(57)【要約】【課題】熱伝導率が高く雪や氷が融け易い、施工し易くかつ大面積の施工に適し、耐久性及び強度に富む融雪構造体を提供する。【解決手段】構造物に適用されるコンクリート等の水硬性複合物、舗装等に適用されるアスファルト複合物、熱硬化性樹脂複合物、または熱可塑樹脂複合物に、燐状黒鉛微粉末を含む高熱伝導率粉状体を混合して製造する。このとき各複合物は、高空隙率を有するようにすることも可能である。また、燐状黒鉛微粉末に、マグネシア、アルミナ、アルミニウム、炭素、金属の粉状体のうち、少なくとも１種類以上を加えることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性複合物に、燐状黒鉛微粉末を含む高熱伝導率粉状体を混合して製造したことを特徴とする融雪構造体。
【請求項２】
アスファルト複合物、熱硬化性樹脂複合物、または熱可塑樹脂複合物に、燐状黒鉛微粉末を含む高熱伝導率粉状体を混合して製造したことを特徴とする融雪構造体。
【請求項３】
高空隙率複合物の空隙に、燐状黒鉛微粉末を含む前記高熱伝導率粉状体をベースとした充填材を充填して製造したことを特徴とする融雪構造体。
【請求項４】
前記高空隙率複合物は、水硬性複合物、アスファルト複合物であることを特徴とする請求項３記載の融雪構造体。
【請求項５】
前記高空隙率複合物は、熱硬化性樹脂、熱可塑樹脂、または金属加工材からなるハニカム構造体であることを特徴とする請求項３記載の融雪構造体。
【請求項６】
前記高熱伝導率粉状体は、前記燐状黒鉛微粉末に、マグネシア、アルミナ、アルミニウム、炭素、金属の粉状体のうち、少なくとも１種類以上を加えてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の融雪構造体。
【請求項７】
前記高空隙率複合物は、空隙率が５％以上であることを特徴とする請求項３に記載の融雪構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、融雪構造体に関し、特に熱伝導率が高く雪や氷が融け易い、施工し易くかつ大面積の施工に適し、耐久性及び強度に富む融雪構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路に積もった雪を融かすことを目的とした道路の融雪構造として、舗装内に埋設された熱源と、熱源より下側層の断熱基底部と、熱源の上側層の融雪表層とを備えた融雪構造が提案されている（特許文献１参照）。このうち融雪表層は、その熱伝導率を高めるためにシリカ、アルミナ、ステンレス、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、カーボンを所定混合率で混合し、セラミック化した細粒を融雪素材としてコンクリートあるいはアスファルトに混合した構造からなる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３１４１４号公報（［０００６］記載参照。）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の融雪構造は、道路内に埋設された熱源の上層に位置する融雪表層に発熱分を伝えることにより、所定の融雪効果を期待するものであるが、骨材として高熱伝導率を呈する複数の材料をセラミック化した細粒を用いることを特徴としており、同文献には骨材の製造法やその性状についての一切の記載はない。
また、その融雪効果は、発熱体からの熱伝導効果に依存するものであり、構造体そのものが融雪効果を奏するようにはなっていない。本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は融雪できる熱伝導率を保有し、所要する強度と耐久性を満足し、構造体として用いられる融雪構造体を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、熱伝導率が高く強度も高い、耐久性に優れ、なお施工しやすい構造体を造る条件について、鋭意深く検討を行なった結果、緻密に施工するアスファルト又はモルタル・コンクリートに所定の高熱伝導率物質を混入すると、強度の低下を起こさずに、構造体の熱伝導率を高められ、さらに充分な強度と耐久性を示すアスファルトやコンクリートであるおこし状の高空隙率複合物にも、高熱伝導率粉体を混入することができること、高空隙率複合物は、その空隙に高熱伝導率粉体をベースとしたペースト（グラウトやモルタル）を充填することで、強度を増進させながら高熱伝導率を得られるようにすることができ、従来の課題を一気に解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
【０００６】
すなわち、本発明は水硬性複合物に、燐状黒鉛微粉末を含む高熱伝導率粉状体を混合して製造したことを特徴とする。
【０００７】
また、アスファルト複合物、熱硬化性樹脂複合物、または熱可塑樹脂複合物に、燐状黒鉛微粉末を含む高熱伝導率粉状体を混合したことを特徴とする。
【０００８】
さらに、高空隙率複合物の空隙に、前記高熱伝導率粉状体をベースとした充填剤を充填したことを特徴とする。
【０００９】
前記高空隙率複合物は、水硬性複合物、アスファルト複合物で構成することが好ましい。さらにハニカム構造体熱硬化性樹脂、熱可塑樹脂、または金属加工材の高空隙率複合物であることが好ましい。
【００１０】
前記高熱伝導率粉状体は、前記燐状黒鉛微粉末に、マグネシア、アルミナ、アルミニウム、炭素、金属の粉状体のうち、少なくとも１種類以上を加えることも好ましい。
【００１１】
前記高空隙率複合物は、空隙率が５％以上とすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の融雪構造体の構成の詳細について説明する。水硬性複合物の硬化体のマトリクスとしての水硬性固化材であるセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強セメント、混合セメントなどが適宜用いられる。また、アスファルト複合物においても本発明の融雪構造体を実現可能である。すなわち、本発明の融雪構造体は、従来通りの施工を行いながら、水硬性複合物又はアスファルト複合物の熱伝導率を高めることができる。
【００１３】
本実施の形態では、燐状黒鉛微粉末（グラファイト）を主成分とした高熱伝導率粉体としてを用いている。さらにこの高熱伝導率粉体には、所定量のマグネシア、アルミナ、アルミニウム、炭素、金属粉体など加えて、熱伝導率を高めるとともに、その重量を増加させることが好ましい。なお混合態様は、粉末であっても、骨材としての所定粒径を有する粒状体であってもよい。
【００１４】
本発明における高空隙率複合物としては、水硬性複合物としてのコンクリートあるいはアスファルト複合物があるが、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、セラミックス、また金属加工材によりハニカム構造をなすものであってもよい。これら複合物に形成された空隙に高熱伝導率粉体をベースとするペースト、またはこれらの高熱伝導率粉体を含有するモルタルやグラウトを充填することで、対象の高空隙率複合物を、より高い強度の融雪ができる高い熱伝導率を示す構造体とすることができる。
【００１５】
本発明に用いる高空隙率複合物の空隙率は大きいほど、高熱伝導率粉体をベースとした材料を充填し易く、高い熱伝導率を得ることができる。充填態様としては、材料をペースト状にすることで、空隙に確実にとどめるようにすることができる。空隙率５％以上の空隙を有する場合、その熱伝導率粉体を充填した効果が得られるが、施工性の点から空隙率は１０％以上が充填し易く、例えば実際に使われている透水性道路としての透水性アスファルト、透水性コンクリートなどにおいても、その効果が期待できる。なお、空隙に高熱伝導率粉体をベースとしたペーストを充填しても構造体曲げ強度を損なうことはない。
【００１６】
エポキシなど有機剤をバインダーとして用いたおこし状の高空隙率複合物としての道路用路盤材にも高熱伝導率粉体をベースとした材料を充填することができ、高い熱伝導率を得ることができる。
【００１７】
高空隙率複合物を形成する骨材として、例えば段戸産石英片岩など遠赤外線の発生が多い骨材を用いると、融雪効果は一層上昇する。
【００１８】
高空隙率複合物を形成するバインダーの中に高熱伝導率粉体を混入することも可能である。コンクリートやアスファルトの混練時に、またはエポキシの混練時に添加することも可能である。混練りには特殊な施工装置を必要としない。
【００１９】
高空隙率複合物を形成する骨材として、高熱伝導率粒状体、または高熱伝導率粉体を多く含有させ固めて砕き、粒状体としたものなどを用いることも可能である。
【００２０】
本発明の融雪構造体は充分な強度と耐久性を保ち、施工し易いために、熱源または補助的な熱源を適用しやすい。また設置した熱源の保護にも役に立つ。すなわち、融雪構造体は、十分な強度を保つので、より効果的な融雪を行なうための熱源と組み合わせることが容易で、熱源の保護層としての役割も可能である。
【００２１】
製造する融雪構造体の寸法は任意に設定できる。たとえば幅員の大きい道路の所定区間の舗設や、瓦、パネル等のブロック状、板状のプレキャスト製品の製造も可能である。また、鉄筋コンクリートのマトリクスとして本発明の融雪構造体を適することも可能である。これにより、床荷重を考慮した構造体スラブ等の施工も可能である。
【００２２】
本発明の融雪構造体は、融雪の他にも、例えば、熱の放出または熱の伝導を目的にした構造体にも応用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに説明する。
（実施例１）
表１は、高強度モルタル（比較例）と本発明の実施例としてのセメントペーストの混合比率である。セメントは太平洋セメント（株）社製の普通ポルトランドセメント、高熱伝導率粉体は三井鉱山（株）社製の燐状黒鉛、シリカフュームはエルケム・ジャパン（株）社製の商品名「マイクロシリカ」、減水剤はポリカルボン酸系である日本シーカ（株）社製の商品名「シーカメント２５００」である。なお、各々の配合には有機剤として特殊アクリル共重合体が主成分である（株）イーテック社製商品名ＪＳＲ「トマックパワー」を減水剤と同量だけ添加した。
【００２４】
［表１］
2004300795.tif 000002
【００２５】
上記の配合率に従って各材料をミキサー中に投入してから練りを行い、水と減水剤を投入し、本練りを行なった。得られた水硬性複合物は、規定の型枠に打設し、４×４×１６ｃｍ寸法の供試体を得て、材齢５６日後、その比重と熱伝導率を測定した。その結果を表２に示す。
【００２６】
［表２］
2004300795.tif 000003
【００２７】
（実施例２）
実施例２は、実施例１に対してセメントペーストの配合を変えたものである。表３は、本実施例のペーストの混合比率である。セメントは太平洋セメント（株）社製の早強ポルトランドセメント、高熱伝導率粉体は三井鉱山（株）社製の燐状黒鉛、フライアッシュは中部電力（株）社製である。減水剤はポリカルボン酸系であるエヌエムビー（株）社製の商品名「８Ｎ」である。なお、有機剤としてクラリアンドポリマー（株）社製商品名「チョローセ」を減水剤と同量だけ添加した。さらにリチウムを主成分とする駿河工業（株）社販売の商品名「ペントラシール」を用いた。骨材として０．９ｍｍアンダーの鉄砂を用いた。
【００２８】
［表３］
2004300795.tif 000004
【００２９】
上記の配合率に従って各材料をミキサー中に投入してから練りを行い、水と減水剤、ペントタシールを投入し、本練りを行なった。得られた水硬性複合物は、規定の型枠に打設し、４×４×１６ｃｍ寸法の供試体を得て、材齢７日後、その比重と熱伝導率を測定した。その結果を表４に示す。
【００３０】
［表４］
2004300795.tif 000005
【００３１】
（実施例３）
表５の配合において、透水性コンクリートを製造し、曲げ強度と透水性と空隙率を測定した。用いたミキサーは二軸ミキサーであり、１００リットルの容量に対し混練量は８０リットルとした。骨材は（株）夏目採石の石英片岩硬質砕石砕砂であり、セメントは太平洋セメント（株）社製の早強ポルトランドセメントである。減水剤はナフタリンスルホン酸・ホルマリン高縮合物塩を主成分とした花王（株）社製の商品名「マイテイ１５０」を用いた。本発明を適用するには、セメント重量に対し１％の高熱伝導率粉体として三井鉱山（株）社製の燐状黒鉛（混合品）を用いた。混練方法は、減水剤と水を除く、骨材とセメントをミキサーに投入し空練りを３０秒間行なった後、減水剤と水を加えて混練（本練り）を行なった。なお高熱伝導率粉体は減水剤と同時に投入した。
【００３２】
［表５］
2004300795.tif 000006
【００３３】
混練後９０分間経過後、打設した。材齢２８日における曲げ強度と透水性と空隙率を表６に示す。
【００３４】
［表６］
2004300795.tif 000007
【００３５】
（実施例４）
実施例３で調製した高空隙率コンクリートを用いて、厚さ５ｃｍ、１ｍ×１ｍの透水性コンクリート版を製造した。３日間養生後、実施例２の配合中、高熱伝導率粉体を１．２倍増量したペーストを調製し、コンクリート版の表面から空隙に十分塗り込むようにして充填した。このコンクリート版を自然暴露し、融雪効果を確認した。その結果、気温−５℃において、版上の２ｃｍの積雪は３０分間で融けた。
【００３６】
（実施例５）
空隙率２２％の透水性アスファルト道路用配合を用いて厚さ５ｃｍ、１ｍ×１ｍの透水性アスファルト版を製造した。骨材は（株）夏目採石の石英片岩２００５である。実施例２の配合中、高熱伝導率粉体と鉄砂を各々１．２倍増量したペーストを調製し、版の表面から空隙に十分塗り込むようにして充填した。このアスファルト版を自然暴露し、融雪効果を確認した。その結果、気温−５℃において、版上の３ｃｍの積雪は３５分間で融けた。
【００３７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の融雪構造体によれば、その表面の所定厚さの積雪を零下の気温でも雪を融かすことができるという効果を奏する。また、本発明によれば、融雪構造体からなる構造体は、十分な強度と耐久性を保持しながら、その熱伝導率が確実に高められるという効果を奏する。