コンクリート材料
【課題】通常のコンクリートとの比較において製造工程の複雑化を招いたり製造に際して特有の部材が必要となったりすることなく、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができ、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができるコンクリート材料を提供すること。
【解決手段】コンクリート材料として、セメント１と、水２と、骨材３と、混和剤４と、粉末状の蓄光性蛍光体５とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成されるコンクリート材料１０を用いる。
【解決手段】コンクリート材料として、セメント１と、水２と、骨材３と、混和剤４と、粉末状の蓄光性蛍光体５とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成されるコンクリート材料１０を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路の縁石や建築資材や景観部材等に用いられるコンクリート材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、道路において縁石等の夜間の視認性を高めるためや、夜間における建築物等の景観性を高めるため、あるいは非常の停電時等において避難経路を示すために、コンクリートを発光させることが行われている。コンクリートを発光させる技術としては、例えば、コンクリートに電球や発光ダイオード等の照明器具が埋め込まれることや、コンクリートの表面に蛍光性を有するシールや反射板等の蛍光部材が取り付けられることや、コンクリートの表面に蛍光塗料が塗布されることが挙げられる。
【０００３】
しかし、前記のような従来技術では、次のような問題がある。すなわち、コンクリートに照明器具が埋め込まれることによれば、照明器具に電力を供給するための維持費やメンテナンス作業の必要が生じたり、照明器具のためのスペース確保の必要性からコンクリートについて十分な強度を確保することが困難となったりする。また、コンクリートの表面に蛍光部材が取り付けられたり蛍光塗料が塗布されたりすることによれば、コンクリート表面の破損や摩耗等によって発光状態の維持が困難となる。また、他の問題としては、コンクリートに対して照明器具を埋め込んだり蛍光部材を取り付けたり蛍光塗料を塗布したりする作業が必要となって製造や施工のための作業が面倒となることや、発光する部分がコンクリート表面の一部に限られること等が挙げられる。
【０００４】
そこで、これらの問題を解消するため、コンクリート部材自体に蓄光性を持たせ、コンクリート部材自体を発光させる技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２、および特許文献３参照。）。ここで、蓄光性とは、自然光や人工光を蓄え、暗所や夜間等においても発光を続ける性質である。
【０００５】
特許文献１には、コンクリート層とその表面に形成される蓄光性層とを有するコンクリート部材についての技術が開示されている。この蓄光性層は、樹脂や砂利等の混合物に蓄光性粉末等が焼成されること等によって生成される蓄光骨材が用いられている。また、特許文献２においては、コンクリートの表面が、撥水性等を有する樹脂に蓄光機能を有する物質が添加されたもので覆われることにより、蓄光性を有するコンクリート部材が得られている。
【０００６】
特許文献１および特許文献２において、コンクリート部材に蓄光性を備えさせるための蓄光性材料は、いずれも樹脂等と混合されることにより用いられている。このように蓄光性材料が樹脂等と混合されて用いられることは、特許文献１および特許文献２にも示されているように、蓄光性材料について、水と反応することで低下する蓄光機能を保持するためと考えられる。つまり、一般に用いられている蓄光性材料は、水分に弱く、水と反応する状態で用いることが蓄光性を維持する観点から困難であると考えられている。したがって、従来、水分を有するコンクリート材料に蓄光性材料が混合されることは、困難であると考えられている。
【０００７】
また、特許文献３においては、表面に蓄光性粒状物が埋設されているコンクリート部材が開示されている。そして、コンクリート材料に対する蓄光性粒状物の埋設に際して、水分等により粘着力が減少する粘着剤層を介して多数の蓄光性粒状物が保持された型枠が用いられている。つまり、蓄光性粒状物が保持された型枠に対してコンクリート材料が打設されることにより、型枠側に保持されていた蓄光性粒状物が、コンクリート材料中の水分によってコンクリート材料側に移行することでコンクリート表面に埋設される。ここで用いられる蓄光性粒状物には、粉末状の蓄光性蛍光体それ自体や、粉末状の蓄光性蛍光体が透明樹脂に混練されて粒状化されたものが含まれる。
【０００８】
ところで、近年、「環境・エコロジー」ということが様々な分野で取り沙汰されている。こうした環境・エコロジーに貢献するためには、前述のような自然光を利用することができる蓄光性を有するコンクリート部材が有用となる。そして、蓄光性を有するコンクリート部材が、環境・エコロジーへの貢献のためにより実用的に用いられるためには、できるだけ簡単な工程によって製造することができ、汎用性に優れることが必要となる。
【０００９】
このような観点から、特許文献１および特許文献２のコンクリート部材は、一般に使用されている通常のコンクリートとの比較において製造工程が複雑となる。すなわち、特許文献１および特許文献２のコンクリート部材の製造に際しては、通常のコンクリートに対して、蓄光性材料が樹脂等と混合される工程等が必要となることから、製造工程が比較的複雑となる。この点、特許文献３には、前記のとおり粉末状の蓄光性蛍光体自体がコンクリート材料に対して埋設されることが記載されている。確かに、粉末状の蓄光性蛍光体がそのまま用いられることで、蓄光性材料が樹脂等と混合される工程等が省略される。しかし、特許文献３のコンクリート部材の製法によれば、通常のコンクリートの製造に際しては用いられることのない特有な部材として、多数の蓄光性粒状物が保持された型枠が必要となる。
【００１０】
以上のように、従来の技術においては、蓄光性を有するコンクリート部材を得るに際して、通常のコンクリートの場合との比較において、製造工程が複雑となったり、特有な部材が必要となったりするため、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することが困難であると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２７１１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６３６８７号公報
【特許文献３】特開平９−２５４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、通常のコンクリートとの比較において製造工程の複雑化を招いたり製造に際して特有の部材が必要となったりすることなく、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができ、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができるコンクリート材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
すなわち、請求項１においては、コンクリート材料であって、セメントと、水と、骨材と、混和剤と、粉末状の蓄光性蛍光体とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成されるものである。
【００１４】
請求項２においては、請求項１に記載のコンクリート材料において、前記蓄光性蛍光体の含有量が、１０〜４０重量％程度であるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、通常のコンクリートとの比較において製造工程の複雑化を招いたり製造に際して特有の部材が必要となったりすることなく、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができ、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明は、コンクリートの製造に際して、セメントに対して、通常用いられる水や骨材等とともに、粉末状の蓄光性蛍光体を混合させることにより、蓄光性を有するコンクリート部材を得ようとするものである。したがって、本発明に係るコンクリート材料が用いられ、所定の形状が保持された状態で養生が行われることで得られるコンクリート部材は、自然光や人工光を蓄えてそれをエネルギー源として発光するという蓄光性を有する。
【００１７】
本実施形態のコンクリート材料１０は、図１（ａ）に示すように、セメント１と、水２と、骨材３と、混和剤４と、粉末状の蓄光性蛍光体５とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成される。そして、図１（ｂ）に示すように、コンクリート材料１０が用いられ、所定の形状が保持された状態で養生が行われることで、蓄光性を有するコンクリート部材１１が得られる。本実施形態のコンクリート部材１１は、所定の形状として円柱状の形状を有する。
【００１８】
セメント１としては、特に限定されるものではなく、各種のセメント粉末が用いられる。セメント１としては、例えば、ポルトランドセメントが用いられる。骨材３としては、特に限定されるものではなく、天然または人工の骨材が用いられる。骨材３としては、例えば、川砂、山砂、海砂等の細骨材や、砂利、砕石等の粗骨材が用いられる。
【００１９】
混和剤４としては、セメントに混和可能な材料であれば特に限定されるものではなく、無機質系のものや有機質系のものが用いられる。混和剤４には、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、硬化促進剤、流動化剤、凝結遅延剤等、セメントに混和されることで、コンクリートに所定の機能を付与することで作業性（ワーカビリティ）を向上させたりコンクリートの物性を改善したりすることができる各種の材料が含まれる。
【００２０】
粉末状の蓄光性蛍光体５としては、特に限定されるものではなく、特定波長の光を吸収してそれをエネルギーとして蓄え、別の波長の光を発光する性質を有する粉末材料が用いられる。また、粉末状の蓄光性蛍光体５は、平均粒径が数μｍから６０μｍ程度の大きさとなる。粉末状の蓄光性蛍光体５の平均粒径は、好ましくは３０μｍ程度である。蓄光性蛍光体５としては、例えば、アルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２Ｏ４、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５、アルミン酸カルシウム（ＣａＡｌ２Ｏ４）、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ２Ｏ４）を主成分（母結晶）とし、賦活剤としてユーロピウム（Ｅｕ）、ジスプロニウム（Ｄｙ）等が添加されたものが用いられる。
【００２１】
コンクリート材料の物性を示す重要な要素として、強度（呼び強度、設計基準強度）とスランプがある。つまり、コンクリート材料については、その用途等に応じて、適切な強度およびスランプの値がある。例えば、建築資材として用いられるコンクリート材料については、強度は呼び強度で２４Ｎ／ｍｍ２、スランプは１５〜１８ｃｍ等の各値が、適正な値として用いられる。
【００２２】
これらの強度およびスランプの値は、コンクリート材料１０に混合される水の比率（水セメント比）が大きく影響する。そして、水と反応する粉末状の蓄光性蛍光体５については、コンクリート材料１０における含有量が多くなるほど、コンクリート材料１０の強度は低下し、スランプは長くなる。一方で、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量が少な過ぎると、コンクリート材料１０が用いられて構成されるコンクリート部材が有する蓄光性による発光量（以下単に「発光量」という。）が十分に得られない。
【００２３】
そこで、本実施形態のコンクリート材料１０は、蓄光性蛍光体５の含有量が、１０〜４０重量％程度である。つまり、コンクリート材料１０において、蓄光性蛍光体５の含有量が１０〜４０重量％程度であることにより、十分な強度、適正なスランプ、十分な発光量が得られる。コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量がこのような範囲に設定されることについて、図２を用いて具体的に説明する。
【００２４】
図２は、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量と、コンクリート材料１０の各種物性等との関係を表すグラフを示すものである。図２に示すデータは、コンクリート材料１０、およびコンクリート材料１０が用いられて製造される所定の試験体（テストピース）についてのものである。本実施形態では、次のようなコンクリート材料１０および試験体が用いられている。
【００２５】
コンクリート材料１０を構成する材料について、セメント１として、普通ポルトランドセメントが用いられている。また、骨材３として、細骨材である川砂、山砂、海砂と、粗骨材である砂利（最大寸法２５ｍｍ）、砕石（最大寸法２０ｍｍ）等とが用いられている。ここで、細骨材の塩化物量としては、ＮａＣｌが０．０４％以下となっている。また、混和剤４として、ＡＥ剤等が用いられている。これらの材料が所定の比率で混合されるものに対し、蓄光性蛍光体５が混合される。そして、蓄光性蛍光体５の含有量が変化させられることにより、図２に示す各グラフが得られる。蓄光性蛍光体５としては、アルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２Ｏ４、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５）を主成分（母結晶）とし、賦活剤としてユーロピウム（Ｅｕ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）が添加されたものが用いられている。
【００２６】
また、試験体としては、前記のような材料が混合されたコンクリート材料１０が、スチーム養生により、径１０ｃｍ、長さ２０ｃｍの円柱形状に硬化され形成されたものが３〜５個程度用いられる。つまり、試験体が用いられて測定されるコンクリート材料１０の物性については、複数の試験体についての測定値から平均値や適正値等が適宜用いられる。
【００２７】
図２中、二点鎖線で示されるグラフＧ１は、蓄光性蛍光体５の含有量（重量％、以下単に「％」と記載する。）と発光量との関係を表す。グラフＧ１からわかるように、発光量の値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値の増加に対して比例的に増加する。
【００２８】
図２中、実線で示されるグラフＧ２は、蓄光性蛍光体５の含有量と強度との関係を表す。ここで、強度は、設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）である。つまり、設計基準強度は、コンクリート材料１０が用いられて形成される試験体について圧縮試験等が行われることにより測定される。設計基準強度については、コンクリート部材として用いられる場合の許容範囲がある（強度許容範囲Ｐｒ１参照）。強度許容範囲Ｐｒ１は、コンクリート材料１０が建築資材として用いられる場合等についてのものであり、２１〜２７Ｎ／ｍｍ２程度の値となる。
【００２９】
グラフＧ２からわかるように、設計基準強度の値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が０％から約２８％の範囲では略一定となる。ここで略一定となる設計基準強度の値は、強度許容範囲Ｐｒ１の上限値に対応する。設計基準強度の値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約２８％から増加するにしたがって比例的に減少する。
【００３０】
図２中、破線で示されるグラフＧ３は、蓄光性蛍光体５の含有量とスランプ（ｃｍ）との関係を表す。スランプについては、コンクリート材料１０が用いられる際の作業性等から許容範囲がある（スランプ許容範囲Ｐｒ２参照）。スランプ許容範囲Ｐｒ２は、コンクリート材料１０が建築資材として用いられる場合等についてのものであり、１５〜１８ｃｍ程度の値となる。
【００３１】
グラフＧ３からわかるように、コンクリート材料１０のスランプの値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が０％から約３０％の範囲では略一定となる。ここで略一定となるスランプの値は、スランプ許容範囲Ｐｒ２の下限値に対応する。スランプの値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約３０％から増加するにしたがって比例的に増加する。
【００３２】
また、図２中、一点鎖線で示されるグラフＧ４は、蓄光性蛍光体５の含有量とコンクリート材料１０の材料コストとの関係を表す。グラフＧ４からわかるように、コンクリート材料１０の材料コストは、蓄光性蛍光体５の含有量の値の増加にともなって増加し、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約１０％でピークとなる。そして、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約１０％よりも大きくなると、その含有量の増加にともなってコストダウンが図られる。
【００３３】
以上のようなコンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量と、コンクリート材料１０の各種物性との関係から、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量について１０〜４０％程度であることが導かれる（図２中、矢印範囲Ｒ参照）。
【００３４】
すなわち、設計基準強度の値が強度許容範囲Ｐｒ１内となる蓄光性蛍光体５の含有量の値は、４０％程度よりも小さくなる（グラフＧ２参照）。言い換えると、蓄光性蛍光体５の含有量の値が４０％程度よりも小さいことにより、設計基準強度が許容される値となる。これにより、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量の数値範囲についての上限側の値が導かれる。なお、蓄光性蛍光体５の含有量の値が４０％程度よりも小さい範囲では、コンクリート材料１０のスランプは、スランプ許容範囲Ｐｒ２内となる（グラフＧ３参照）。
【００３５】
一方、蓄光性蛍光体５の含有量の値が１０％程度よりも小さくなると、発光量について十分な値が得られない（グラフＧ１参照）。これにより、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量の数値範囲についての下限側の値が導かれる。つまり、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量の数値範囲についての下限側の値は、発光量に基づいて規定される。そして、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量としては、少なくとも１０％程度であれば、蓄光性を有するコンクリート部材としての所望の発光量が得られる。
【００３６】
このように、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量は、１０〜４０％程度であり、蓄光性蛍光体５の含有量が多い方が、発光量の面では有利になるが、強度が小さく、スランプが大きくなる。一方、蓄光性蛍光体５の含有量が少ないと、強度、スランプの面では安定するが、十分な発光量が得られなくなる。
【００３７】
なお、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量についての数値範囲である１０〜４０％程度とは、図２から明らかなように、かかる数値範囲における上限側の値および下限側の値それぞれについて、１０±数％の値および４０±数％の値を含む趣旨である。
【００３８】
以上のように、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、通常のコンクリートとの比較において製造工程の複雑化を招いたり製造に際して特有の部材が必要となったりすることなく、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができ、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができる。
【００３９】
すなわち、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、通常用いられているコンクリート材料に対して、蓄光性蛍光体５が所定の含有量で混合されるだけであり、混合される材料の種類が一つ増えるだけである。このため、蓄光性を有するコンクリート部材を得るに際し、蓄光性材料が樹脂等と混合される工程等が別途必要となったり、特有の部材が必要となったりすることがなく、既存のコンクリートの製造装置をそのまま利用することが可能となる。このように、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、極めて簡単な方法により、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態のコンクリート材料１０は、通常用いられているコンクリート材料と同様にして製造、使用ができることから、蓄光性を有するコンクリート部材を得るに際して汎用性に優れる。つまり、少なくとも通常用いられているコンクリート材料の用途については、本実施形態のコンクリート材料１０を用いることができる。また、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、コンクリート部材を発光させるためだけのエネルギー（例えば電気エネルギー）が必要とされることなく、太陽からの光である自然光や、照明器具等から人工的に放たれている人工光が利用されることで、コンクリート部材を発光させることができる。これらのことから、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができる。
【００４１】
また、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、コンクリート部材そのものが蓄光機能を有することとなるため、コンクリート表面の破損や摩耗等によっても発光状態が損なわれることがなく、維持費やメンテナンスが不要であり、施工作業も通常のコンクリートと同様に行うことができる。
【００４２】
本実施形態では、蓄光性を有するコンクリート部材を得るために、コンクリート材料１０において蓄光性蛍光体５が混合されているが、建築資材として用いられる仕上塗材についても、上述した実施形態の場合と同様にして蓄光性を備えさせることができる。
【００４３】
具体的には、仕上塗材として、アクリル共重合樹脂エマルジョンが挙げられる。すなわち、上述した実施形態におけるコンクリート材料１０と同様にして、仕上塗材に蓄光性を備えさせる場合においては、アクリル共重合樹脂エマルジョン等の仕上塗材に対して、蓄光性蛍光体５が、１０〜４０％程度で混合される。これにより、蓄光性を有する仕上塗材が生成される。この場合、仕上塗材としては、市販の製品として、ジョリパット（アイカ工業（株）、商品名）が好適に用いられる。
【実施例１】
【００４４】
本発明の実施例１を示す。本実施例では、コンクリート材料を構成するセメントとして、普通ポルトランドセメントを用いた。また、水として、地下水、上澄水を用いた。また、骨材として、細骨材である砂（平均粒径５ｍｍ）、および粗骨材である砕石（粒径５〜２０ｍｍ）を用いた。ここで、細骨材の塩化物量は、０．００５％である。また、混和剤として、ＡＥ減水剤：ポゾリスＮｏ．７０（ＢＡＳＦポゾリス（株）、商品名）を用いた。そして、これら各材料の配合は次の表のとおりである。
【００４５】
【表１】
【００４６】
上記のように各材料が所定の比率で混合された本実施例のコンクリート材料は、呼び強度が２７Ｎ／ｍｍ２、スランプが１５ｃｍとなる。このようなコンクリート材料に対して、蓄光性蛍光体を約１０％で混合した。蓄光性蛍光体としては、根本特殊化学工業株式会社製の商品名「Ｎ夜光 ルミノーバ Ｇ−３００（化学組成ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ）」を用いた。また、蓄光性蛍光体の平均粒径は約３０μｍとした。このようなコンクリート材料を、所定の形状を保持した状態でスチーム養生を行うことで、蓄光性を有するコンクリート部材を得た。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２を示す。本実施例では、コンクリート材料を構成する材料としては、実施例１と同様の材料を用いた。そして、各材料の配合は次の表のとおりである。
【００４８】
【表２】
【００４９】
上記のように各材料が所定の比率で混合された本実施例のコンクリート材料は、呼び強度が２１Ｎ／ｍｍ２、スランプが１８ｃｍとなる。このようなコンクリート材料に対して、実施例１と同様の蓄光性蛍光体を約１０％で混合した。このようなコンクリート材料を、所定の形状を保持した状態でスチーム養生を行うことで、蓄光性を有するコンクリート部材を得た。
【００５０】
以上の各実施例のコンクリート材料によれば、適正なスランプが確保できるとともに、十分な強度および発光量を有するコンクリート部材を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の活用例としては、道路の縁石や建築資材や景観部材はもちろんのこと、非常の停電時等における避難経路、道路のガードレール、トンネルの壁面、プールの側面、コンクリートブロックとしての販売等、工夫次第で様々な用途が考えられる。また、本発明のコンクリート材料は、コンクリート部材を発光させるためのエネルギー消費が０であることから、環境・エコロジーへの貢献だけではなく、インフラの行き届かない過疎地帯や、途上国への生活基盤への応用が視野に含まれる。さらに、本発明のコンクリート材料によれば、建物自身等のコンクリート部分そのものが光を放つことになるため、都市計画やランドスケープデザインから土木インフラの構築等のあらゆる分野への波及の可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリート材料の構成を示す図。
【図２】粉末状の蓄光性蛍光体の含有量とコンクリート材料の物性との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１ セメント
２ 水
３ 骨材
４ 混和剤
５ 蓄光性蛍光体
１０ コンクリート材料
１１ コンクリート部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路の縁石や建築資材や景観部材等に用いられるコンクリート材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、道路において縁石等の夜間の視認性を高めるためや、夜間における建築物等の景観性を高めるため、あるいは非常の停電時等において避難経路を示すために、コンクリートを発光させることが行われている。コンクリートを発光させる技術としては、例えば、コンクリートに電球や発光ダイオード等の照明器具が埋め込まれることや、コンクリートの表面に蛍光性を有するシールや反射板等の蛍光部材が取り付けられることや、コンクリートの表面に蛍光塗料が塗布されることが挙げられる。
【０００３】
しかし、前記のような従来技術では、次のような問題がある。すなわち、コンクリートに照明器具が埋め込まれることによれば、照明器具に電力を供給するための維持費やメンテナンス作業の必要が生じたり、照明器具のためのスペース確保の必要性からコンクリートについて十分な強度を確保することが困難となったりする。また、コンクリートの表面に蛍光部材が取り付けられたり蛍光塗料が塗布されたりすることによれば、コンクリート表面の破損や摩耗等によって発光状態の維持が困難となる。また、他の問題としては、コンクリートに対して照明器具を埋め込んだり蛍光部材を取り付けたり蛍光塗料を塗布したりする作業が必要となって製造や施工のための作業が面倒となることや、発光する部分がコンクリート表面の一部に限られること等が挙げられる。
【０００４】
そこで、これらの問題を解消するため、コンクリート部材自体に蓄光性を持たせ、コンクリート部材自体を発光させる技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２、および特許文献３参照。）。ここで、蓄光性とは、自然光や人工光を蓄え、暗所や夜間等においても発光を続ける性質である。
【０００５】
特許文献１には、コンクリート層とその表面に形成される蓄光性層とを有するコンクリート部材についての技術が開示されている。この蓄光性層は、樹脂や砂利等の混合物に蓄光性粉末等が焼成されること等によって生成される蓄光骨材が用いられている。また、特許文献２においては、コンクリートの表面が、撥水性等を有する樹脂に蓄光機能を有する物質が添加されたもので覆われることにより、蓄光性を有するコンクリート部材が得られている。
【０００６】
特許文献１および特許文献２において、コンクリート部材に蓄光性を備えさせるための蓄光性材料は、いずれも樹脂等と混合されることにより用いられている。このように蓄光性材料が樹脂等と混合されて用いられることは、特許文献１および特許文献２にも示されているように、蓄光性材料について、水と反応することで低下する蓄光機能を保持するためと考えられる。つまり、一般に用いられている蓄光性材料は、水分に弱く、水と反応する状態で用いることが蓄光性を維持する観点から困難であると考えられている。したがって、従来、水分を有するコンクリート材料に蓄光性材料が混合されることは、困難であると考えられている。
【０００７】
また、特許文献３においては、表面に蓄光性粒状物が埋設されているコンクリート部材が開示されている。そして、コンクリート材料に対する蓄光性粒状物の埋設に際して、水分等により粘着力が減少する粘着剤層を介して多数の蓄光性粒状物が保持された型枠が用いられている。つまり、蓄光性粒状物が保持された型枠に対してコンクリート材料が打設されることにより、型枠側に保持されていた蓄光性粒状物が、コンクリート材料中の水分によってコンクリート材料側に移行することでコンクリート表面に埋設される。ここで用いられる蓄光性粒状物には、粉末状の蓄光性蛍光体それ自体や、粉末状の蓄光性蛍光体が透明樹脂に混練されて粒状化されたものが含まれる。
【０００８】
ところで、近年、「環境・エコロジー」ということが様々な分野で取り沙汰されている。こうした環境・エコロジーに貢献するためには、前述のような自然光を利用することができる蓄光性を有するコンクリート部材が有用となる。そして、蓄光性を有するコンクリート部材が、環境・エコロジーへの貢献のためにより実用的に用いられるためには、できるだけ簡単な工程によって製造することができ、汎用性に優れることが必要となる。
【０００９】
このような観点から、特許文献１および特許文献２のコンクリート部材は、一般に使用されている通常のコンクリートとの比較において製造工程が複雑となる。すなわち、特許文献１および特許文献２のコンクリート部材の製造に際しては、通常のコンクリートに対して、蓄光性材料が樹脂等と混合される工程等が必要となることから、製造工程が比較的複雑となる。この点、特許文献３には、前記のとおり粉末状の蓄光性蛍光体自体がコンクリート材料に対して埋設されることが記載されている。確かに、粉末状の蓄光性蛍光体がそのまま用いられることで、蓄光性材料が樹脂等と混合される工程等が省略される。しかし、特許文献３のコンクリート部材の製法によれば、通常のコンクリートの製造に際しては用いられることのない特有な部材として、多数の蓄光性粒状物が保持された型枠が必要となる。
【００１０】
以上のように、従来の技術においては、蓄光性を有するコンクリート部材を得るに際して、通常のコンクリートの場合との比較において、製造工程が複雑となったり、特有な部材が必要となったりするため、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することが困難であると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２７１１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６３６８７号公報
【特許文献３】特開平９−２５４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、通常のコンクリートとの比較において製造工程の複雑化を招いたり製造に際して特有の部材が必要となったりすることなく、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができ、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができるコンクリート材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
すなわち、請求項１においては、コンクリート材料であって、セメントと、水と、骨材と、混和剤と、粉末状の蓄光性蛍光体とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成されるものである。
【００１４】
請求項２においては、請求項１に記載のコンクリート材料において、前記蓄光性蛍光体の含有量が、１０〜４０重量％程度であるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、通常のコンクリートとの比較において製造工程の複雑化を招いたり製造に際して特有の部材が必要となったりすることなく、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができ、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明は、コンクリートの製造に際して、セメントに対して、通常用いられる水や骨材等とともに、粉末状の蓄光性蛍光体を混合させることにより、蓄光性を有するコンクリート部材を得ようとするものである。したがって、本発明に係るコンクリート材料が用いられ、所定の形状が保持された状態で養生が行われることで得られるコンクリート部材は、自然光や人工光を蓄えてそれをエネルギー源として発光するという蓄光性を有する。
【００１７】
本実施形態のコンクリート材料１０は、図１（ａ）に示すように、セメント１と、水２と、骨材３と、混和剤４と、粉末状の蓄光性蛍光体５とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成される。そして、図１（ｂ）に示すように、コンクリート材料１０が用いられ、所定の形状が保持された状態で養生が行われることで、蓄光性を有するコンクリート部材１１が得られる。本実施形態のコンクリート部材１１は、所定の形状として円柱状の形状を有する。
【００１８】
セメント１としては、特に限定されるものではなく、各種のセメント粉末が用いられる。セメント１としては、例えば、ポルトランドセメントが用いられる。骨材３としては、特に限定されるものではなく、天然または人工の骨材が用いられる。骨材３としては、例えば、川砂、山砂、海砂等の細骨材や、砂利、砕石等の粗骨材が用いられる。
【００１９】
混和剤４としては、セメントに混和可能な材料であれば特に限定されるものではなく、無機質系のものや有機質系のものが用いられる。混和剤４には、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、硬化促進剤、流動化剤、凝結遅延剤等、セメントに混和されることで、コンクリートに所定の機能を付与することで作業性（ワーカビリティ）を向上させたりコンクリートの物性を改善したりすることができる各種の材料が含まれる。
【００２０】
粉末状の蓄光性蛍光体５としては、特に限定されるものではなく、特定波長の光を吸収してそれをエネルギーとして蓄え、別の波長の光を発光する性質を有する粉末材料が用いられる。また、粉末状の蓄光性蛍光体５は、平均粒径が数μｍから６０μｍ程度の大きさとなる。粉末状の蓄光性蛍光体５の平均粒径は、好ましくは３０μｍ程度である。蓄光性蛍光体５としては、例えば、アルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２Ｏ４、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５、アルミン酸カルシウム（ＣａＡｌ２Ｏ４）、アルミン酸バリウム（ＢａＡｌ２Ｏ４）を主成分（母結晶）とし、賦活剤としてユーロピウム（Ｅｕ）、ジスプロニウム（Ｄｙ）等が添加されたものが用いられる。
【００２１】
コンクリート材料の物性を示す重要な要素として、強度（呼び強度、設計基準強度）とスランプがある。つまり、コンクリート材料については、その用途等に応じて、適切な強度およびスランプの値がある。例えば、建築資材として用いられるコンクリート材料については、強度は呼び強度で２４Ｎ／ｍｍ２、スランプは１５〜１８ｃｍ等の各値が、適正な値として用いられる。
【００２２】
これらの強度およびスランプの値は、コンクリート材料１０に混合される水の比率（水セメント比）が大きく影響する。そして、水と反応する粉末状の蓄光性蛍光体５については、コンクリート材料１０における含有量が多くなるほど、コンクリート材料１０の強度は低下し、スランプは長くなる。一方で、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量が少な過ぎると、コンクリート材料１０が用いられて構成されるコンクリート部材が有する蓄光性による発光量（以下単に「発光量」という。）が十分に得られない。
【００２３】
そこで、本実施形態のコンクリート材料１０は、蓄光性蛍光体５の含有量が、１０〜４０重量％程度である。つまり、コンクリート材料１０において、蓄光性蛍光体５の含有量が１０〜４０重量％程度であることにより、十分な強度、適正なスランプ、十分な発光量が得られる。コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量がこのような範囲に設定されることについて、図２を用いて具体的に説明する。
【００２４】
図２は、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量と、コンクリート材料１０の各種物性等との関係を表すグラフを示すものである。図２に示すデータは、コンクリート材料１０、およびコンクリート材料１０が用いられて製造される所定の試験体（テストピース）についてのものである。本実施形態では、次のようなコンクリート材料１０および試験体が用いられている。
【００２５】
コンクリート材料１０を構成する材料について、セメント１として、普通ポルトランドセメントが用いられている。また、骨材３として、細骨材である川砂、山砂、海砂と、粗骨材である砂利（最大寸法２５ｍｍ）、砕石（最大寸法２０ｍｍ）等とが用いられている。ここで、細骨材の塩化物量としては、ＮａＣｌが０．０４％以下となっている。また、混和剤４として、ＡＥ剤等が用いられている。これらの材料が所定の比率で混合されるものに対し、蓄光性蛍光体５が混合される。そして、蓄光性蛍光体５の含有量が変化させられることにより、図２に示す各グラフが得られる。蓄光性蛍光体５としては、アルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２Ｏ４、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５）を主成分（母結晶）とし、賦活剤としてユーロピウム（Ｅｕ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）が添加されたものが用いられている。
【００２６】
また、試験体としては、前記のような材料が混合されたコンクリート材料１０が、スチーム養生により、径１０ｃｍ、長さ２０ｃｍの円柱形状に硬化され形成されたものが３〜５個程度用いられる。つまり、試験体が用いられて測定されるコンクリート材料１０の物性については、複数の試験体についての測定値から平均値や適正値等が適宜用いられる。
【００２７】
図２中、二点鎖線で示されるグラフＧ１は、蓄光性蛍光体５の含有量（重量％、以下単に「％」と記載する。）と発光量との関係を表す。グラフＧ１からわかるように、発光量の値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値の増加に対して比例的に増加する。
【００２８】
図２中、実線で示されるグラフＧ２は、蓄光性蛍光体５の含有量と強度との関係を表す。ここで、強度は、設計基準強度（Ｎ／ｍｍ２）である。つまり、設計基準強度は、コンクリート材料１０が用いられて形成される試験体について圧縮試験等が行われることにより測定される。設計基準強度については、コンクリート部材として用いられる場合の許容範囲がある（強度許容範囲Ｐｒ１参照）。強度許容範囲Ｐｒ１は、コンクリート材料１０が建築資材として用いられる場合等についてのものであり、２１〜２７Ｎ／ｍｍ２程度の値となる。
【００２９】
グラフＧ２からわかるように、設計基準強度の値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が０％から約２８％の範囲では略一定となる。ここで略一定となる設計基準強度の値は、強度許容範囲Ｐｒ１の上限値に対応する。設計基準強度の値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約２８％から増加するにしたがって比例的に減少する。
【００３０】
図２中、破線で示されるグラフＧ３は、蓄光性蛍光体５の含有量とスランプ（ｃｍ）との関係を表す。スランプについては、コンクリート材料１０が用いられる際の作業性等から許容範囲がある（スランプ許容範囲Ｐｒ２参照）。スランプ許容範囲Ｐｒ２は、コンクリート材料１０が建築資材として用いられる場合等についてのものであり、１５〜１８ｃｍ程度の値となる。
【００３１】
グラフＧ３からわかるように、コンクリート材料１０のスランプの値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が０％から約３０％の範囲では略一定となる。ここで略一定となるスランプの値は、スランプ許容範囲Ｐｒ２の下限値に対応する。スランプの値は、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約３０％から増加するにしたがって比例的に増加する。
【００３２】
また、図２中、一点鎖線で示されるグラフＧ４は、蓄光性蛍光体５の含有量とコンクリート材料１０の材料コストとの関係を表す。グラフＧ４からわかるように、コンクリート材料１０の材料コストは、蓄光性蛍光体５の含有量の値の増加にともなって増加し、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約１０％でピークとなる。そして、蓄光性蛍光体５の含有量の値が約１０％よりも大きくなると、その含有量の増加にともなってコストダウンが図られる。
【００３３】
以上のようなコンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量と、コンクリート材料１０の各種物性との関係から、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量について１０〜４０％程度であることが導かれる（図２中、矢印範囲Ｒ参照）。
【００３４】
すなわち、設計基準強度の値が強度許容範囲Ｐｒ１内となる蓄光性蛍光体５の含有量の値は、４０％程度よりも小さくなる（グラフＧ２参照）。言い換えると、蓄光性蛍光体５の含有量の値が４０％程度よりも小さいことにより、設計基準強度が許容される値となる。これにより、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量の数値範囲についての上限側の値が導かれる。なお、蓄光性蛍光体５の含有量の値が４０％程度よりも小さい範囲では、コンクリート材料１０のスランプは、スランプ許容範囲Ｐｒ２内となる（グラフＧ３参照）。
【００３５】
一方、蓄光性蛍光体５の含有量の値が１０％程度よりも小さくなると、発光量について十分な値が得られない（グラフＧ１参照）。これにより、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量の数値範囲についての下限側の値が導かれる。つまり、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量の数値範囲についての下限側の値は、発光量に基づいて規定される。そして、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量としては、少なくとも１０％程度であれば、蓄光性を有するコンクリート部材としての所望の発光量が得られる。
【００３６】
このように、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量は、１０〜４０％程度であり、蓄光性蛍光体５の含有量が多い方が、発光量の面では有利になるが、強度が小さく、スランプが大きくなる。一方、蓄光性蛍光体５の含有量が少ないと、強度、スランプの面では安定するが、十分な発光量が得られなくなる。
【００３７】
なお、コンクリート材料１０における蓄光性蛍光体５の含有量についての数値範囲である１０〜４０％程度とは、図２から明らかなように、かかる数値範囲における上限側の値および下限側の値それぞれについて、１０±数％の値および４０±数％の値を含む趣旨である。
【００３８】
以上のように、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、通常のコンクリートとの比較において製造工程の複雑化を招いたり製造に際して特有の部材が必要となったりすることなく、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができ、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができる。
【００３９】
すなわち、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、通常用いられているコンクリート材料に対して、蓄光性蛍光体５が所定の含有量で混合されるだけであり、混合される材料の種類が一つ増えるだけである。このため、蓄光性を有するコンクリート部材を得るに際し、蓄光性材料が樹脂等と混合される工程等が別途必要となったり、特有の部材が必要となったりすることがなく、既存のコンクリートの製造装置をそのまま利用することが可能となる。このように、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、極めて簡単な方法により、蓄光性を有するコンクリート部材を得ることができる。
【００４０】
また、本実施形態のコンクリート材料１０は、通常用いられているコンクリート材料と同様にして製造、使用ができることから、蓄光性を有するコンクリート部材を得るに際して汎用性に優れる。つまり、少なくとも通常用いられているコンクリート材料の用途については、本実施形態のコンクリート材料１０を用いることができる。また、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、コンクリート部材を発光させるためだけのエネルギー（例えば電気エネルギー）が必要とされることなく、太陽からの光である自然光や、照明器具等から人工的に放たれている人工光が利用されることで、コンクリート部材を発光させることができる。これらのことから、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、環境・エコロジーに対して積極的に貢献することができる。
【００４１】
また、本実施形態のコンクリート材料１０によれば、コンクリート部材そのものが蓄光機能を有することとなるため、コンクリート表面の破損や摩耗等によっても発光状態が損なわれることがなく、維持費やメンテナンスが不要であり、施工作業も通常のコンクリートと同様に行うことができる。
【００４２】
本実施形態では、蓄光性を有するコンクリート部材を得るために、コンクリート材料１０において蓄光性蛍光体５が混合されているが、建築資材として用いられる仕上塗材についても、上述した実施形態の場合と同様にして蓄光性を備えさせることができる。
【００４３】
具体的には、仕上塗材として、アクリル共重合樹脂エマルジョンが挙げられる。すなわち、上述した実施形態におけるコンクリート材料１０と同様にして、仕上塗材に蓄光性を備えさせる場合においては、アクリル共重合樹脂エマルジョン等の仕上塗材に対して、蓄光性蛍光体５が、１０〜４０％程度で混合される。これにより、蓄光性を有する仕上塗材が生成される。この場合、仕上塗材としては、市販の製品として、ジョリパット（アイカ工業（株）、商品名）が好適に用いられる。
【実施例１】
【００４４】
本発明の実施例１を示す。本実施例では、コンクリート材料を構成するセメントとして、普通ポルトランドセメントを用いた。また、水として、地下水、上澄水を用いた。また、骨材として、細骨材である砂（平均粒径５ｍｍ）、および粗骨材である砕石（粒径５〜２０ｍｍ）を用いた。ここで、細骨材の塩化物量は、０．００５％である。また、混和剤として、ＡＥ減水剤：ポゾリスＮｏ．７０（ＢＡＳＦポゾリス（株）、商品名）を用いた。そして、これら各材料の配合は次の表のとおりである。
【００４５】
【表１】
【００４６】
上記のように各材料が所定の比率で混合された本実施例のコンクリート材料は、呼び強度が２７Ｎ／ｍｍ２、スランプが１５ｃｍとなる。このようなコンクリート材料に対して、蓄光性蛍光体を約１０％で混合した。蓄光性蛍光体としては、根本特殊化学工業株式会社製の商品名「Ｎ夜光 ルミノーバ Ｇ−３００（化学組成ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ）」を用いた。また、蓄光性蛍光体の平均粒径は約３０μｍとした。このようなコンクリート材料を、所定の形状を保持した状態でスチーム養生を行うことで、蓄光性を有するコンクリート部材を得た。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２を示す。本実施例では、コンクリート材料を構成する材料としては、実施例１と同様の材料を用いた。そして、各材料の配合は次の表のとおりである。
【００４８】
【表２】
【００４９】
上記のように各材料が所定の比率で混合された本実施例のコンクリート材料は、呼び強度が２１Ｎ／ｍｍ２、スランプが１８ｃｍとなる。このようなコンクリート材料に対して、実施例１と同様の蓄光性蛍光体を約１０％で混合した。このようなコンクリート材料を、所定の形状を保持した状態でスチーム養生を行うことで、蓄光性を有するコンクリート部材を得た。
【００５０】
以上の各実施例のコンクリート材料によれば、適正なスランプが確保できるとともに、十分な強度および発光量を有するコンクリート部材を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の活用例としては、道路の縁石や建築資材や景観部材はもちろんのこと、非常の停電時等における避難経路、道路のガードレール、トンネルの壁面、プールの側面、コンクリートブロックとしての販売等、工夫次第で様々な用途が考えられる。また、本発明のコンクリート材料は、コンクリート部材を発光させるためのエネルギー消費が０であることから、環境・エコロジーへの貢献だけではなく、インフラの行き届かない過疎地帯や、途上国への生活基盤への応用が視野に含まれる。さらに、本発明のコンクリート材料によれば、建物自身等のコンクリート部分そのものが光を放つことになるため、都市計画やランドスケープデザインから土木インフラの構築等のあらゆる分野への波及の可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリート材料の構成を示す図。
【図２】粉末状の蓄光性蛍光体の含有量とコンクリート材料の物性との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１ セメント
２ 水
３ 骨材
４ 混和剤
５ 蓄光性蛍光体
１０ コンクリート材料
１１ コンクリート部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、水と、骨材と、混和剤と、粉末状の蓄光性蛍光体とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成されるコンクリート材料。
【請求項２】
前記蓄光性蛍光体の含有量が、１０〜４０重量％程度である請求項１に記載のコンクリート材料。
【請求項１】
セメントと、水と、骨材と、混和剤と、粉末状の蓄光性蛍光体とを含む材料が所定の比率で混合されることにより生成されるコンクリート材料。
【請求項２】
前記蓄光性蛍光体の含有量が、１０〜４０重量％程度である請求項１に記載のコンクリート材料。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１９００１（Ｐ２０１０−１９００１Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８０４１３（Ｐ２００８−１８０４１３）
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（５０８２０９７３８）株式会社アルファ建築設計事務所 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（５０８２０９７３８）株式会社アルファ建築設計事務所 (1)
【Ｆターム（参考）】
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