(57)【要約】      （修正有）【課題】安価に構成され、持ち運びに便利で、保水ブロックの吸水性能を簡単正確に測定可能とする毛細管吸水試験装置を提供する。【解決手段】吸水を測定する保水性ブロック底面より大きい、水の入っている下部容器と、３０ｍｍ厚の敷き砂の入った上部容器を積み重ねて成り、上部容器にはブロックを載せ、下部の水を、上部容器の底面に開設されているスリットを介して、上部容器の敷き砂下部と下部容器の水中とを連結する木綿地布の吸水帯により、敷き砂に水分を供給するとともに毛管吸水で供給する敷き砂中の水をブロックに吸水させ、ブロックの重量の変化で吸水量を測定する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
吸水を測定する保水性ブロック底面より大きい、水の入っている下部容器と、３０ｍｍ厚の敷き砂の入った上部容器２個を積み重ねて成り、該上部容器にはブロックを載せ、下部の水を、上部容器の底面に開設されているスリットを介して、上部容器の敷き砂下部と下部容器の水中とを連結する木綿地布の吸水帯により、敷き砂に水分を供給するとともに毛管吸水で供給する敷き砂中の水をブロックに吸水させ、ブロックの重量の変化で吸水量を測定する敷き砂からの毛細管吸水試験装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、インターロッキングブロック（以下ＩＬＢと略称する）、セラミックブロック、床平板などの保水性舗装材に関するものであり、これ等の保水性、吸水性を評価する試験装置に関するものである。即ち、ブロック下部の敷き砂からのブロックの吸水性を見るための試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】    保水性は、既存技術では、保水性ＩＬＢがＪＩＳ  Ａ  ５３７１（非特許文献１）で、保水性として保水量を、吸水性として３０分後の吸い上げ高さを規定している。保水量はブロックを水中に２４時間浸漬し、その吸水量を体積で除したもので、規格は０．１５ｇ／ｃｍ３以上としている。
３０分後の吸い上げ高さは。ブロック底面から毛管吸水させた３０分間の水量が、保水量の７０％以上とする規定であり、吸水速度が一定以上の速さを持つことが要求している。水はいずれもフリーの状態（重力はかかるが、毛細管等の拘束はない）にある。【０００３】    従来、保水性ブロックは、ブロック本体中に貯えた水を、ブロック表面を通じ蒸発させて、舗装面の温度を下げ、都市のヒートアイランド現象防止への貢献を狙うが、既存の保水性コンクリートブロックは、ブロック本体の貯水量が少ない。ＩＬＢ規格は０．１５ｇ／ｃｍ３以上、通常０．１５ｇ／ｃｍ３〜０．２２ｇ／ｃｍ３程度であり、０．１５ｇ／ｃｍ３の場合６０ｍｍ厚ブロックで９ｍｍ（長さではなく量の表示、雨量に同じ、以下同様）の保水であり、夏季晴天下では、５ｍｍ／日程度は蒸発することから、１日半分の貯水量である。よって蒸発持続時間が少ない。更に本体内の毛細管が太いので、ブロック下側の水（敷き砂や砕石等が保水する水）の吸い上げ速度が夏季の蒸発速度より遅く、又、毛細管が太いので表層部分は容易に乾燥し、蒸発面が表面より下にすぐ下がってしまい、この両者で、表面温度低減効果（水を含まないブロックとの温度差）は長続きしない（表面での蒸発が最も表面温度を下げる効果があり、蒸発面が５ｍｍ以上も下がると、効果は１／４以下に激減する）。以上のことから既存の保水性コンクリートブロックの温度低減効果は、降雨後、一日程度。よって、普及は進んでいないばかりでなく、現状では常時水の人為的供給がなければ、効果は続かない。【０００４】    そこで、考案者は、保水量向上とブロックの下の水の利用を狙って、メジアン径２０μｍの微細な粉体である未利用資源のキラを使った焼成系ブロックを開発した。微細な粉体の焼成品は、本体内に１０μｍ以下の細い多数の毛細管を形成し、貯水能力は大きく、保水量で０．２０〜０．２５ｇ／ｃｍ３ある。細い毛細管は水を保持するばかりではなく、敷設するために設ける敷き砂等下地側の水をも吸水する（水は毛管の太い方から細い方へは移動しやすい、通常下地側の敷き砂や砕石の毛細管はこの開発品より太い）。ブロック本体内の水と下地側の水を合わせ利用できるので、表面での蒸発が長続きする。保水量が０．２５ｇ／ｃｍ３で、ブロック厚６０ｍｍであれば、本体に１５ｍｍ、敷き砂の保水量は０．３ｇ／ｃｍ３程度であるから、厚さ３０ｍｍであれば、この部分にも９ｍｍ貯水がある。また敷き砂の下の砕石は、粒度調整砕石であれば、０．１５ｇ／ｃｍ３の水を保水出来、歩道であれば１０ｃｍ厚に敷かれるので、この部分で、１５ｍｍの貯水が可能である。したがって降雨直後は、合わせて３９ｍｍの貯水も可能である。適当な砕石、敷き砂を使い、このブロックを敷設した舗装面は、夏季、降雨後晴天が４日続いても、ブロック表面は湿ったままの状態を保ち、通常の保水しないセラミック系のブロックに比べ、日射の強い真昼で１２度から７度、表面温度は低い（無吸水ブロックとの表面温度差＝温度低減効果）。このこと自体、大きな効果ではあるが、５日以降は、効果は急激に減少する。この効果をもっと長続きさせなければならない。この開発改良にあたり、効果の評価は夏季、敷設したブロックで求められるが、夏季しか評価できないので、通年実施できる敷き砂からの吸水の程度を評価できる試験方法が必要となった。しかし、敷き砂からの吸水を評価する確立された試験方法はなく、吸水はＪＩＳにあるように直接フリーの水の吸水試験で評価されていた。敷き砂からの吸水も、フリーの水の吸水も同等と考えられてのことと思われる。よって保水性ブロックの中には、ＪＩＳ基準の合格でもって、実際には効果が無いのに、ブロック下部からの水も吸水し効果があると言われているものもあったが効果は期待できるものではなかった。
また、このように、高い保水量を持つブロックは、その吸水性能を評価する方法や装置が確立されていない。
コンクリートにおける深さ方向の吸水性分布を非破壊で評価することができるようにするものとして、特開２０１４−３２１２６（特許文献１）が、平面位置を同じくする開口面を有する平面視円形の中心チャンバー及び当該中心チャンバーを環状に囲む第一の環状チャンバーとしての中間チャンバー及び当該中間チャンバーを環状に囲む第二の環状チャンバーとしての外周チャンバーと、これら各チャンバーのそれぞれに設けられてこれら各チャンバー内のそれぞれに水を供給するための貯留部とを有し、貯留部に水を貯めて各チャンバー内に水を供給してからの各チャンバー内の水のコンクリートによる吸水量を検出するようにしたものが提案されているが、保水ブロックには応用できず、大掛かりなものでもある。【０００５】  このような状況の中、敷設されたブロックの効果と連動するブロックの性状を求める評価試験装置を確立させる必要があった、それが本考案である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】  特開２０１４−３２１２６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】  ＪＩＳ  Ａ  ５３７１  プレキャスト無筋コンクリート製品
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】  都市の夏季のヒートアイランド現象は保水性のないアスファルトやコンクリート舗装も一因であり、その防止を狙って、保水性ブロックが市販されている。保水性はＩＬＢでは、保水量０．１５ｇ／ｃｍ３以上の規格があるが、この程度の保水量（例えば０．２ｇ／ｃｍ３）では、夏季の温度低減効果の持続時間は極めて短い。市販品はほとんど保水量０．２２ｇ／ｃｍ３以下で、ブロック敷設の下部、敷き砂等からの吸水も遅く、温度低減効果は小さい。真に効果のあるブロックが必要である。【０００９】  ブロック表面からの蒸発によって、温度低減を図るためには、ブロック本体の保水以外に、ブロック敷設の下部からの吸水能力（下部の砕石、敷き砂中には、ブロックと同量以上の水がある）、ブロック内の水の移動速度（特にブロック表面近くの移動速度）を確保することが、重要で、この能力を、ブロック内の毛細管径の設定で解決し、出来るだけ長く、ブロックからの蒸発が続くようにして、水の蒸発による温度低減効果を長続きさせ、都市の夏季のヒートアイランド現象防止、冬季の乾燥防止に役立つ保水性ブロックを提供したい。このためには敷き砂中の、敷き砂の毛細管に拘束された水を吸水させる場合の性能を試験するため、保水性ブロックの毛細管吸水試験装置を早急に開発し、確立することが必要である。【００１０】  また、夏季、一定以上の温度低減効果を得るために、ブロックから、どの程度の蒸発量が必要か分かっていない、これを確認する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上記課題を達成するためには、敷き砂からの吸水を容易に評価できる試験方法、試験装置が必要である、また夏季、蒸発がブロック表面からどの程度蒸発するか確認する試験方法・装置も必要である。次の考案を行った。
この試験方法として使用する装置を図１の斜視図および図２の構成図に従って説明すると、本発明に利用する毛細管吸水試験装置Ａは、  吸水を測定する保水性ブロック底面より大きい容器２個１、２を積み重ねた、水３の入っている下部容器１と、３０ｍｍ厚の敷き砂４の入った上部容器２から成り、該上部容器２にはブロックを載せ、下部の水３を、上部容器２の底面に開設されているスリット（図３の構成図において布が上部容器２の敷き砂から下部容器１の水３に連なる右側の隙間）を介して、上部容器２の敷き砂４下部と下部容器１の水中３とを連結する木綿地布の吸水帯５により、敷き砂に水分を供給するとともに毛管吸水で供給する敷き砂４中の水を吸水させ、保水ブロックの重量の変化で吸水量を測定する敷き砂からの毛細管吸水試験装置である。なお上記容器１、２の外形寸法は、２２０ｍｍ×１２０ｍｍで、図示していないがスリットの大きさは５ｍｍ×５０ｍｍが２つ、容器の側壁に沿って設けるものである。下部容器１内の水の量は容器内での深さが２０ｍｍ〜３０ｍｍの深さとなるのが望ましい。敷き砂の上部に載置するブロックの大きさは一般的なもので、２００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍである。ここで敷き砂は粒径４．７５ｍｍ以下、７５μｍ篩通過量５％以下の砂である。
【考案の効果】
【００１２】  以上説明から明らかなように、本考案にあっては、簡単な装置で安価に構成されているため、持ち運びも便利で、現場での測定などもでき、重量の変化で測定するため、毛細管吸水試験が正確に行える効果がある（図１、２）。【００１３】  本考案の装置で次のことが明らかになり、大きな効果が得られた。
第一に、フリーの水からと敷き砂の毛細管によって拘束されている水からのブロックの吸水は吸水速度が異なる。後者の方が遅い。またブロックの種類（毛細管径）によって吸水速度は違う。吸水速度が早ければ、２４時間の保水量は変わらない。
第二に、敷き砂の水からの吸水も、フリーの水からの吸水同様、吸水量は吸水時間と関数関係にある。
第三に、夏季のブロックからの蒸発量は屋外で１日５ｍｍ程度である。
第四に、蒸発量と温度低減効果は関係がある。
第五に、吸水時間と吸水量の関係から、ブロック表面近傍での水の移動速度が分かり、これと１日の蒸発量、蒸発量と温度低減効果の関係から、ブロックの吸水速度の基準を決めることが出来た。
第六に、これ等の結果を使って、雨後１０日、人為的給水は無くても温度低減効果が続く、画期的なブロックの開発が出来た。
以下、これらの効果について説明する。【００１４】  図５の表は、本装置を使ったブロックのフリーの水から吸水と、敷き砂からの吸水の３０分経過時点の吸水量の違いを見たものである。表から、両者には大きな違いがあり、敷き砂からの吸水は遅くなる、又その違いは、ブロックの種類（毛細管径）によって異なるなど重要な発見があり、ブロックの開発改良に繋がった。更には、敷き砂からの吸水性の評価が保水性ブロックには必須であることも分かった。【００１５】  本考案装置で  図３のように、吸水時間と吸水量の関係のグラフを得ることができ、この関係が明確になった。
敷き砂からの吸水性状は次の様であった（図５の表もあわせ）
（１）水の吸水速度はフリーの水からの吸水より、かなり遅くなるものと遅くならないものがある。
（２）遅くなるものは、毛細管径が太い物であり、変わらない物は管径の細い物である。
（３）吸水量は、時間の違いはあるが、変わらない。
このように、フリーの水からと同じ結果にはならない。ブロックの毛細管径が太いと、吸水速度は遅くなる。比較として調べた３銘柄の保水性ＩＬＢのうち、２銘柄は水からの場合の１割程度の速さになった、１銘柄は極端に遅くなり、水からの吸水では１時間以内に６０ｍｍ高さまで達するのに、敷き砂からは３日かかった。２４時間時点で判定すれば、吸水せずと判定される遅さである。考案者の開発ブロックは水からの吸水速度の５割〜６割程度の速さになる。界面を隔てた毛細管の水は毛細管の太い方から細い方へは移動しやすいが、細い方から太い方へは移動しにくい。吸水速度が遅ければ、ブロック内の移動速度も遅くなる。よって、フリーの水の吸水結果で、ブロックの良し悪しを判断すると、敷設した場合の結果を見誤ることになる。
一方、ブロックの管径が細い物は、敷き砂と接する界面があっても、吸水速度は変わらない。毛細管が太い場合は、界面での移動速度が律速になるが、細い場合は、もともと移動速度が遅いので、界面が律速にならず、毛細管内の速度になる。【００１６】  本装置でブロックの吸水させた後、ブロック側面、敷き砂面をアルミテープで覆い、蒸発する水がブロック表面からのみ気中に移動するようにすると（図９）、装置全体の重量変化で、蒸発量が分かる。夏季、ブロックは１日５ｍｍ程度蒸発する。装置全体は簡単に移動できるので、天日に曝せば、その時の条件での蒸発量が得られ、表面温度との関係を見ることが出来る。従来、敷設品で、温度低減効果の評価を行なっていたが、この装置（砕石はないが、かなり実際の施工品に近い）を使えば、表面温度に加え、敷設品では測定できなかった蒸発量を見ることが出来る。図６に敷き砂からの吸水速度（時間当たりの吸水量）、はどの程度が必要かを見るため、蒸発量と温度低減効果の関係を示した。管径が太すぎて、表面では蒸発が起こらないＩＬＢのようなブロックは除き、ブロック表面で蒸発が起こっているブロックについて調べた。夏季屋外暴露で、ブロックからの蒸発量と、正午頃の表面温度の関係を調べた所、蒸発量が１日４ｍｍ以下になると、蒸発量が温度に影響することが分かった。暑い名古屋の８月の実験で、３個の試験体の５日間のデータである。よって、蒸発量は、１日４ｍｍ以上は必要である。図中の単体１、２４、３９とあるのはブロックの種類である。
また、本装置の上の容器の深さを１４ｃｍ程度にすれば、砕石１０ｃｍ＋敷き砂３ｃｍの場合も見ることが出来る。この場合でも砕石が粒度調整砕石であれば、水は容易に敷き砂面に到達する。【００１７】  このことから、敷き砂からの水の上昇速度、更にブロック表面近くの水の移動量がこの蒸発量４ｍｍを超える能力を持つ必要がある。１日４ｍｍと云っても、蒸発するのは主に昼間８時間であるから、時間当たりの蒸発量を考える時は、この点を考慮し、１時間０．５ｍｍ以上の蒸発能力が必要である。【００１８】  敷き砂からの吸水も水からの吸水と同じように、吸水量と吸水時間に関数関係があることが分かった。これから敷き砂からの３０分の吸水量から表面近くの水の移動量は求める事が出来る。吸水量と吸水時間はＹ＝ａＸ１／２（Ｙは吸水量、Ｘは吸水時間、ａはブロックによる定数）の関係にある（図４）。このことは水からの吸水では、既に知られており、敷き砂からも考案者のブロックはこの関係にあるので、これから（微分して）表面近くの上昇流量は求められる。これを使って、敷き砂からの３０分間の吸水量３ｍｍの場合の表面の流量を求めると、０．６ｍｍ／ｈｒ．となって、１時間０．５ｍｍの蒸発に対応可能である。敷き砂からの３０分の吸水量を求めれば、表面近傍の毛管水の移動速度が推定できるので、逆に表面近傍の必要移動速度から、敷き砂からの３０分の吸水量を求める事が出来、これを基準とすることもできる。本装置を使った研究から、考案者は、他の結果も合わせ、保水性ブロックの保水性、吸水性は、本装置で吸水させた時、保水量は２４時間で０．２５ｇ／ｃｍ３以上、吸水性は最初の３０分間の吸水量が３ｍｍ以上必要と考える。【００１９】  この試験装置で測定した３０分の吸水量ｍｍ（量）と敷設されたブロックの温度低減効果の関係を図７の表に示す。表中の市販保水性セラミックブロックが３．６ｍｍであるのに、効果がほとんどなしとあるのは、保水量が少ない、毛細管径が太いので蒸発が早いことによる。なお、保水量はブロックを５ｍｍ〜１０ｍｍ深さの水面に置き、２４時間の吸水量をブロックの体積ｃｍ３で除したＪＩＳによる方法の数字である。また温度低減効果は、ブロックを通常の工法で敷設し、夏季、降雨後から、毎日正午過ぎに表面温度を測定し、無吸水ブロック（同形状の吸水性のないブロック）との温度差を温度低減効果とし、４℃以上低ければ効果ありとした。【００２０】  前項の２０１６年夏季の実験例を図８に示す。従来の保水性コンクリート製品であれば、２日目には効果が無くなるが（今回の実験では初日から効果なし）、考案者のブロック（施釉モイストペーブ）は、７日経過後効果は減少するものの、なお１０日程度は効果持続する。３４ｍｍの降雨後の測定である。施釉ブロックの効果が長続きするのは、施釉面（水蒸気の透過する細孔がある）を通じて水は蒸発するが、蒸発量が抑えられること、蒸発量は一定以上になる効果が横ばいになることによる（図６）。施釉面は汚れ防止の効果もある。【００２１】  考案者等の開発した微細な粉体である未利用資源のキラを使った焼成系ブロックは、キラのメジアン粒径が２０μｍと細いので、ブロックの毛細管径も細く、水の上昇速度は遅い。管径を広げるには、キラより粗いシャモットや砂を配合する、また焼成温度を調整する、或は、成形坏土の含水を調整し嵩密度を下げるなどの方法がある。しかし、これらを使って、上昇速度を速くすると、逆に、これらブロックは、温度低減効果が長続きしないことが判明した。これは毛細管径を太くすると敷き砂からの水の吸水が遅くなることによる。また、管径が太いと蒸発速度が速く、蒸発量にブロック内の水の移動速度が追い付かず、蒸発面がブロック内部に後退することによる。一方、反対にキラより細かい粘土（２μｍ以下）を加えたりして毛細管径を細くしたブロックは、吸水速度は遅くなるが、温度低減効果は長続きする。ただし、これも限度があって、例えば、キラより微細な粘土主体の配合のブロックは、かえって温度低減効果は小さく、長続きしない。これは敷き砂からの吸水は出来ても、管径が細いためブロック内の水の移動速度が遅く、蒸発量に追いつかないことによる。このようにフリーの水からの吸水試験における毛管吸水の速度は速すぎても、遅すぎても効果は長続きしない。早すぎれば、敷き砂の水の利用がし難く、遅すぎれば、蒸発に対して、補給が追い付かない。これ等は全て、毛細管径の大小に起因する。よって、毛細管径を温度低減効果に適する範囲に納めれば良いが、管径を測定することは容易ではない。管径と連動する性状で規定を考えることが必要である。【００２２】  このように吸水は毛細管径が影響するから、毛細管径の把握が重要である。しかし、毛細管径の測定は難しい。電子顕微鏡で見ることは出来るが、一部分しか見えず、高価であり、日常的には使えない。そこで、毛細管径を直接測定するのではなく、先述の敷き砂からの３０分の吸水速度を尺度とすれば良い。【００２３】以上すべて、この考案の装置で得た結果の検討から得られたもので、本試験装置の効果は大きい物があった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  本考案を実施するための構成を示す斜視図である。
【図２】  本考案の保水ブロックの毛細管吸水測定を示す構成断面図である。
【図３】  本考案の装置により測定した敷き砂からの吸水時間と吸水量を示すグラフである。
【図４】  本考案の装置により測定した敷き砂からの吸水時間の平方根と吸水量を示すグラフである。
【図５】  本考案を説明する実施ブロックの種類と吸水開始後３０分間の吸水量（ｍｍ）の表である。
【図６】  本考案を説明する実施例の蒸発量と表面温度を示すグラフである。
【図７】  本考案を説明する実施例の３０分の吸水量と温度低減効果を示す表である。
【図８】  本考案を説明する実施例のフィールドテストによるブロックの種類と温度低減効果を示すグラフである。図中モイストペーブとあるのは考案者開発のブロックの商品名である。
【図９】  本考案を蒸発量測定に使う場合の構成断面図である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  本考案は、保水ブロックの重量変化で吸水量を測定する敷き砂からの毛細管吸水試験装置であり、保水性ブロックを製造する産業で利用される。
【符号の説明】
【００２６】Ａ  毛細管吸水試験装置
１  下部容器
２  上部容器
３  水
４  敷き砂
５  吸水帯（布）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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