(57)【要約】      （修正有）【課題】歩道、駐車場、車道などの路面に使用するコンクリ−トの融雪を改良するため、該コンクリ−トに高強度、かつ、高熱伝導率を具備させるにあり、もって路面温度の立ち上がりを促進させ、熱効率を向上させたコンクリ−ト平板を提供する。【解決手段】セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、金属繊維（鋼繊維で、かつ、長さ２ｍｍ以上および長さ／直径比２０以上）、減水剤、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子または薄片状粒子、および水を含む配合物の硬化体からなり、その厚さが７ｃｍ以下のコンクリ−ト平板４であること。また、該コンクリ−ト平板に融雪用ヒ−タ−５を内蔵させること。【選択図】図２
2004232323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、金属繊維、減水剤、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子または薄片状粒子、および水を含む配合物の硬化体からなり、その厚さが７ｃｍ以下であることを特徴とするコンクリ−ト平板。
【請求項２】
前記金属繊維が鋼繊維であって、かつ、長さ２ｍｍ以上および長さ／直径比２０以上であることを特徴とする請求項１記載のコンクリ−ト平板。
【請求項３】
融雪用ヒ−タ−を内蔵することを特徴とする請求項１または請求項２記載のコンクリ−ト平板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリ−ト平板に関し、特に歩道、駐車場、車道などの積雪・凍結防止に使用するコンクリ−ト平板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
降雪地方では、従来より歩道、駐車場、車道など（以下、単に「歩道」という）に対する積雪・凍結防止方法が知られている。例えば、融雪システム、融雪用ブロックなどの利用である。
融雪システムは、コンクリ−トまたはアスファルトの舗装部分（上層）と基礎部分（下層）からなる歩道に適用する２層型システムであって、基礎部分に大径管と小径管とからなる二重管構造のガスパイプが配設されており、降雪時に、大径管と小径管との間に燃焼ガスを流して基礎部分に伝熱し、さらに舗装部分に伝熱して路面の積雪を融雪する一方、冷却したガスは小径管で吸引し排出するというシステムである（特許文献１参照）。
【０００３】
融雪用ブロックは、普通コンクリ−トに０．５〜３重量％のカ−ボン粉末またはカ−ボンチップを混入し、ブロックの低面付近に電気ヒ−タ線（例：炭素繊維強化複合材料の発熱体）を内蔵させて成形したものであり、路面に舗装して降雪時に通電させ、該ブロックを加熱して融雪する（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−４０６０７号公報（［０００５］［０００７］［０００９］［００１１］）
【特許文献２】
特開２００２−２４２１１８号公報（［請求項１］［００３０］［００３５］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の融雪システムは、埋設されたガスパイプなどからの伝導熱が基礎部分（下層）を経由して上層のコンクリ−トまたはアスファルトを昇温し、路面を融雪する方法である。
しかしながら、該コンクリ−トまたはアスファルトが熱伝導率が小さいことにより、さらに、強度を考慮して層厚に施工される車道などではガスパイプの熱源から路面までの距離が大きいため、路面温度の立ち上がりが遅延し、エネルギ−消費の増大を招くなどの問題があった。
【０００６】
また、前記融雪用ブロックは、カ−ボン粉末などをコンクリ−トへ混入することにより、熱伝導率の向上を図った方法である。
しかし、カ−ボンの混入は、コンクリ−トの強度を低下させるため、該ブロックを高強度を必要とする車道などに使用する場合、層厚に施工することになるので、上記融雪システムと同様、路面温度の立ち上がりの遅延、エネルギ−消費の増大などの問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、
歩道などの路面に使用するコンクリ−トの融雪を改良するため、該コンクリ−トに
・高強度
・高熱伝導率
を具備させることにあり、
もって路面温度の立ち上がりを促進させ、熱効率を向上（エネルギ−消費を抑制）させたコンクリ−ト平板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原材料および配合割合を特定したコンクリ−ト硬化体であって、特定の厚さに製造された平板が前記目的を達成でき、歩道にも使用することのできるコンクリ−ト平板である。
【０００９】
すなわち、本発明（コンクリ−ト平板）は、
「・セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、金属繊維、減水  剤、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子または薄片状粒子、および水を含む配合物の硬化体からなり、
・その厚さが７ｃｍ以下であること」（請求項１）
を要旨とする。
【００１０】
また、本発明は、
・金属繊維が鋼繊維であって、かつ、長さ２ｍｍ以上および長さ／直径比２０以上であること（請求項２）、
・融雪用ヒ−タ−を内蔵すること（請求項３）
を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
最初に、コンクリ−ト平板（硬化体）の製造に使用する原材料およびその配合割合について説明する。
セメントは、その種類を限定するものではない。普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどの混合セメントなどを使用することができる。
早期強度の発現を期待する場合は、早強ポルトランドセメントの使用が、配合物の流動性を向上させる場合は、中庸熱ポルトランドセメントまたは低熱ポルトランドセメントの使用が好ましい。
【００１２】
ポゾラン質微粉末としては、シリカフュ−ム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカなどが挙げられる。
該ポゾラン質微粉末は、平均粒径が１．０μｍ以下のものが好ましい。平均粒径が１．０μｍを超えると、コンクリ−トの強度が低下するので好ましくない。
特に、シリカフュ−ムおよびシリカダストは、平均粒径が１．０μｍであり、使用するさい粉砕も不要なので、コスト上、有利である。
【００１３】
ポゾラン質微粉末の配合量は、配合物の流動性、コンクリ−トの強度、耐久性などの点から、セメント１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましい。
配合量が５質量部未満の場合、５０質量部を超える場合とも、配合物の流動性が低く成形作業が困難となり、また、コンクリ−ト平板の強度が低下するので強度確保のため板厚を厚くしなければならないことから、いずれの場合も好ましくない。
【００１４】
細骨材は、粒径が２ｍｍ以下のものを用いる。
ここで、粒径とは、８５％質量累積粒径をいう。
粒径が２ｍｍを超えた場合、強度が低下する。その強度低下を補うために、コンクリ−ト平板の板厚を必要以上に厚くしなければならず、平板の重量増に伴う輸送費、材料費などのコストアップを招き好ましくない。
なお、好ましい細骨材は、最大粒径が２ｍｍ以下のものであり、より好ましくは１．５ｍｍ以下のものである。
【００１５】
細骨材の配合量は、硬化体の強度発現性の点から、セメント１００質量部に対して５０〜２５０質量部が好ましく、８０〜１８０質量部がより好ましい。
【００１６】
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維などが挙げられる。
中でも、鋼繊維が強度に優れ、またコストや入手し易さの点からも好ましい。
金属繊維は、その寸法を限定するものではないが、長さが２ｍｍ以上、かつ、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、前者が２〜３０ｍｍ、後者が２０〜２００のものがより好ましい。
長さが２ｍｍ未満では、曲げ強度を向上させる効果が小さく、３０ｍｍを超えると、混練のさいファイバ−ボ−ルが生じやすくなり、いずれも好ましくない。長さ／直径比が２０未満では、配合する本数が少なくなり、曲げ強度を向上させる効果が小さい。一方、２００を超えると、繊維自身の強度が不足して、張力を受けたさい切れやくなるので好ましくない。
【００１７】
金属繊維の配合量は、配合物の体積の０．５〜４％、好ましくは１．０〜３．５％である。
該配合量が０．５％未満の場合、硬化体の熱伝導率を向上させる効果が小さいので好ましくない。また、４％を超えた場合、混練時および成形時の作業性が悪くなり、不均質な配合物・硬化体が製造されるので、結果として強度が低下し、バラツキも大きくなり好ましくない。
【００１８】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤など、一般に使用されているものが挙げられる。
これらのうち、混練時間の短縮および硬化体の強度発現性の向上の観点から、ポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤の使用が好ましい。
なお、減水剤は、液状または粉末状どちらをも使用できる。
【００１９】
減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対し固形分換算で０．１〜４．０質量部が好ましく、より好ましくは０．１〜１．５質量部である。
配合量（固形分換算）が０．１質量部未満では、配合物の流動性が低く混練が困難になり好ましくない。逆に、４．０質量部を超えると、硬化体の強度が低下するため、コンクリ−ト平板の板厚を厚くする必要があり好ましくない。
【００２０】
石英粉末としては、石英、非晶質石英などのほか、オパ−ル質やクリストバライト質のシリカ含有粉末などが挙げられる。
石英粉末は、平均粒径が３〜２０μｍの細かさのものを用いる。平均粒径が前記範囲外の場合、配合物の流動性および硬化体の強度のいずれも低下するので好ましくない。好ましい平均粒径は、４〜１０μｍである。
【００２１】
石英粉末の配合量は、配合物の流動性や硬化体の強度からセメント１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましく、８〜４５質量部がより好ましい。
【００２２】
次に、繊維状粒子および薄片状粒子について説明する。
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボ−キサイト、ムライトなどが、薄片状粒子としては、マイカフレ−ク、タルクフレ−ク、バ−ミキュライトフレ−ク、アルミナフレ−クなどが挙げられる。
配合するにあたり、繊維状粒子、薄片状粒子いずれかを使用するが、その平均粒径は１ｍｍ以下のものを用いる。１ｍｍを越えると、硬化体の強度が低下し、コンクリ−ト平板の板厚を厚くする必要があるので好ましくない。
なお、針状度（注）：３以上の繊維状粒子は、硬化体の靱性を高める作用があり好ましい。
（注）針状度：長さ／直径の比
【００２３】
繊維状粒子または薄片状粒子の配合量は、硬化体の強度、靱性などの点から、セメント１００質量部に対して４〜３５質量部が好ましく、４〜３０質量部がより好ましい。
【００２４】
水量は、セメント１００質量部に対して１０〜３０質量部が好ましく、より好ましくは１５〜２５質量部である。
水量が１０質量部未満では、混練が困難になるとともに、配合物の流動性が低くなり好ましくなく、３０質量部を超えると、硬化体の強度が低下し、コンクリ−ト平板の板厚を厚くしなければならないので、やはり好ましくない。
【００２５】
以上に説明したセメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、金属繊維、減水剤、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子または薄片状粒子および水の原材料を含む配合物を混練し成形し養生し硬化させることにより、コンクリ−ト平板（硬化体）が製造される。
以下、製法について説明する。
【００２６】
配合物の混練方法は、特に限定するものではない。
混練方法は、例えば、
１）水、減水剤以外の材料をミキサで予め混合して「混合物（プレミックス）」を調製し、その混合物に水および減水剤を投入し混練する方法、
２）水以外の材料（ただし、減水剤は粉末タイプを使用する）をミキサで予め混合して「混合物（プレミックス）」を調製したのち、水をミキサに投入し混練する方法、
３）全材料をそれぞれ個別にミキサに投入し混練する方法
などが挙げられる。
混練用ミキサは、コンクリ−ト混練に用いられるものが使用でき、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、２軸練りミキサなどがある。
【００２７】
混練後の配合物を所定の型枠に投入し養生することにより、コンクリ−ト平板が得られる。
配合物の流動性は「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）  １１  フロ−試験」に記載された方法（ただし、１５回の落下運動を行なわない）にしたがって測定する。フロ−値：２００ｍｍ以上の配合物は、流動性に優れ、成形時に振動を加えずとも空泡も生ぜず型枠に密充填されるので好ましい。
なお、養生方法（例：蒸気養生）は特に限定するものではない。
【００２８】
以上のようにして製造された硬化体は、
・圧縮強度；１５０ＭＰａ以上、かつ、
・曲げ強度；３５ＭＰａ以上
を発現する。
該硬化体は、普通のコンクリ−トに比して高強度であるため、これを平板に製造する場合、その板厚を薄くすることができる。
【００２９】
しかも、該硬化体は、熱伝導率が２．０Ｗ／ｍ・ｋ以上を具備しており、普通コンクリ−ト（注１）およびアスファルト（注２）のそれと比較すると、著しく高い。
（注１）熱伝導率；１．５Ｗ／ｍ・ｋ程度
（注２）熱伝導率；０．０１〜０．３Ｗ／ｍ・ｋ
【００３０】
本発明のコンクリ−ト平板は、前記高強度および高熱伝導率に着眼し融雪用に利用し開発されたものである。
しかし、降雪地方で歩道用路面材として使用するためには、積雪量、熱伝導性および車両などの載加重との関係、耐久性等々を考慮すると、板厚は最大でも７ｃｍで十分である。好ましいのは、２．０〜６．５ｃｍ、より好ましくは３．０〜６．０ｃｍである。
なお、板厚を７ｃｍを超えて製造することは可能であるが、コスト高を招くのみで好ましくない。
【００３１】
なお、前記熱伝導率は、以下の方法で測定する。
図１は、本発明の原材料で製造したコンクリ−ト硬化体の熱伝導率を測定するための円筒供試体の模式図である。
図１に示すように、鋼管２（φ１．８×６０ｃｍ）を内蔵したコンクリ−ト製円筒供試体１（φ２０×４０ｃｍ）の上面および下面には、断熱材（図示せず）が設置されている。そして、該鋼管２の中には、直径１．６ｃｍの電気ヒ−タ−が配設され、高さ方向の中心部に熱電対３がセットされている。
【００３２】
熱伝導率を測定をする場合、コンクリ−ト製円筒供試体を温度制御された液体（水）に浸し、一定電力を電気ヒ−タ−に供給する。
該円筒供試体中心部と外面の温度が平衡状態になったとき、両者の温度を測定し、下記の式から熱伝導率を算出する。
λ＝Ｑ・ｌｎ（ｂ／ａ）／（２・π・Ｌ・（Ｔａ−Ｔｂ））・・・・・・・・（１）
ここで、λ  ：熱伝導率（Ｗ／ｍ・ｋ）
Ｑ  ：電力（Ｗ）
ａ  ：鋼管の外径（ｍ）
ｂ  ：供試体の外径（ｍ）
Ｌ  ：供試体の高さ（ｍ）
Ｔａ：供試体中心部温度（℃）
Ｔｂ：供試体の外面温度（℃）
【００３３】
本発明のコンクリ−ト平板の利用について説明する。
例えば、従来の２層型の融雪システム（前記特許文献１）の歩道の上層部として敷設した場合、下層（熱源）から路面への伝熱効率が改良され、路面温度の立ち上がりも早く、エネルギ−消費を低下させるなどランニングコストを低減することができる。
また、例えば、温泉地のような地熱が比較的高い地域では、その地面を熱源とし、その上にコンクリ−ト平板を敷設し歩道としても融雪が可能である。
さらに、歩道以外の適用例として、例えば、降雪地方のビルの屋上を本発明の原材料を屋根材として用い、室内暖房を熱源とした構造は、屋上の融雪システムとなる。
【００３４】
本発明のコンクリ−ト平板は、融雪用ヒ−タ−を内蔵させることができる。
前述したように、本発明で使用される原材料から製造されたコンクリ−ト平板は、高強度を具備しているので、板厚を変更しないで融雪用ヒ−タ−を配設し内蔵させ敷設することができる。その場合、ヒ−タ−を内蔵することによる平板自体の強度の変動、使用熱源によるエネルギ−コストの高低などを勘案して、使用個所に適合したコンクリ−ト平板を使用する。
【００３５】
融雪用ヒ−タ−の熱源は、従来から知られている電気による方式、液体または蒸気による方式などいずれも利用できる。
図２は、本発明のコンクリ−ト平板の１例であって、液体又は蒸気を流すことができる融雪用ヒ−タ−（スチ−ルパイプ）を内蔵させた場合の模式図である。
コンクリ−ト平板４に内蔵されている融雪用ヒ−タ−５は、歩道の端部に設けられた降雪・凍結感知センサ−が接続されており、融雪時および／または凍結時に通電し、コンクリ−ト平板の表面（路面）温度を速やかに１〜数℃に上昇させ維持させるように配設されている。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
使用した材料は、次の通りである。
１）セメント；低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
２）ポゾラン質微粉末；シリカフュ−ム（平均粒径；０．２５μｍ）
３）細骨材；珪砂５号（粒径；０．０７５〜０．６ｍｍ）
４）金属繊維；鋼繊維（長さ；１５ｍｍ、長さ／直径比；３０）
５）減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
６）石英粉末；（平均粒径；７μｍ）
７）繊維状粒子；ウォラストナイト（平均長さ；０．３ｍｍ、針状度；４）
８）水；水道水
【００３７】
（実施例１）
上記原材料を次の通り配合し、コンクリ−ト平板を製造した。
すなわち、低熱ポルトランドセメント１００重量部、シリカフュ−ム３０質量部、細骨材１２０質量部、鋼繊維（配合物中の２％）、高性能ＡＥ減水剤１．０質量部（固形分換算）、石英粉末３２質量部、ウォラストナイト２４質量部および水２２質量部を２軸練りミキサに投入し混練して配合物を調製した。
引き続き、配合物を型枠に投入し、２０℃、４８時間前置きし、９０℃、４８時間蒸気養生し脱型し、寸法１ｍ×１ｍ×板厚５．５ｃｍのコンクリ−ト平板を製造した。
なお、降雪地に駐車場を建設するため、下層（砂地）の表面に電気ヒ−タ−を配設し、上層として該コンクリ−ト平板を敷設した。
降雪時に通電し融雪状態を観察したところ、積雪も凍結も見られず、歩行も走行も安全であった。
【００３８】
上記配合物を用いて、次の特性の測定を行ない、それぞれの結果を得た。
１）流動性（フロ−値）：「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）  １１  フロ−試験」に記載された方法（ただし、１５回の落下運動を行なわない）で測定した。
フロ−値；２５０ｍｍであった。
２）圧縮強度：配合物をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃、４８時間前置きし、９０℃、４８時間蒸気養生し硬化させたのち、測定した。
圧縮強度（３本の平均値）；２３０ＭＰａであった。
３）曲げ強度：配合物をφ４×４×１６ｃｍの型枠に流し込み、２０℃、４８時間前置きし、９０℃、４８時間蒸気養生し硬化させたのち測定した。
曲げ強度（３本の平均値）；４５ＭＰａであった。
【００３９】
４）熱伝導率：配合物を用いて図１に示すような鋼管を内蔵した円筒供試体（φ２０×４０ｃｍ）を作製し（養生は、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生した）、その上面および下面に断熱材を貼付したのち、該円筒供試体を精密冷水槽および制御測定装置（注）内に設置した（水層内には水を満たした）。
そして、該鋼管中に直径１．６ｃｍのヒ−タ−を配設したのち、一定電力（９０Ｗ）を供給し、円筒供試体中心部および外面の温度が平衡状態になったとき、両者の温度を測定し、熱伝導率を前記の計算式（１）に代入して求めた。
熱伝導率；２．３Ｗ／ｍ・ｋであった。
（注）（株）チノ−社製
【００４０】
（実施例２）
実施例１で使用した配合物を型枠に流し込み、２０℃、４８時間前置きしたのち、９０℃、４８時間蒸気養生し硬化させて、１ｍ×１ｍ×７ｃｍの大きさのコンクリ−ト平板を製造した。該コンクリ−ト平板には、図２で示すようなスチ−ルパイプ（φ１６ｍｍ）を板面に平行に、かつ、平板上面からスチ−ルパイプ上端までが３５ｍｍの位置に配置し内蔵させた。
そして、コンクリ−ト平板を室温０℃の実験室に設置し、平衡温度に達したとき、スチ−ルパイプに２０℃の不凍液−水混合液（不凍液濃度；５０質量％）を流し込み、コンクリ−ト平板上面の中心点（対角線の交点）の温度を測定した。
その結果、不凍液−水混合液を流し始めたときの該中心点の温度が３時間経過後には７℃に上昇した。
以上の実験から、本発明のコンクリ−ト平板の表面温度の立ち上がりが早く、熱効率が良好であることが認められた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、原材料および配合割合を特定した硬化体であって、特定の板厚に製造されたコンクリ−ト平板であることを特徴とし、これにより、コンクリ−ト平板が高強度、かつ、高熱伝導率を具備している。
そのコンクリ−ト平板を融雪用として歩道、駐車場、車道などの舗装（上層）工事に用いたとき、路面温度の立ち上がりを促進して積雪・凍結を防止し、加熱に要するエネルギ−の消費を低減することができ、かつ、車のスリップ、歩行者の転倒などの路面事故の減少に貢献できる、という効果を奏する。
【００４２】
また、本発明の配合物は、流動性が良好であるため、原材料の混練、平板の成形などの作業が容易である。
さらに、地面温度が比較的高い地域でコンクリ−ト平板を地面に直接敷設した場合、地熱のみを利用した融雪型コンクリ−ト舗装が可能であること、屋根材として用いた場合、室内暖房を利用した融雪型屋根ができることなど応用範囲が広い利点がある。
そのほか、コンクリ−ト平板には、融雪用ヒ−タ−を内蔵させることも可能であり、これによっても、上記各効果を十二分に発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原材料で製造したコンクリ−ト硬化体の熱伝導率を測定するための円筒供試体の模式図である。
【図２】本発明のコンクリ−ト平板の１例であって、液体または蒸気を流すことができる融雪用ヒ−タ−（スチ−ルパイプ）を内蔵させたコンクリ−ト平板の模式図である。
【符号の説明】
１  円筒供試体
２  鋼管
３  熱電対
４  コンクリ−ト平板
５  融雪用ヒ−タ−
【図１】
2004232323.tif 000003
【図２】
2004232323.tif 000004