保水・透水舗装ブロックとその製造方法
【課題】保水・透水舗装ブロックとその製造方法を提供する。
【解決手段】所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とする保水性ブロック、及びその製造方法。
【効果】粘土系材料を含まない原料配合で型成形法で作製した生成形体を乾燥炉中で保持することにより養生期間を著しく短縮した保水性ブロックの製法及びその製品を提供することが出来る。
【解決手段】所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とする保水性ブロック、及びその製造方法。
【効果】粘土系材料を含まない原料配合で型成形法で作製した生成形体を乾燥炉中で保持することにより養生期間を著しく短縮した保水性ブロックの製法及びその製品を提供することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保水性ブロック及びその製造方法に関するものであり、更に詳しくは、保水性機能並びに高強度機能を有する、歩道等の舗装ブロックとして好適に使用することが可能な保水性舗装ブロック並びにその製造方法に関するものである。本発明は、主たる骨材としてクリンカーアッシュ、フライアッシュ及び／又はシャモットを使用し、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントを加えて生成形した保水性ブロックで、所定の保水性と強度を同時に満たすと共に、都市のヒートアイランド現象抑制に有用な保水ブロックを提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市においては、例えば、空調や輸送機器からの廃熱の増大、あるいは建造物の構築やアスファルト舗装による蓄熱能の増大と保水能の低下等により、生活居住空間の温度は、益々上昇しつつあり、いわゆるヒートアイランド現象あるいは熱帯夜は、都市の深刻な問題となっている。この対策として、各種熱機関の熱効率の向上、建造物等の断熱や舗装部分の遮熱、緑化等の様々な対策が取り入れられているが、保水性舗装もその対策の一つであり、これからの重要技術としてその展開が強く期待されている。
【０００３】
しかしながら、保水性舗装は、アスファルト舗装に比べて、コスト高となり、また、晴天が続く場合は、その効果が期待出来ないため、未だ実用化には至っていないのが実情である。従って、今後、更なる保水性舗装の展開を図るには、コスト低減と同時に、製品の保水量並びに各種機能の一層の強化をすることが必要とされる。
【０００４】
この保水性舗装の工法には、二通りの方法があり、一つは、アスファルト舗装と同様の現場施工による方法である。多くの場合、保水性舗装は、珪藻土、クリンカーアッシュ、高炉スラグ等の多孔性骨材を、セメントをバインダーとして固めたものである。この方法は、傾斜地や変形形状の土地でも、工事が簡単で、比較的施工費が安価である。しかしながら、従来の保水性舗装は、保水量に乏しく、耐久性の問題も解決されていない。
【０００５】
この方法に関する先行技術として、例えば、１）高炉スラグ微粉末、無機粉末及びアルカリ刺激剤からなる舗装用保水材及び該舗装用保水材の施工方法、２）ヒートアイランド抑制効果を持つ道路舗装用の保水性舗装材料が提案されているが（特許文献１、特許文献２）、これらの事例を含めて、一般的には、セメントをバインダーとしているので、養生期間が長い。
【０００６】
その他の方法として、例えば、３）石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した多孔質ブロック状材料、４）保水層及び透水層を交互に形成した舗装用ブロック（特許文献３、特許文献４）、５）グラウト系保水材のスラリーを予め施工したコンクリート舗装体又はアスファルト舗装体の舗装面に散布又は注入して、舗装体の間隙内で当該スラリーを硬化させる保水舗装の施工方法（特許文献５）、等が提案されている。
【０００７】
もう一つは、予め保水性ブロックを工場等で作製しておき、現場で敷き詰める方法で、いわゆるインターロッキング工法である。この保水性ブロックは、比較的保水量も高く、デザイン等、景観性にも優れている。本発明者らは、既に、６）保水性ブロックにゴムチップ層を積層させ、景観性と共に歩行の快適性機能を付与して、バリアーフリーに備えた保水性舗装マット、７）保水性を有するゴムマット及びその製造方法（特許文献６、特許文献７）を提案している。
【０００８】
保水性ブロックにおいても、主に、現在提案されている方法は、基本的には、現場舗装法と変わりなく、多孔性骨材にセメントをバインダーとして固める方法である。保水性ブロックの製法にも、型に流し込んで成形する流し込み法と、型に充填して負荷をかける型成形法がある。流し込み法では、材料の流動性が要求されるため、水／セメント比の高い値が要求される。高い水／セメント比は、強度を損なうばかりか、水を多く添加すると、多孔骨材の気孔がセメントスラリーによって塞がれるため、肝心の保水性が著しく小さくなる。
【０００９】
型成形法では、混練材の流動性は要求されず、水／セメント比を小さくすることが可能であり、スラリーが骨材の孔を塞いだり、粒子間空隙を埋めることがないので、高い保水量も期待出来る。型成形法では、型内で放置して養生することは不可能であるため、成形後、この生成形材を養生工程に移すには、抜型や成形した製品の搬出や移動、運搬等の「後工程」を組み込まなければならない。この「後工程」において形を維持するには、適当な強度が要求される。単に、多孔性骨材と砂利等の細骨材及びセメントだけでは、強度不十分で、成形ラインに乗せることが出来ない。
【００１０】
そこで、一般的には、骨材、細骨材、セメントの他に、粘土あるいは粘土分を含む粘土系材料を添加して、生成形材の強度を向上させることが行われている。しかしながら、水分を含む粘土は粘性が高く、混練中に細かく解砕されにくいので、粘土分と骨材を均一に混練することは極めて困難である。粘土分は、混練中にダマを形成し、このダマが製品中にそのまま残存し、破壊時の応力集中源や破壊の起点となって、著しく製品の強度を低下させる。
【００１１】
もちろん、粘土自身も養生後の製品の強度を向上させる方向に働くことはないので、原料の均一混練が出来たとしても、粘土系材料の添加は、製品の強度を低下させる。また、ダマは、養生時に骨材部との収縮量の違いによって、ひび割れの原因ともなり、やはり、製品の強度を低下させる。また、粘土分の添加は、骨材の空孔を塞ぐことになるので、当然のことながら、ブロックの保水量を低下させる。更に、粘土の添加は、抜型時に、材料の型への“しみ付き”が生ずるので、離型剤の塗布や型清掃工程が必要となり、生産性の低下が問題となる。
【００１２】
保水性ブロックの保水性能は、基本的には、ブロックの空隙率によって決定される。当然のことながら、空隙率が高いと保水量は大きいが、強度は低下し、製品の保水量と強度は、相反する性質である。例えば、透水性ブロックは、公園や自動車の立ち入らない遊歩道等、軽負荷の領域に設置されることが想定されており、曲げ強度も３ＭＰａ以上と規定されている。しかしながら、保水性ブロックの場合、更に、その適用範囲を広げ、都市において保水効果を発揮させるためには、自動車の乗り上げが想定される一般歩道等への広範囲の適用が必要である。
【００１３】
現在、コンクリート普通平板では、４ＭＰａ以上の曲げ強度が規定（ＪＩＳ Ａ５３７１）されているが、保水性ブロックにおいても、今後の用途拡大のためには、この程度の曲げ強度が必要とされる。生成形材の養生には、流し込み法でも型成形法でも最低４週間以上は必要とされる。そのため、当然のことながら、養生のための広い敷地、設備、手間が必要とされ、製造原価に反映し、また、注文から納期までの時間が長くなり、弾力的に市場の要請に応えられなくなる。そこで、当技術分野においては、コンクリート普通平板に対応出来る４ＭＰａ以上の曲げ強度を有し、しかも生成形体の養生期間を大幅に短縮することを可能とする新しい保水性ブロックの開発が強く要請されていた。
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−０４５９８０号公報
【特許文献２】特開２００６−０５２５８９号公報
【特許文献３】特開２００５−０３５８０１号公報
【特許文献４】特開２００５−２２０６８９号公報
【特許文献５】特開２００６−１０４０１２号公報
【特許文献６】特開２００５−１２０７６１号公報
【特許文献７】特開２００５−１２０７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、所定の保水性能と強度を同時に満たすことを可能とすると共に、都市のヒートアイランド現象の抑制にも著効を発揮する舗装ブロックを開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、クリンカーアッシュと、フライアッシュ及び／又はシャモットを主たる骨材とし、粘土系材料を配合せず、これに結合材としてセメントを配合して成形体としてなる保水性ブロックを構成することにより所期の目的を達成出来ることを見出し、更に研究を重ねて、本発明を完成するに至った。
【００１６】
本発明は、前述のヒートアイランド現象を保水性ブロックからの水の蒸散効果によって緩和乃至抑制出来る新しいタイプの保水性ブロックを提供することを目的とするものである。また、本発明は、特に、所定の保水性能と強度を同時に満たし、大量の保水量を確保出来るのみならず、車の乗り入れも可能な強度及び耐久性を併せ持つ歩道舗装用保水性ブロックを提供することを目的とするものである。更に、透水性ブロックと呼べるものには、保水量１５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度３ＭＰａ以上との規定（日本インターロッキングブロック協会）があるが、本発明は、保水量２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度４ＭＰａ以上を実現可能にすると共に、成形から最終製品迄の製作期間を１週間以内に短縮することを可能とする保水性ブロックの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とする保水性ブロック。
（２）主たる骨材として、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％が配合されている、前記（１）記載の保水性ブロック。
（３）シャモットとして、〜４５μｍの粒度が少なくても１０％、４５〜２５０μｍの粒度が少なくても３０％含まれる粒度構成のシャモットが配合されている、前記（１）記載の保水性ブロック。
（４）曲げ強度が少なくても５．０ＭＰａ、保水量が少なくても２６０Ｌ／ｍ３である、前記（１）記載の保水性ブロック。
（５）主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットを配合し、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％からなる原料配合比で混合し、得られた混合物を型で成形し、得られた成形体を１〜７日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、強度を発現させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
（６）上記クリンカーアッシュの一部をシャモットに置換して、吸収力を向上させた保水性ブロックを作製する、前記（５）記載の保水性ブロックの製造方法。
（７）負荷圧力１５〜２５ＭＰａ、負荷時間０超〜１０秒で成形する、前記（５）記載の保水性ブロックの製造方法。
（８）成形後、少なくても７０℃、３時間の乾燥温度及び時間の条件で成形体の硬化を促進する、前記（５）記載の保水性ブロックの製造方法。
【００１８】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明は、上記保水性ブロックを製造する方法であって、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットを配合し、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％からなる原料配合比で混合し、得られた混合物を型で成形し、得られた成形体を１〜７日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、強度を発現させることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明者らは、本発明の保水性ブロックを開発するに当たり、１）保水性、強度の面並びに生産性の面から、粘土系材料を用いず、型成形法において、骨材としての保水性多孔質材料を成形出来ること、２）製品の性能が目的の数値に叶うこと、及び３）製品を迅速に作製出来ること、の３項目を必須条件として、原料構成及び製作法について数十種類の原料構成に基づいて種々試験した結果、以下の原料構成が適合することを見出した。
【００２１】
本発明で使用する原料構成の例について説明すると、まず、骨材として、火力発電所より排出されるクリンカーアッシュが５０ｗｔ％以下の配合比で用いられる。このクリンカーアッシュは、〜３ｍｍの粒度に破砕したものであることが望ましい。これ以上の粒度のものを用いると、成形後の強度が不十分であったり、また、養生後の製品の強度が低下する。また、保水性の面からは、多孔性であるクリンカーアッシュを多く用いることが望ましいが、これ以上の添加は、成形直後の強度が不十分であり、抜型等のハンドリングが困難となり、５０％が添加の限界値である。
【００２２】
次に、セメントは、１８〜２５％添加することが好適である。セメントは、コスト面から少ないほど有利であるが、添加量が少ないと、製品の強度が不足し、多いと、原料価格の他に、保水性を害することになる。実際の製造工程における製品のバラツキを考え、コンクリート普通平板並の曲げ強度４ＭＰａ以上を保障するには、セメントは、２０〜２３％が望ましい。
【００２３】
この他に、火力発電所より排出されるフライアッシュを２０％以上添加することが好ましい。フライアッシュは、クリンカーアッシュの空孔径よりも大きいと考えられ、クリンカーアッシュの多孔性を害することはない。このフライアッシュの２０％以下の添加では、成形後のハンドリングが困難となる場合がある。添加量が多くても、保水性を直接害することは少ないが、その分、クリンカーアッシュが減るので、保水量は減少する。
【００２４】
従って、シャモットを用いない場合は、添加の下限値は２０％と見込まれる。これまで、成形後の成形体のハンドリングのために、一般的には、粘土分が１０％程度加えられてきたが、このフライアッシュ２０％以上の添加と、成形後に振動や外圧の除去等の衝撃を避けて、成形体の取扱いに注意すれば、十分に成形可能であることが分った。これまで、粘土分の添加は、養生後の製品の強度や保水量に悪影響を及ぼしてきたが、この粘土分を添加しないことによって、大きな保水量と強度を同時に達成することが可能となる。原料配合と製品の強度及び保水量の詳細な数値は、後記する実施例１で記述する。
【００２５】
水は、６から８％添加することが好適である。従って、水・セメント比は、３０％程度となって、流し込み法のそれに比べてかなり低い値であり、高い強度の実現が可能となる。本発明では、負荷成形法を採用しているので、これ以上の水分の添加は、負荷時に絞り出されるだけであり、また、これ以下の水分であると、後工程のハンドリングが困難となる。また、過剰の水分の添加は、セメントをスラリー化させ、クリンカーアッシュの空孔を塞ぎ、保水性を害する。
【００２６】
次に、本発明の保水性ブロックの製造方法について説明する。本発明では、原料を所定の原料配合比で混合し、得られた混合物を型で負荷成形し、得られた成形体を１〜７日、より好適には１〜３日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、製品の強度を発現させる。成形工程では、上記原料を均一になるまで混練し、更に、最後に水を加えて混練する。得られた混合物を金型に投入し、好適には、例えば、負荷圧力１５〜２５ＭＰａ、圧力保持時間０超〜１０秒で成形する。
【００２７】
得られた成形体は、急速な乾燥を避け、１〜７日放置養生する。１日の養生で、手に持って移動可能な程度に固化する。もちろん、このまま更に放置し、４週間たてばほぼ目標の４ＭＰａが得られる。しかしながら、この養生期間中は、製品の積み重ね等は不可能であり、屋根付の建屋や棚、更には、暑熱時や寒冷時には、覆いや養生環境の水分調節を必要とする。従って、出来るだけ養生の短期化が望まれる。
【００２８】
そこで、成形体を１〜７日養生して、手で持ち運びが可能となった段階で、６０〜１６０℃程度の乾燥炉にて５〜１２時間放置して硬化を促進したところ、５ＭＰａ以上の強度が得られ、４週間養生を陵駕する製品の強度が発現することが判明した。もちろん、従来、蒸気等を用いて、成形体を高温多湿中で保持し、セメントの硬化を早める手段は取られてきたが、本発明では、蒸気発生等の多湿は必ずしも必要とされず、しかも、４週間養生の場合以上の製品強度が実現出来ることが判明した。
【００２９】
また、従来のコンクリート製品の製造では、夏場等暑熱時には、水打ちや筵がけ等によって、低温保持と水分補給等を心がけることが、一般的な手法であったが、本発明のような加熱・乾燥状態で成形体の硬化を促進し、製品強度を発現させる方法は、これまでに採られていない。本発明では、通常の型成形品の養生等に必要な建屋等の設備は必要とされず、また、製品を受注から１週間以内で納品することが可能である。養生法に関する詳細の数値は、後記する実施例において示す。
【００３０】
次に、クリンカーアッシュの代りに、その一部をシャモットで代用しても、目標とする製品の曲げ強度と保水量が得られることが判明した。その配合割合は、好適には、例えば、セメント２０〜２５％、シャモット０〜５０％、クリンカーアッシュ１０〜３０％、フライアッシュ０〜２０％である。シャモットは、例えば、陶管、瓦、タイル等の製造工程で排出された廃棄物や家屋解体時に排出された瓦を、粉砕したものであり、破砕粉が〜３ｍｍ程度のものであると同時に、〜４５μｍの粒度が１０％以上、４５〜２５０μｍの粒度が３０％以上含まれる粒度構成のものである。
【００３１】
この程度の粒度構成のシャモットを用いれば、フライアッシュ無添加でも成形が可能である。シャモットの添加量が少ないときは、微粉であるフライアッシュを添加する。シャモット自体は多孔性であり、クリンカーアッシュと同様に、高い保水量を確保することが出来る。特に、シャモットは、一度焼成してあるため、吸水速度（吸収力）、及び一旦吸収した水分の排出速度が大きいことが特徴であるが、シャモットの排出源が多岐に渡っており、原料の品質を安定させることは困難である。
【００３２】
従来、保水性舗装は、遊歩道等に限定的に利用されていたが、アスファルト舗装に比べて、コスト高となり、また、保水量、強度及び耐久性が十分ではないため、一般歩道等への適用は困難な状況にあった。これに対し、本発明の保水性ブロックは、主たる骨材として、クリンカーアッシュと、これにフライアッシュ及び／又はシャモットを使用し、保水量が２５０Ｌ／ｍ３以上で、曲げ強度が４．０ＭＰａ以上であり、しかも低コストで短期間の生産が可能であり、自動車の乗り上げが想定される一般歩道等を含めて広範な領域で使用することが可能であり、更に、その高い保水性を利用して都市のヒートアイランド現象の抑制にも有用である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、次のような作用効果が奏される。
（１）所定の保水性と強度を同時に満たすと共に、都市のヒートアイランド現象の抑制作用を発揮する新しいタイプの保水性ブロックを製造し、提供することが出来る。
（２）成形時に粘土系材料を用いないので、大きな製品の強度並びに保水性を同時に確保することが出来る。
（３）原料に粘土系材料を含んでいないので、均一混練が容易であり、混練工程を簡素化することが出来、また、ブロック成形後に製品内部にダマが介在することがない。
（４）従来品は、ダマの介在によって強度のバラツキが大きく、著しく製品の信頼性を欠いていたが、本発明では、粘土系材料を使用しないことによって、製品の強度のバラツキを大幅に減少させることが出来る。
（５）成形体の乾燥時に、粘土系材料のダマによる製品のひび割れ、欠陥の問題がない。
（６）成形体を強制乾燥することにより、自然養生よりも高い製品曲げ強度を実現することが出来る。
（７）養生のための場所、設備、手間を大幅に節約することが出来る。
（８）受注から納品までの期間が大幅に短縮され、市場への弾力的な対応が可能となる。
（９）リサイクル材の有効利用を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００３５】
配合原料として、水、セメント、フライアッシュ、クリンカーアッシュ、水簸を用いて、保水性ブロックを作製し、製品の品質を評価した。表１に、構成材料において、製品の曲げ強度及び保水量に及ぼす、粘土系材料である水簸の影響を調べた結果を示す。水簸は、硅砂採取時に発生する廃棄物で、約６割の粘土を含むものである。
【００３６】
【表１】
【００３７】
試験片として、３００×３００×４０ｍｍの板状試験片を作製した。成形圧力は２０ＭＰａ、負荷時間は５秒とした。曲げ強度は、標点間距離２４０ｍｍの３点曲げ試験を行って調べた。乾燥は４週間の自然乾燥とした。
【００３８】
表１は、セメントを一定とし、フライアッシュ、クリンカーアッシュ、水簸の配合割合を種々変えて作製した製品の曲げ強度を測定した結果である。表から明らかなように、ａ，ｂ，ｃ試料の順に水簸量の添加が多くなるにつれて、製品の曲げ強度、保水量が低下することが分り、保水性ブロックでの粘土系材料の使用は、保水性ブロックの性能を低下させる原因となることが判明した。
【００３９】
ｄ試料は、水簸無添加の場合である。但し、粘土分が無いと、負荷成形後の形の保持が困難となるため、フライアッシュ量を増加させると共に、クリンカーアッシュを〜３ｍｍの粒度に篩い分けしたものを用いた。但し、表中の水分量は、ａ，ｂ，ｃでは、総水分量を表しているのに対し、ｄは、添加水分量で、クリンカーアッシュ等に予め含まれる水分を考慮すると、ｄ試料の総水分量は、ほぼａ、ｂ、ｃ試料と同等である。
【００４０】
ｄ試料配合の場合、成形後の離型・移動や養生を十分注意して行えば、割れや欠けを発生することなく、生産に耐える生成形材を作製出来ることが判明した。また、製品の曲げ強度や保水量も、水簸を添加した場合よりも高い値が得られ、保水量は、開発目標の２５０Ｌ／ｍ３をほぼ満足した。
【００４１】
以上、表中のａ，ｂ，ｃ，ｄ試料は、成形後２８日間の養生を行った後の試験結果である。しかしながら、実生産では、乾燥設備、乾燥管理、市場対応等の面から、養生期間の短縮化が強く望まれる。そこで、表１中のｄ試料について、成形後３日の自然乾燥を行った後、乾燥炉にて５時間の強制乾燥を行った。
【００４２】
図１に、乾燥炉の温度と曲げ強度の関係を示す。図から分るように、７０℃、５時間の乾燥で、ほぼ４週間の自然乾燥に相当する製品強度が得られている。更に、高い乾燥温度では、やや強度が増加する傾向にあるが、１６０℃では、やや強度は低下する。すなわち、７０℃以上、５時間の強制乾燥を行うと、自然乾燥４週間の強度が実現出来ることが判明した。
【００４３】
なお、表１中のａ試料について、１００℃、５時間の強制乾燥を行った後、製品の曲げ強度を調べた結果を、表１中にｅ試料として示す。ａ試料の自然乾燥と比較して、強制乾燥の方が強度が高く、配合が変わった場合でも、強制乾燥が有効であることが分った。
【００４４】
図２に、表１中のｄ試料配合について、成形後３日の養生を行い、１００℃にて強制乾燥を行った場合の、強制乾燥時間と曲げ強度の関係を示す。図示されるように、５時間までは、時間と共に強度は増加するが、それ以上では強度は飽和している。よって、強制乾燥時間は、本製品の場合、少なくても５時間程度必要であることが分る。更に、肉厚の場合は、より長い乾燥時間が必要なことも指摘される。
【００４５】
表２に、ｆ，ｇ，ｈ試料の試験結果を示す。表２中のｆ試料は、ｄ試料のクリンカーアッシュの一部を、瓦工場より排出された粒度〜３ｍｍのシャモットで置き換えたものである。製品の曲げ強度及び保水量とも、５．２〜５．５ＭＰａ及び２５４〜２６５Ｌ／ｍ３で、ほぼ目標値を満足しており、このことは、クリンカーアッシュをシャモットで置き換えることも可能であることを示す。更に、ｇ試料は、シャモットを〜１ｍｍに篩い分けし、フライアッシュ無添加で成形したものである。このように、細かいシャモットを用いれば、粘土系材料の添加が無くても、負荷成形が可能であることが分かる。
【００４６】
【表２】
【００４７】
製品の曲げ強度は、クリンカーアッシュのシャモットへの置き換えによって、やや低下するが、保水量は、十分確保出来る。特に、シャモットの吸水速度へ与える影響は大きく、目視観察では、ｇ試料では、水はブロックにかけた場合、瞬時に吸収されてしまう。もちろん、ｆ試料でも、ｄ試料に比べて、吸水速度は大きい。すなわち、シャモットの添加は、吸水量にそれほど大きな影響を及ぼさないが、吸水速度（吸収力）は大きくなることが判明した。
【００４８】
表２中のｆ、ｇ試料とも、成形後２８日自然養生の試験である。ｈ試料の場合は、成形後１日の自然養生後、１００℃にて５時間の強制養生を行った後の試験結果であり、製品の曲げ強度は、２８日自然養生よりもやや大きな値を示している。このことは、やはり、原料配合が異っても、強制乾燥が、養生期間短縮に有効であることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上詳述したように、本発明は、保水・透水舗装ブロックとその製造方法に係るものであり、本発明により、結合材としてセメントを加えて成形した、所定の保水性と強度を同時に満たし、都市のヒートアイランド現象の抑制にも有用な舗装ブロックを提供することが出来る。本発明により、保水性ブロックの製造工程において、原料の混練工程の簡素化、養生のための場所、設備、手間の大幅な節約、生産期間の大幅な短縮による製造工程の改善と生産効率の大幅な向上を実現することが出来、それにより、製品の保水性及び強度の改善を可能とすることが出来る。本発明は、高性能の保水性ブロックを提供するものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】乾燥炉における乾燥温度と曲げ強度の関係を示す。
【図２】強制乾燥時間と曲げ強度の関係を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保水性ブロック及びその製造方法に関するものであり、更に詳しくは、保水性機能並びに高強度機能を有する、歩道等の舗装ブロックとして好適に使用することが可能な保水性舗装ブロック並びにその製造方法に関するものである。本発明は、主たる骨材としてクリンカーアッシュ、フライアッシュ及び／又はシャモットを使用し、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントを加えて生成形した保水性ブロックで、所定の保水性と強度を同時に満たすと共に、都市のヒートアイランド現象抑制に有用な保水ブロックを提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市においては、例えば、空調や輸送機器からの廃熱の増大、あるいは建造物の構築やアスファルト舗装による蓄熱能の増大と保水能の低下等により、生活居住空間の温度は、益々上昇しつつあり、いわゆるヒートアイランド現象あるいは熱帯夜は、都市の深刻な問題となっている。この対策として、各種熱機関の熱効率の向上、建造物等の断熱や舗装部分の遮熱、緑化等の様々な対策が取り入れられているが、保水性舗装もその対策の一つであり、これからの重要技術としてその展開が強く期待されている。
【０００３】
しかしながら、保水性舗装は、アスファルト舗装に比べて、コスト高となり、また、晴天が続く場合は、その効果が期待出来ないため、未だ実用化には至っていないのが実情である。従って、今後、更なる保水性舗装の展開を図るには、コスト低減と同時に、製品の保水量並びに各種機能の一層の強化をすることが必要とされる。
【０００４】
この保水性舗装の工法には、二通りの方法があり、一つは、アスファルト舗装と同様の現場施工による方法である。多くの場合、保水性舗装は、珪藻土、クリンカーアッシュ、高炉スラグ等の多孔性骨材を、セメントをバインダーとして固めたものである。この方法は、傾斜地や変形形状の土地でも、工事が簡単で、比較的施工費が安価である。しかしながら、従来の保水性舗装は、保水量に乏しく、耐久性の問題も解決されていない。
【０００５】
この方法に関する先行技術として、例えば、１）高炉スラグ微粉末、無機粉末及びアルカリ刺激剤からなる舗装用保水材及び該舗装用保水材の施工方法、２）ヒートアイランド抑制効果を持つ道路舗装用の保水性舗装材料が提案されているが（特許文献１、特許文献２）、これらの事例を含めて、一般的には、セメントをバインダーとしているので、養生期間が長い。
【０００６】
その他の方法として、例えば、３）石炭灰とベントナイトとセメントと水とを混合して造粒した多孔質ブロック状材料、４）保水層及び透水層を交互に形成した舗装用ブロック（特許文献３、特許文献４）、５）グラウト系保水材のスラリーを予め施工したコンクリート舗装体又はアスファルト舗装体の舗装面に散布又は注入して、舗装体の間隙内で当該スラリーを硬化させる保水舗装の施工方法（特許文献５）、等が提案されている。
【０００７】
もう一つは、予め保水性ブロックを工場等で作製しておき、現場で敷き詰める方法で、いわゆるインターロッキング工法である。この保水性ブロックは、比較的保水量も高く、デザイン等、景観性にも優れている。本発明者らは、既に、６）保水性ブロックにゴムチップ層を積層させ、景観性と共に歩行の快適性機能を付与して、バリアーフリーに備えた保水性舗装マット、７）保水性を有するゴムマット及びその製造方法（特許文献６、特許文献７）を提案している。
【０００８】
保水性ブロックにおいても、主に、現在提案されている方法は、基本的には、現場舗装法と変わりなく、多孔性骨材にセメントをバインダーとして固める方法である。保水性ブロックの製法にも、型に流し込んで成形する流し込み法と、型に充填して負荷をかける型成形法がある。流し込み法では、材料の流動性が要求されるため、水／セメント比の高い値が要求される。高い水／セメント比は、強度を損なうばかりか、水を多く添加すると、多孔骨材の気孔がセメントスラリーによって塞がれるため、肝心の保水性が著しく小さくなる。
【０００９】
型成形法では、混練材の流動性は要求されず、水／セメント比を小さくすることが可能であり、スラリーが骨材の孔を塞いだり、粒子間空隙を埋めることがないので、高い保水量も期待出来る。型成形法では、型内で放置して養生することは不可能であるため、成形後、この生成形材を養生工程に移すには、抜型や成形した製品の搬出や移動、運搬等の「後工程」を組み込まなければならない。この「後工程」において形を維持するには、適当な強度が要求される。単に、多孔性骨材と砂利等の細骨材及びセメントだけでは、強度不十分で、成形ラインに乗せることが出来ない。
【００１０】
そこで、一般的には、骨材、細骨材、セメントの他に、粘土あるいは粘土分を含む粘土系材料を添加して、生成形材の強度を向上させることが行われている。しかしながら、水分を含む粘土は粘性が高く、混練中に細かく解砕されにくいので、粘土分と骨材を均一に混練することは極めて困難である。粘土分は、混練中にダマを形成し、このダマが製品中にそのまま残存し、破壊時の応力集中源や破壊の起点となって、著しく製品の強度を低下させる。
【００１１】
もちろん、粘土自身も養生後の製品の強度を向上させる方向に働くことはないので、原料の均一混練が出来たとしても、粘土系材料の添加は、製品の強度を低下させる。また、ダマは、養生時に骨材部との収縮量の違いによって、ひび割れの原因ともなり、やはり、製品の強度を低下させる。また、粘土分の添加は、骨材の空孔を塞ぐことになるので、当然のことながら、ブロックの保水量を低下させる。更に、粘土の添加は、抜型時に、材料の型への“しみ付き”が生ずるので、離型剤の塗布や型清掃工程が必要となり、生産性の低下が問題となる。
【００１２】
保水性ブロックの保水性能は、基本的には、ブロックの空隙率によって決定される。当然のことながら、空隙率が高いと保水量は大きいが、強度は低下し、製品の保水量と強度は、相反する性質である。例えば、透水性ブロックは、公園や自動車の立ち入らない遊歩道等、軽負荷の領域に設置されることが想定されており、曲げ強度も３ＭＰａ以上と規定されている。しかしながら、保水性ブロックの場合、更に、その適用範囲を広げ、都市において保水効果を発揮させるためには、自動車の乗り上げが想定される一般歩道等への広範囲の適用が必要である。
【００１３】
現在、コンクリート普通平板では、４ＭＰａ以上の曲げ強度が規定（ＪＩＳ Ａ５３７１）されているが、保水性ブロックにおいても、今後の用途拡大のためには、この程度の曲げ強度が必要とされる。生成形材の養生には、流し込み法でも型成形法でも最低４週間以上は必要とされる。そのため、当然のことながら、養生のための広い敷地、設備、手間が必要とされ、製造原価に反映し、また、注文から納期までの時間が長くなり、弾力的に市場の要請に応えられなくなる。そこで、当技術分野においては、コンクリート普通平板に対応出来る４ＭＰａ以上の曲げ強度を有し、しかも生成形体の養生期間を大幅に短縮することを可能とする新しい保水性ブロックの開発が強く要請されていた。
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−０４５９８０号公報
【特許文献２】特開２００６−０５２５８９号公報
【特許文献３】特開２００５−０３５８０１号公報
【特許文献４】特開２００５−２２０６８９号公報
【特許文献５】特開２００６−１０４０１２号公報
【特許文献６】特開２００５−１２０７６１号公報
【特許文献７】特開２００５−１２０７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、所定の保水性能と強度を同時に満たすことを可能とすると共に、都市のヒートアイランド現象の抑制にも著効を発揮する舗装ブロックを開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、クリンカーアッシュと、フライアッシュ及び／又はシャモットを主たる骨材とし、粘土系材料を配合せず、これに結合材としてセメントを配合して成形体としてなる保水性ブロックを構成することにより所期の目的を達成出来ることを見出し、更に研究を重ねて、本発明を完成するに至った。
【００１６】
本発明は、前述のヒートアイランド現象を保水性ブロックからの水の蒸散効果によって緩和乃至抑制出来る新しいタイプの保水性ブロックを提供することを目的とするものである。また、本発明は、特に、所定の保水性能と強度を同時に満たし、大量の保水量を確保出来るのみならず、車の乗り入れも可能な強度及び耐久性を併せ持つ歩道舗装用保水性ブロックを提供することを目的とするものである。更に、透水性ブロックと呼べるものには、保水量１５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度３ＭＰａ以上との規定（日本インターロッキングブロック協会）があるが、本発明は、保水量２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度４ＭＰａ以上を実現可能にすると共に、成形から最終製品迄の製作期間を１週間以内に短縮することを可能とする保水性ブロックの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とする保水性ブロック。
（２）主たる骨材として、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％が配合されている、前記（１）記載の保水性ブロック。
（３）シャモットとして、〜４５μｍの粒度が少なくても１０％、４５〜２５０μｍの粒度が少なくても３０％含まれる粒度構成のシャモットが配合されている、前記（１）記載の保水性ブロック。
（４）曲げ強度が少なくても５．０ＭＰａ、保水量が少なくても２６０Ｌ／ｍ３である、前記（１）記載の保水性ブロック。
（５）主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットを配合し、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％からなる原料配合比で混合し、得られた混合物を型で成形し、得られた成形体を１〜７日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、強度を発現させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
（６）上記クリンカーアッシュの一部をシャモットに置換して、吸収力を向上させた保水性ブロックを作製する、前記（５）記載の保水性ブロックの製造方法。
（７）負荷圧力１５〜２５ＭＰａ、負荷時間０超〜１０秒で成形する、前記（５）記載の保水性ブロックの製造方法。
（８）成形後、少なくても７０℃、３時間の乾燥温度及び時間の条件で成形体の硬化を促進する、前記（５）記載の保水性ブロックの製造方法。
【００１８】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明は、上記保水性ブロックを製造する方法であって、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットを配合し、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％からなる原料配合比で混合し、得られた混合物を型で成形し、得られた成形体を１〜７日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、強度を発現させることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明者らは、本発明の保水性ブロックを開発するに当たり、１）保水性、強度の面並びに生産性の面から、粘土系材料を用いず、型成形法において、骨材としての保水性多孔質材料を成形出来ること、２）製品の性能が目的の数値に叶うこと、及び３）製品を迅速に作製出来ること、の３項目を必須条件として、原料構成及び製作法について数十種類の原料構成に基づいて種々試験した結果、以下の原料構成が適合することを見出した。
【００２１】
本発明で使用する原料構成の例について説明すると、まず、骨材として、火力発電所より排出されるクリンカーアッシュが５０ｗｔ％以下の配合比で用いられる。このクリンカーアッシュは、〜３ｍｍの粒度に破砕したものであることが望ましい。これ以上の粒度のものを用いると、成形後の強度が不十分であったり、また、養生後の製品の強度が低下する。また、保水性の面からは、多孔性であるクリンカーアッシュを多く用いることが望ましいが、これ以上の添加は、成形直後の強度が不十分であり、抜型等のハンドリングが困難となり、５０％が添加の限界値である。
【００２２】
次に、セメントは、１８〜２５％添加することが好適である。セメントは、コスト面から少ないほど有利であるが、添加量が少ないと、製品の強度が不足し、多いと、原料価格の他に、保水性を害することになる。実際の製造工程における製品のバラツキを考え、コンクリート普通平板並の曲げ強度４ＭＰａ以上を保障するには、セメントは、２０〜２３％が望ましい。
【００２３】
この他に、火力発電所より排出されるフライアッシュを２０％以上添加することが好ましい。フライアッシュは、クリンカーアッシュの空孔径よりも大きいと考えられ、クリンカーアッシュの多孔性を害することはない。このフライアッシュの２０％以下の添加では、成形後のハンドリングが困難となる場合がある。添加量が多くても、保水性を直接害することは少ないが、その分、クリンカーアッシュが減るので、保水量は減少する。
【００２４】
従って、シャモットを用いない場合は、添加の下限値は２０％と見込まれる。これまで、成形後の成形体のハンドリングのために、一般的には、粘土分が１０％程度加えられてきたが、このフライアッシュ２０％以上の添加と、成形後に振動や外圧の除去等の衝撃を避けて、成形体の取扱いに注意すれば、十分に成形可能であることが分った。これまで、粘土分の添加は、養生後の製品の強度や保水量に悪影響を及ぼしてきたが、この粘土分を添加しないことによって、大きな保水量と強度を同時に達成することが可能となる。原料配合と製品の強度及び保水量の詳細な数値は、後記する実施例１で記述する。
【００２５】
水は、６から８％添加することが好適である。従って、水・セメント比は、３０％程度となって、流し込み法のそれに比べてかなり低い値であり、高い強度の実現が可能となる。本発明では、負荷成形法を採用しているので、これ以上の水分の添加は、負荷時に絞り出されるだけであり、また、これ以下の水分であると、後工程のハンドリングが困難となる。また、過剰の水分の添加は、セメントをスラリー化させ、クリンカーアッシュの空孔を塞ぎ、保水性を害する。
【００２６】
次に、本発明の保水性ブロックの製造方法について説明する。本発明では、原料を所定の原料配合比で混合し、得られた混合物を型で負荷成形し、得られた成形体を１〜７日、より好適には１〜３日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、製品の強度を発現させる。成形工程では、上記原料を均一になるまで混練し、更に、最後に水を加えて混練する。得られた混合物を金型に投入し、好適には、例えば、負荷圧力１５〜２５ＭＰａ、圧力保持時間０超〜１０秒で成形する。
【００２７】
得られた成形体は、急速な乾燥を避け、１〜７日放置養生する。１日の養生で、手に持って移動可能な程度に固化する。もちろん、このまま更に放置し、４週間たてばほぼ目標の４ＭＰａが得られる。しかしながら、この養生期間中は、製品の積み重ね等は不可能であり、屋根付の建屋や棚、更には、暑熱時や寒冷時には、覆いや養生環境の水分調節を必要とする。従って、出来るだけ養生の短期化が望まれる。
【００２８】
そこで、成形体を１〜７日養生して、手で持ち運びが可能となった段階で、６０〜１６０℃程度の乾燥炉にて５〜１２時間放置して硬化を促進したところ、５ＭＰａ以上の強度が得られ、４週間養生を陵駕する製品の強度が発現することが判明した。もちろん、従来、蒸気等を用いて、成形体を高温多湿中で保持し、セメントの硬化を早める手段は取られてきたが、本発明では、蒸気発生等の多湿は必ずしも必要とされず、しかも、４週間養生の場合以上の製品強度が実現出来ることが判明した。
【００２９】
また、従来のコンクリート製品の製造では、夏場等暑熱時には、水打ちや筵がけ等によって、低温保持と水分補給等を心がけることが、一般的な手法であったが、本発明のような加熱・乾燥状態で成形体の硬化を促進し、製品強度を発現させる方法は、これまでに採られていない。本発明では、通常の型成形品の養生等に必要な建屋等の設備は必要とされず、また、製品を受注から１週間以内で納品することが可能である。養生法に関する詳細の数値は、後記する実施例において示す。
【００３０】
次に、クリンカーアッシュの代りに、その一部をシャモットで代用しても、目標とする製品の曲げ強度と保水量が得られることが判明した。その配合割合は、好適には、例えば、セメント２０〜２５％、シャモット０〜５０％、クリンカーアッシュ１０〜３０％、フライアッシュ０〜２０％である。シャモットは、例えば、陶管、瓦、タイル等の製造工程で排出された廃棄物や家屋解体時に排出された瓦を、粉砕したものであり、破砕粉が〜３ｍｍ程度のものであると同時に、〜４５μｍの粒度が１０％以上、４５〜２５０μｍの粒度が３０％以上含まれる粒度構成のものである。
【００３１】
この程度の粒度構成のシャモットを用いれば、フライアッシュ無添加でも成形が可能である。シャモットの添加量が少ないときは、微粉であるフライアッシュを添加する。シャモット自体は多孔性であり、クリンカーアッシュと同様に、高い保水量を確保することが出来る。特に、シャモットは、一度焼成してあるため、吸水速度（吸収力）、及び一旦吸収した水分の排出速度が大きいことが特徴であるが、シャモットの排出源が多岐に渡っており、原料の品質を安定させることは困難である。
【００３２】
従来、保水性舗装は、遊歩道等に限定的に利用されていたが、アスファルト舗装に比べて、コスト高となり、また、保水量、強度及び耐久性が十分ではないため、一般歩道等への適用は困難な状況にあった。これに対し、本発明の保水性ブロックは、主たる骨材として、クリンカーアッシュと、これにフライアッシュ及び／又はシャモットを使用し、保水量が２５０Ｌ／ｍ３以上で、曲げ強度が４．０ＭＰａ以上であり、しかも低コストで短期間の生産が可能であり、自動車の乗り上げが想定される一般歩道等を含めて広範な領域で使用することが可能であり、更に、その高い保水性を利用して都市のヒートアイランド現象の抑制にも有用である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、次のような作用効果が奏される。
（１）所定の保水性と強度を同時に満たすと共に、都市のヒートアイランド現象の抑制作用を発揮する新しいタイプの保水性ブロックを製造し、提供することが出来る。
（２）成形時に粘土系材料を用いないので、大きな製品の強度並びに保水性を同時に確保することが出来る。
（３）原料に粘土系材料を含んでいないので、均一混練が容易であり、混練工程を簡素化することが出来、また、ブロック成形後に製品内部にダマが介在することがない。
（４）従来品は、ダマの介在によって強度のバラツキが大きく、著しく製品の信頼性を欠いていたが、本発明では、粘土系材料を使用しないことによって、製品の強度のバラツキを大幅に減少させることが出来る。
（５）成形体の乾燥時に、粘土系材料のダマによる製品のひび割れ、欠陥の問題がない。
（６）成形体を強制乾燥することにより、自然養生よりも高い製品曲げ強度を実現することが出来る。
（７）養生のための場所、設備、手間を大幅に節約することが出来る。
（８）受注から納品までの期間が大幅に短縮され、市場への弾力的な対応が可能となる。
（９）リサイクル材の有効利用を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００３５】
配合原料として、水、セメント、フライアッシュ、クリンカーアッシュ、水簸を用いて、保水性ブロックを作製し、製品の品質を評価した。表１に、構成材料において、製品の曲げ強度及び保水量に及ぼす、粘土系材料である水簸の影響を調べた結果を示す。水簸は、硅砂採取時に発生する廃棄物で、約６割の粘土を含むものである。
【００３６】
【表１】
【００３７】
試験片として、３００×３００×４０ｍｍの板状試験片を作製した。成形圧力は２０ＭＰａ、負荷時間は５秒とした。曲げ強度は、標点間距離２４０ｍｍの３点曲げ試験を行って調べた。乾燥は４週間の自然乾燥とした。
【００３８】
表１は、セメントを一定とし、フライアッシュ、クリンカーアッシュ、水簸の配合割合を種々変えて作製した製品の曲げ強度を測定した結果である。表から明らかなように、ａ，ｂ，ｃ試料の順に水簸量の添加が多くなるにつれて、製品の曲げ強度、保水量が低下することが分り、保水性ブロックでの粘土系材料の使用は、保水性ブロックの性能を低下させる原因となることが判明した。
【００３９】
ｄ試料は、水簸無添加の場合である。但し、粘土分が無いと、負荷成形後の形の保持が困難となるため、フライアッシュ量を増加させると共に、クリンカーアッシュを〜３ｍｍの粒度に篩い分けしたものを用いた。但し、表中の水分量は、ａ，ｂ，ｃでは、総水分量を表しているのに対し、ｄは、添加水分量で、クリンカーアッシュ等に予め含まれる水分を考慮すると、ｄ試料の総水分量は、ほぼａ、ｂ、ｃ試料と同等である。
【００４０】
ｄ試料配合の場合、成形後の離型・移動や養生を十分注意して行えば、割れや欠けを発生することなく、生産に耐える生成形材を作製出来ることが判明した。また、製品の曲げ強度や保水量も、水簸を添加した場合よりも高い値が得られ、保水量は、開発目標の２５０Ｌ／ｍ３をほぼ満足した。
【００４１】
以上、表中のａ，ｂ，ｃ，ｄ試料は、成形後２８日間の養生を行った後の試験結果である。しかしながら、実生産では、乾燥設備、乾燥管理、市場対応等の面から、養生期間の短縮化が強く望まれる。そこで、表１中のｄ試料について、成形後３日の自然乾燥を行った後、乾燥炉にて５時間の強制乾燥を行った。
【００４２】
図１に、乾燥炉の温度と曲げ強度の関係を示す。図から分るように、７０℃、５時間の乾燥で、ほぼ４週間の自然乾燥に相当する製品強度が得られている。更に、高い乾燥温度では、やや強度が増加する傾向にあるが、１６０℃では、やや強度は低下する。すなわち、７０℃以上、５時間の強制乾燥を行うと、自然乾燥４週間の強度が実現出来ることが判明した。
【００４３】
なお、表１中のａ試料について、１００℃、５時間の強制乾燥を行った後、製品の曲げ強度を調べた結果を、表１中にｅ試料として示す。ａ試料の自然乾燥と比較して、強制乾燥の方が強度が高く、配合が変わった場合でも、強制乾燥が有効であることが分った。
【００４４】
図２に、表１中のｄ試料配合について、成形後３日の養生を行い、１００℃にて強制乾燥を行った場合の、強制乾燥時間と曲げ強度の関係を示す。図示されるように、５時間までは、時間と共に強度は増加するが、それ以上では強度は飽和している。よって、強制乾燥時間は、本製品の場合、少なくても５時間程度必要であることが分る。更に、肉厚の場合は、より長い乾燥時間が必要なことも指摘される。
【００４５】
表２に、ｆ，ｇ，ｈ試料の試験結果を示す。表２中のｆ試料は、ｄ試料のクリンカーアッシュの一部を、瓦工場より排出された粒度〜３ｍｍのシャモットで置き換えたものである。製品の曲げ強度及び保水量とも、５．２〜５．５ＭＰａ及び２５４〜２６５Ｌ／ｍ３で、ほぼ目標値を満足しており、このことは、クリンカーアッシュをシャモットで置き換えることも可能であることを示す。更に、ｇ試料は、シャモットを〜１ｍｍに篩い分けし、フライアッシュ無添加で成形したものである。このように、細かいシャモットを用いれば、粘土系材料の添加が無くても、負荷成形が可能であることが分かる。
【００４６】
【表２】
【００４７】
製品の曲げ強度は、クリンカーアッシュのシャモットへの置き換えによって、やや低下するが、保水量は、十分確保出来る。特に、シャモットの吸水速度へ与える影響は大きく、目視観察では、ｇ試料では、水はブロックにかけた場合、瞬時に吸収されてしまう。もちろん、ｆ試料でも、ｄ試料に比べて、吸水速度は大きい。すなわち、シャモットの添加は、吸水量にそれほど大きな影響を及ぼさないが、吸水速度（吸収力）は大きくなることが判明した。
【００４８】
表２中のｆ、ｇ試料とも、成形後２８日自然養生の試験である。ｈ試料の場合は、成形後１日の自然養生後、１００℃にて５時間の強制養生を行った後の試験結果であり、製品の曲げ強度は、２８日自然養生よりもやや大きな値を示している。このことは、やはり、原料配合が異っても、強制乾燥が、養生期間短縮に有効であることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上詳述したように、本発明は、保水・透水舗装ブロックとその製造方法に係るものであり、本発明により、結合材としてセメントを加えて成形した、所定の保水性と強度を同時に満たし、都市のヒートアイランド現象の抑制にも有用な舗装ブロックを提供することが出来る。本発明により、保水性ブロックの製造工程において、原料の混練工程の簡素化、養生のための場所、設備、手間の大幅な節約、生産期間の大幅な短縮による製造工程の改善と生産効率の大幅な向上を実現することが出来、それにより、製品の保水性及び強度の改善を可能とすることが出来る。本発明は、高性能の保水性ブロックを提供するものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】乾燥炉における乾燥温度と曲げ強度の関係を示す。
【図２】強制乾燥時間と曲げ強度の関係を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とする保水性ブロック。
【請求項２】
主たる骨材として、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％が配合されている、請求項１記載の保水性ブロック。
【請求項３】
シャモットとして、〜４５μｍの粒度が少なくても１０％、４５〜２５０μｍの粒度が少なくても３０％含まれる粒度構成のシャモットが配合されている、請求項１記載の保水性ブロック。
【請求項４】
曲げ強度が少なくても５．０ＭＰａ、保水量が少なくても２６０Ｌ／ｍ３である、請求項１記載の保水性ブロック。
【請求項５】
主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットを配合し、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％からなる原料配合比で混合し、得られた混合物を型で成形し、得られた成形体を１〜７日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、強度を発現させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
【請求項６】
上記クリンカーアッシュの一部をシャモットに置換して、吸収力を向上させた保水性ブロックを作製する、請求項５記載の保水性ブロックの製造方法。
【請求項７】
負荷圧力１５〜２５ＭＰａ、負荷時間０超〜１０秒で成形する、請求項５記載の保水性ブロックの製造方法。
【請求項８】
成形後、少なくても７０℃、３時間の乾燥温度及び時間の条件で成形体の硬化を促進する、請求項５記載の保水性ブロックの製造方法。
【請求項１】
所定の保水性と強度を同時に満たす保水性ブロックであって、保水量が少なくても２５０Ｌ／ｍ３、曲げ強度が少なくても４．０ＭＰａであり、主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットが配合され、任意に該クリンカーアッシュの一部がシャモットで置換され、粘土系材料を含まず、これに結合材としてセメントが配合され、生成形されていることを特徴とする保水性ブロック。
【請求項２】
主たる骨材として、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％が配合されている、請求項１記載の保水性ブロック。
【請求項３】
シャモットとして、〜４５μｍの粒度が少なくても１０％、４５〜２５０μｍの粒度が少なくても３０％含まれる粒度構成のシャモットが配合されている、請求項１記載の保水性ブロック。
【請求項４】
曲げ強度が少なくても５．０ＭＰａ、保水量が少なくても２６０Ｌ／ｍ３である、請求項１記載の保水性ブロック。
【請求項５】
主たる骨材として、クリンカーアッシュを含み、該クリンカーアッシュにフライアッシュ及び／又はシャモットを配合し、フライアッシュ０〜２５％、クリンカーアッシュ１０〜５０％、シャモット０〜５０％からなる原料配合比で混合し、得られた混合物を型で成形し、得られた成形体を１〜７日養生し、次いで、乾燥炉で加熱・乾燥状態で硬化を促進し、強度を発現させることを特徴とする保水性ブロックの製造方法。
【請求項６】
上記クリンカーアッシュの一部をシャモットに置換して、吸収力を向上させた保水性ブロックを作製する、請求項５記載の保水性ブロックの製造方法。
【請求項７】
負荷圧力１５〜２５ＭＰａ、負荷時間０超〜１０秒で成形する、請求項５記載の保水性ブロックの製造方法。
【請求項８】
成形後、少なくても７０℃、３時間の乾燥温度及び時間の条件で成形体の硬化を促進する、請求項５記載の保水性ブロックの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２１５０３９（Ｐ２００８−２１５０３９Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５７７８１（Ｐ２００７−５７７８１）
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００１５９０２１）株式会社キクテック (42)
【出願人】（５０７０７５２５５）有限会社ベント (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００１５９０２１）株式会社キクテック (42)
【出願人】（５０７０７５２５５）有限会社ベント (1)
【Ｆターム（参考）】
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