば、2〜4mm程度が望ましい。
【００３９】
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の効果確認試験の結果について説明する。図４は、本実施形態に係る効果試験１の結果を示す図である。効果試験１は、100mm×200mm×60mmの大きさの本実施形態に係るインターロッキングブロック（実施例１）と、活性アルミナを含まない同じ大きさの従来品のインターロッキングブロックとを用いて行われた。
【００４０】
効果試験１では、真夏の太陽光が直接当たる屋外に、実施例１及び従来品のインターロッキングブロックを並べて設置し、それぞれの温度変化を比較した。図４のグラフの縦軸が温度、横軸が時間を表しており、朝の８時から１８時まで１時間毎に測定を行った。また、図４には、外気温も示している。
【００４１】
図４に示すように、実施例１と従来品との温度を比較すると、１４時頃に最高で１１℃の温度差が生じており、実施例１に係るインターロッキングブロックの遮熱性能の高さが現れている。なお、同時刻のアスファルト舗装の表面温度は、実施例１よりも２７℃も高くなっていた。
【００４２】
次に、図５は、本実施形態に係る効果試験２の結果を示す図である。効果試験２は、本実施形態において用いられる活性アルミナの気化熱による温度上昇抑制効果を確認するための試験であり、活性アルミナボール、自然砕石（７号砕石）及び砂に吸水（保水）させた水の蒸発量を測定している。効果試験２では、各骨材の吸水前の重量を100［g］としており、図５の縦軸が重量、横軸は時間軸を示している。また、各骨材への吸水は、各骨材を水中に十分浸すことで行った。また、真夏の外気温を一時間毎に実際に測定し、試験中は、各骨材が設置された空間の温度を、真夏の外気温と同じになるように保った。
【００４３】
同図の吸水後重量に示すように、活性アルミナボールの吸水量が格段に大きく、その後も７日目あたりまで保水状態を維持している。よって、活性アルミナボールを骨材として用いれば、他の材料と比べて、気化熱による温度上昇抑制効果を大きく得ることができることが分かる。
【００４４】
なお、他の実施例２乃至１４に係るコンクリート等においても、上記実施例１と同様に、温度上昇を大きく抑えることができた。また、上記実施例１乃至１４等に対する試験により、遮熱性能に優れたコンクリート等を実現するために、表層部のコンクリートの配合を、骨材とセメントの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを混合し、さらに、セメントに対する重量比で45〜110％の水を加えたものが望ましいことが判明した。
【００４５】
もちろん、上記実施例のように、表層部の骨材として、必要に応じて水酸化アルミニウムや珪砂等を加えても良いし、着色のための顔料を加えたり、バインダーとしてのセメントにポリマーエマルジョンやアクリル酸エステル共重合樹脂エマルジョンを加えたりしても良い。
【００４６】
このように、本実施形態に係るコンクリート等は、遮熱性能の高い活性アルミナを表層部に含有しているため、太陽光からの輻射熱を反射し、コンクリート等への蓄熱を大きく抑制することが可能である。また、表層部に含まれる活性アルミナは多孔性であり、活性アルミナに保水された水が蒸発する際の気化熱によってもコンクリート等の温度を下げることが可能である。
【００４７】
続いて、本実施形態に係るコンクリート等の変形例について説明する。本変形例に係るコンクリート等は、住宅用外壁材としてのコンクリート又はモルタル製のサイディングボードであり、本変形例に係るサイディングボードは、直径2mm程度の活性アルミナボールが表面に表層部として配置されていることを特徴とする。
【００４８】
図６は、本変形例に係るサイディングボードの製造方法を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、Ｓ３０において、表層部として、転写シートに直径2mmの活性アルミナボールを一層のみ均一に並べて設置して接着する。続いて、Ｓ３１において、活性アルミナボールが接着された転写シートを、ボールが接着された面が上面（表側）を向くようにして型枠の底面に設置し、固定して取り付ける。
【００４９】
続いて、Ｓ３３では、基層部として、石灰石と白色ポルトランドセメントを重量比で50〜80％と50〜20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で55％の水と、2％のポリマーエマルジョンとを加えたものを混練ミキサーで混練する。
【００５０】
そして、Ｓ３５では、上記転写シートが取り付けられた型枠内にＳ３３で混練した基層部の材料を充填し、Ｓ３６において、プレス加圧を行って成型する。続いて、Ｓ３７では、成型されたものを型枠から既脱型し、Ｓ３８において、養生・硬化後、Ｓ３９で転写シートを剥がすことで、サイディングボードが製造される。
【００５１】
本変形例に係るサイディングボードによれば、サイディングボードの表面に遮熱機能に優れた活性アルミナが設置されているので、サイディングボードが設置された住宅の断熱性能を大きく向上させ、冷暖房費の削減等に大きく貢献することができる。
【００５２】
続いて、本発明の実施例１５乃至１９について、図面を参照しながら説明する。図７は、実施例１５乃至１９に係るコンクリート又はモルタルの材料及びその配合を示す一覧表である。図７に示すように、実施例１５、１６及び１９のモルタルは、既設のコンクリートやサイディングボードに表層部として上塗りして使用される物であり、実施例１７及び１８に係るコンクリート又はモルタルは、舗装材や外壁等に用いられる二層構造のブロックである。なお、図７において、「C*」は、セメントに対する重量比であることを示している。
【００５３】
また、実施例１５乃至１９で用いられている活性アルミナのボールは、多孔質で大きな比表面積をもつ非晶質の活性アルミナであり、圧壊強度15〜20daN、摩耗率0.3〜0.5％、比表面積100〜280m2/g、細孔容積0.3〜0.7ml/g、細孔半径0.01μm以下、熱伝導率約0.13kcal/mh℃の活性アルミナを使用している。また、実施例１５、１６及び１９で用いられる活性アルミナボールは、直径1〜2mmの小径ボールであり、実施例１７及び１８で用いられるアルミナボールは、直径2〜4mmの大径ボールである。また、実施例１５乃至１９の表層部の厚みは、5〜10mmである。
【００５４】
実施例１５は、既設コンクリートの表面に遮熱のための表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、白珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、130％の水とを加えたものである。
【００５５】
なお、本実施形態で用いる白珪砂は、粒径1mm程度の珪砂にアルミナをコーティングした砂を用いている。このような白珪砂としては、アルミナ精製時に使用する珪砂へアルミナが高温でコーティングされ、白色の砂として副生されるものをリサイクルで利用することができる。
【００５６】
実施例１６は、既設コンクリートの表面に遮熱のための表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、石灰石及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、130％の水とを加えたものである。
【００５７】
実施例１７は、二層構造のブロック（白色）であり、例えば、舗装材や外壁材として使用される。その表層部は、大径の活性アルミナボール、石灰石、白珪砂及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比40％、15％、15％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えたものである。また、その基層部は、砂、砂利及び普通ポルトランドセメントをそれぞれ、重量比60％、20％及び20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で45％の水を加えるものである。
【００５８】
実施例１８は、二層構造のブロック（着色）であり、その表層部は、上記実施例１７に係る二層構造のブロック（白色）の表層部の配合に、さらに、着色のための顔料をセメントに対する重量比で0.5％加えるものである。また、その基層部の配合は、上記実施例１７と同じである。
【００５９】
実施例１９は、サイディングボードの表面に遮熱のため表層部として上塗りされるモルタルであり、その表層部は、小径の活性アルミナボール、石灰石及び白色ポルトランドセメントを、骨材とセメントの合計重量に対して重量比60％、10％及び30％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で、2％のポリマーエマルジョンと、70％の水とを加えたものである。
【００６０】
続いて、実施例１５及び１６のモルタルの製造方法について説明する。まず、表層部の原材料である活性アルミナボールと、白珪砂又は石灰石と、白色セメントとを混練ミキサーに入れ、空練りを２分間行う。続いて、水とポリマーエマリュジョンとを加えて、３分間混練し、モルタルを作る。そのモルタルを左官工法により所望の厚さで既設コンクリートに上塗りする。なお、前処理により、既設コンクリート表面の異物や油脂類の除去を行っておく。上塗り施工後、急激に乾燥させないように、湿潤養生を行うことで、上塗りモルタルが完成する。
【００６１】
次に、実施例１７及び１８の二層構造のブロックの製造方法は、上記図３に示したインターブロッキングブロックの製造方法と同じであり、原材料が多少異なるだけである。また、実施例１９のモルタルの製造方法については、上記実施例１５及び１６のモルタルの製造方法と同じである。
【００６２】
以上、実施例１５乃至１９に係るモルタルや二層構造ブロックによっても、上記実施例１乃至１４と同様の遮熱効果を奏することができる。続いて、本実施形態に係る効果試験３について説明する。図８は、本実施形態に係る効果試験３の結果を示す図である。効果試験３は、上記実施例１７の二層構造ブロックを用いて行った試験であり、太陽光の赤外線領域（800〜2,500nm）の光の反射率を測定した結果を示している。
【００６３】
同図において、横軸が波長［nm］、縦軸が反射率［％］を示している。同図に示すように、実施例１７に係る二層構造ブロックの表層部は、全ての赤外線領域で50％以上の反射率を有すると共に、800〜1,300nmの波長領域では、80％以上の反射率を有している。太陽光が照射された物体では、赤外線により熱振動が起こり、熱エネルギーが蓄積される。
【００６４】
したがって、本実施形態のように、コンクリート等の表層部によって赤外線の多くを反射することができれば、コンクリート等の遮熱性能を大きく向上させることができる。なお、活性アルミナを含有する表層部の反射率がこのように高いのは、多孔質である活性アルミナに到達した光が細孔内で乱反射するからである。
【００６５】
一般的に光の反射現象は、大別して(a)金属面による反射と(b)微小透明体による反射に区分される。(a)金属面の反射は反射の法則通り、表面が細かなほど反射率が高いが、(b)の反射は(a)と逆の反射傾向がある。例えば、氷砂糖は透明であり、ほとんど光を反射しないが、細かくしていくと微小粒の内部で光が複雑に屈曲、反射して、そのうち元に戻される光が増えてくる。自然界でこの現象が見られるのが、細かい結晶の真っ白な雪であり、拡散反射（乱反射）が起こり、反射率が高い。活性アルミナも同様に白色でしかも内部に細かな細孔の構造を保有している為、赤外線領域の反射率が高い。
【００６６】
また、他の実施例１５，１６，１８，１９の表層部においても、上記効果試験３と同様の赤外線反射性能が得られた。また、上記実施例１５乃至１９等に対する試験により、遮熱性能に優れたコンクリート等を実現するために、表層部のコンクリートの配合を、骨材とセメントの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを混合し、さらに、セメントに対する重量比で70〜130％の水を加えたものが望ましいことが判明した。
【００６７】
ここで、本実施形態に係る活性アルミナを含有する表層部を有するコンクリート等において、大きな遮熱効果が得られる作用について、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施形態における遮熱作用を説明するための模式断面図である。
【００６８】
本実施形態では、上記効果試験３で説明したように、基層部３２の上に設けられた、多数の活性アルミナボール３３を含有する表層部３１が、太陽光の赤外線領域の光の大部分を反射することで、遮熱作用を奏する。また、表層部３１に含まれる活性アルミナ（γアルミナ、ηアルミナ又はこれらの混合物）は、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/gと大きいため、雨水等の大量の水分を保水することが可能であると共に、保水された水分の蒸発も長期にわたって徐々に行われ、気化熱によってコンクリート等の温度を下げることが可能である。
【００６９】
以上、変形例も含めて本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、バインダーとしてのセメントは、上記白色ポルトランドセメントや普通ポルトランドセメントに限定されるものではなく、適宜他の種類のセメントを用いることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、活性アルミナは、他の骨材と比べて価格が高いため、また、コンクリート等の断熱性能は表層部の断熱性能に大きく起因するため、表層部にのみ遮熱性能の高い活性アルミナを設置したが、コストを考慮しなくても良い場合には、基層部にも活性アルミナを配置するように構成しても良い。
【００７１】
また、本実施形態に係るコンクリート等に対して水を散水する散水装置を周囲に設置するようにしても良い。散水装置を設置すれば、必要に応じて適宜コンクリート等に保水することができるので、気化熱を利用してコンクリート等の温度を強制的に下げることが可能になる。
【００７２】
また、太陽光の反射率を上げるために、コンクリート等の表層部の表面に、さらに反射層をコーティングするようにしても良い。例えば、白色セメント、粒径0.3〜0.6mmの珪砂及び粒径70〜150μmの中空構造の陶土を、重量比40〜60％、20〜40％及び10〜20％で混合し、さらに、セメントに対する重量比で100％の水と、ポリマーとを加えたスラリー状液体を、表層部の表面に10〜100μmの厚さで塗ることで、さらに反射率を上げ、遮熱性能を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係るコンクリート等を、太陽光がコンクリート等への表面に直射して温度上昇をまねく場所に設置して使用することで、温度上昇を抑制することができ、環境改善及び冷暖房費の削減が望める。設置する場所としては、コンクリート構造物の外装部分や、コンクリート用エクステリア製品の歩道、公園、軽歩行用ブロック、都市の高速道路壁面や、住宅の外壁、ビルの屋外等が挙げられる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ インターロッキングブロック
１１ 表層部
１２ 基層部
２０ 外壁ブロック
２１ 表層部
２２ 基層部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材として、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の多孔性の活性アルミナを用いた表層部を備えることを特徴とするコンクリート又はモルタル。
【請求項２】
多数の比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の活性アルミナ片が並べられて構成された表層部を備えることを特徴とするコンクリート又はモルタル。
【請求項３】
前記表層部は、骨材とセメントとの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート又はモルタル。
【請求項４】
前記活性アルミナは、γ−アルミナ、η−アルミナ又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート又はモルタル。
【請求項１】
骨材として、比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の多孔性の活性アルミナを用いた表層部を備えることを特徴とするコンクリート又はモルタル。
【請求項２】
多数の比表面積が100〜280m2/g、細孔容積が0.3〜0.7ml/g、細孔半径が0.01μm以下の活性アルミナ片が並べられて構成された表層部を備えることを特徴とするコンクリート又はモルタル。
【請求項３】
前記表層部は、骨材とセメントとの合計重量に対して、10〜75重量％の活性アルミナと、20〜40重量％のセメントとを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート又はモルタル。
【請求項４】
前記活性アルミナは、γ−アルミナ、η−アルミナ又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート又はモルタル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１５９２０２（Ｐ２０１０−１５９２０２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４３６７１（Ｐ２００９−２４３６７１）
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（５０８３６６１８９）環境資材株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（５０８３６６１８９）環境資材株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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