(57)【要約】【課題】セラミックブロックに独特の光沢を持たせ、また太陽光や照明光、自動車や自転車などのライト光などを反射させることで景観性、視認性を向上させたセラミックブロックとその製造方法を提供する。【解決手段】ブロックの厚さの５〜３５％が、主としてガラス粉末焼結バインダにより結合されたガラス骨材で構成されている表層であり、その表層は、基層と積層されていることを特徴とするセラミックブロック。ガラス骨材とガラス粉末焼結バインダーとを含む表層と、基層とを積層して成形した後、焼成することを特徴とするセラミックブロックの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロックの厚さの５〜３５％が、主として、ガラス粉末焼結バインダにより結合されたガラス骨材で構成されている表層であり、その表層は、基層と積層されていることを特徴とするセラミックブロック。
【請求項２】
ガラス骨材が、粒径が９．５〜１．１８ｍｍの範囲内の廃棄ガラス粉砕物を含んでいる、請求項１に記載のセラミックブロック。
【請求項３】
ガラス骨材が、ガラスカレットを真球化加工した、粒径が４．７５〜１．１８ｍｍの範囲内のガラスビーズを含んでいる、請求項１に記載のセラミックブロック。
【請求項４】
粒径が９．５〜１．１８ｍｍの範囲内の廃棄ガラス粉砕物、および、ガラスカレットを真球化加工した、粒径が４．７５〜１．１８ｍｍの範囲内のガラスビーズのうち少なくとも一方を含んでおり、これら２種の材料の合計が、表層構成材料の３０〜９０重量％を占めている、請求項１に記載のセラミックブロック。
【請求項５】
ガラス粉末焼結バインダが、表層構成材料の５〜２５重量％を占めている、請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックブロック。
【請求項６】
ガラス骨材とガラス粉末焼結バインダとの合計が、表層構成材料の５０重量％以上を占めている、請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックブロック。
【請求項７】
基層が主として廃棄ガラス粉砕物、廃棄セラミック粉砕物、下水汚泥溶融スラグ、ゴミ溶融スラグから選ばれる少なくとも１種類からなる、請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックブロック。
【請求項８】
表層の空隙率が１５〜５０容積％であり、かつ、表層の空隙率と同一または低い空隙率を有する基層との層状構成を有し、かつＪＡＳＳ７　Ｍ−１０１に準拠して測定した透水係数が１×１０−２ｃｍ／ｓｅｃ以上である請求項１〜７のいずれかに記載のセラミックブロック。
【請求項９】
表層の光沢が１０以下である、請求項１〜８のいずれかに記載のセラミックブロック。
【請求項１０】
ガラス骨材とガラス粉末焼結バインダーとを含む表層と、基層とを積層して成形した後、焼成することを特徴とするセラミックブロックの製造方法。
【請求項１１】
ガラス粉末焼結バインダーとして、粒径が０．５ｍｍ以下のガラス粉末を用いる、請求項１０に記載のセラミックブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路構造物、公園その他の広場、駐車場、建築物の外構などの舗装に用いられるセラミックブロックに関し、特に、景観性、視認性に優れたセラミックブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、夜間の視認性を向上させるために、ガラスビーズを添加した塗料を表面に塗布したインターロッキングブロックがあるが（例えば、非特許文献１参照）、ガラスビーズの添加量はせいぜい１０重量％程度であり、反射光によるキラキラ感が若干得られる程度であり、また意匠性の点でも十分ではなく、塗膜の摩耗や劣化によってガラスビーズが脱落していき、耐久性に乏しいという問題があった。
【０００３】
また、従来、セラミックブロックが舗装に用いられ、種々のブロックセグメントごとに、カラーやテクスチャーを変えたりして、意匠性を高めたり、道路標示の作用をしたりしている（例えば、特許文献１および非特許文献２参照）。しかし視覚に訴えるほど強いアクセントを得ることは困難であり、特に曇天、雨天時や夜間は、そのデザインが目立たなくなってしまっていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１１９１０２号公報
【０００５】
【非特許文献１】
「インターロッキングブロック舗装設計施工要領」，初版，社団法人インターロッキングブロック舗装技術協会，平成１２年７月，ｐ．６７
【０００６】
【非特許文献２】
「インターロッキングブロック舗装設計施工要領」，初版，社団法人インターロッキングブロック舗装技術協会，平成１２年７月，ｐ．４３〜４４
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、セラミックブロックに独特の光沢を持たせ、また太陽光や照明光、自動車や自転車などのライト光などを反射させることで景観性、視認性を向上させたセラミックブロックとその製造方法を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のセラミックブロックは、ブロックの厚さの５〜３５％が、主として、ガラス粉末焼結バインダにより結合されたガラス骨材で構成されている表層であり、その表層は、基層と積層されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、ガラス骨材が、粒径が９．５〜１．１８ｍｍの範囲内の廃棄ガラス粉砕物であったり、ガラスカレットを真球化加工した、粒径が４．７５〜１．１８ｍｍの範囲内のガラスビーズであることが好ましい。さらに、粒径が９．５〜１．１８ｍｍの範囲内の廃棄ガラス粉砕物、および、ガラスカレットを真球化加工した、粒径が４．７５〜１．１８ｍｍの範囲内のガラスビーズのうち少なくとも一方を含んでおり、これら２種の材料の合計が、表層構成材料の３０〜９０重量％を占めていることが好ましい。
【００１０】
また、ガラス粉末焼結バインダが、表層構成材料の５〜２５重量％を占めていることが好ましく、ガラス骨材とガラス粉末焼結バインダとの合計が、表層構成材料の５０重量％以上を占めていることがより好ましい。
【００１１】
さらに、基層が主として廃棄ガラス粉砕物、廃棄セラミック粉砕物、下水汚泥溶融スラグ、ゴミ溶融スラグから選ばれる少なくとも１種類からなることが好ましい。
【００１２】
また、表層の空隙率が１５〜５０容積％であり、かつ、表層の空隙率と同一または低い空隙率を有する基層との層状構成を有し、かつＪＡＳＳ７　Ｍ−１０１に準拠して測定した透水係数が１×１０−２ｃｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましく、さらに、表層の光沢が１０以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明のセラミックブロックの製造方法は、ガラス骨材とガラス粉末焼結バインダーとを含む表層と、基層とを積層して成形した後、焼成することを特徴とする。ここで、ガラス粉末焼結バインダーとして、粒径が０．５ｍｍ以下のガラス粉末を用いることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記課題、つまり独特の光沢を持ち、太陽光や照明光などを反射させることで景観性、視認性を向上させたセラミックブロックについて、鋭意検討し、ブロックの厚さの５〜３５％を表層とし、その表層に主として特定のガラス骨材とガラス粉末焼結バインダを含む組成物で構成させ、基層と積層させて成形、焼成させたところ、かかる課題を一挙に解決することができることを究明したものである。
【００１５】
すなわち、本発明のセラミックブロックは、ブロックの厚さの５〜３５％が主としてガラス骨材とガラス粉末焼結バインダとを含む表層であり、その下に基層が積層され一体化している。表層の厚さがブロックの厚さの５％より薄いと、ガラス主体の表層であるために得られる光沢や反射性が不足し、景観性、視認性向上が十分ではなくなる。一方、表層の厚さがブロックの厚さの３５％より厚いと、基層が有する強度、透水性、寸法精度という効果が発揮されにくくなり、比較的高価なガラス骨材、ガラス粉末を使用した場合には、コストが高くなる。表層は、主としてガラス骨材とガラス粉末焼結バインダを含んでいることで、ガラス骨材の透光性、反射性により、入射光が骨材表面や骨材内面で反射したり、複数の骨材を透光し反射したり、骨材間で屈折して独特の光沢が発現し、また、光沢度も高くなる。表層の構成材料に、光沢のない骨材を混在することにより光沢度を調整することもできる。
【００１６】
焼結バインダとしては、主としてガラス粉末を用いることでガラス骨材の透光性、反射性を損なうことなく、また、ガラス粉末自体、ガラス骨材を被覆したとき一体化してガラス骨材と同様の効果を発揮することができる。焼結バインダとして通常使用される粘土、石粉、焼却灰、溶融スラグ、鉄鋼スラグ、陶磁器屑などは、ガラス骨材を被覆した際にガラス骨材の透光性、反射性を低下させることがあるが、本発明では、焼結バインダとして、ガラス骨材よりも熱的に活性でかつ自らも骨材と一体化して透光性、反射性を発揮させる効果を有するガラス粉末を見出したのである。ガラス粉末の焼結バインダは溶融し、骨材を結合させ、ブロック表層結合強度を上げるとともに、透光性、反射性を向上させる。
【００１７】
表層を構成するガラス骨材は、粒径が９．５〜１．１８ｍｍの範囲内の廃棄ガラス粉砕物であることが好ましい。廃棄ガラス粉砕物を使用することで、処分に困っている廃棄ガラスの活用を図ることができ、また、安価に入手することが期待できる。最大粒径が９．５ｍｍを超えると、表層結合強度が低下し、また表層の平滑性が損なわれやすくなる。
【００１８】
表層を構成するガラス骨材は、ガラスカレットを真球化加工した、粒径が４．７５〜１．１８ｍｍの範囲内のガラスビーズであることも好ましい。ガラスカレットはやはり廃棄ガラスから調達されることが好ましい。主としてガラスカレットを真球化加工したガラスビーズを使用することで、乱反射を低減し、入射光と同じ方向に反射する光量を増大させることができ、例えば、自動車や自転車のライト光を反射して、ドライバーの視認性を上げることができる。ガラスビーズの真球度は、完全な球状が好ましいが、加工コストも増加してしまうので真球加工の程度を加減してもよい。最大粒径が４．７５ｍｍを超えると、表層結合強度が低下し、また滑り抵抗値が減少し滑りやすくなる。
【００１９】
粒径が９．５〜１．１８ｍｍの範囲内の廃棄ガラス粉砕物、および、ガラスカレットを真球化加工した、粒径が４．７５〜１．１８ｍｍの範囲内のガラスビーズのうち少なくとも一方を含んでおり、これら２種の材料の合計が、表層構成材料の３０〜９０重量％を占めていることが好ましい。表層構成材料の３０〜９０重量％の範囲を外れると表層結合強度が低下し、また、反射が不自然になり景観性、視認性が劣ってしまう。ガラス骨材が表層構成材料の３０重量％より少ないと反射性能が低下し、視認性が劣る。９０重量％を超えると表層結合強度が低下し、特にガラスビーズの場合は、脱落してしまう可能性がある。
【００２０】
表層組成物に用いられるガラス粉末焼結バインダは、表層構成材料の５〜２５重量％を占めていることが好ましい。バインダは、本発明のセラミックブロックの製造時には、粒径０．５ｍｍ以下のガラス粉末として添加されることが好ましい。粒径が０．５ｍｍ以上になると、バインダとしての熱的な活性が低下し、十分な結合力が得られないため、ブロックの表層結合強度が低下する。また、ガラス骨材表面を被覆した際、失透させることもある。粒径０．５ｍｍ以下という細かいパウダーであれば、融着し、骨材を強固に結合させ、骨材の透光性、反射性も失いにくい。表層構成材料の５重量％より少ないと表層結合強度が低下し、２５重量％を超えると骨材の透光性能を阻害しやすくなる。
【００２１】
表層組成物に用いられるガラス骨材とガラス粉末焼結バインダとの合計は、表層構成材料の５０重量％以上とすることで、必要な反射性能を確保することができるので好ましい。
【００２２】
基層は、主として廃棄ガラス粉砕物、廃棄セラミック粉砕物、下水汚泥溶融スラグ、ゴミ溶融スラグから選ばれる少なくとも１種類で構成させることで、処分に困っている廃棄物の活用を図ることができ、また、安価に入手することが期待できる。これらの原料は、表層組成物と焼結挙動に大きな差違がなく、ブロックとして一体化しやすいという特長を有する。基層においてもガラス粉末焼結バインダを５〜２５重量％配合すると、基層強度および基層と表層との一体化強度が向上し好ましい。基層は、表層と同一の廃棄ガラス粉砕物で構成されていてもかまわない。
【００２３】
さらに、表層の空隙率が１５〜５０容積％であり、かつ表層の空隙率と同一または低い空隙率を有する基層との層状構成を有し、かつ透水係数が１×１０−２ｃｍ／ｓｅｃ以上であることがより好ましい。
【００２４】
空隙率が１５容積％より少ないと、透水性能が低下する。空隙率が５０容積％を超えると、反射に供するガラス骨材の容積比率が相対的に低くなり、景観性、視認性が低下する。表層と同一または低い空隙率を有する基層との層状構成にすることで、透水性は保持し、雨天時の水たまりはできにくい性能を残しながら、基層の強度すなわちブロックとしての強度を確保することができる。透水係数が１×１０−２ｃｍ／ｓｅｃ以上とすることで一般的な透水ブロックとしての性能を発揮することができる。
【００２５】
表層の光沢は、１０以下であることが好ましい。１０を超えると、逆に光沢を持ちすぎ、昼間の太陽光や、夜間の照明光に対するぎらつきが増大しすぎ、まぶしさにつながってしまう。光沢の調整は、ガラス骨材の種類や粒径、配合率を調整すればよい。ここで、ブロック表層の光沢は、ブロック表面に光を当てたときの反射の程度を表す量であり、屈折率１．５６７のガラス板表面の光沢度を１００と定めたときの反射光の強さの比で表す。本発明においては、堀場製作所製グロスチェッカ「ＩＧ−３１０」を用い、光沢度９０前後のガラス板を校正用標準板として用い、入射角６０°、受光角６０°で計測して求めたものである。
【００２６】
本発明のセラミックブロックは、ガラス骨材とガラス粉末焼結バインダーとを含む表層と、基層とを積層して成形した後、焼成することで製造することができる。この製造方法によると、表層と基層とを積層したセラミックブロックの強度を向上させ、製造コストを低下させることができるので、好ましい。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
【００２８】
なお、骨材とバインダの粒径は、ＪＩＳ　Ｚ８８０１−１に規定される網ふるいで材料をふるい分けて測定した。
【００２９】
また、空隙率は、ブロックから表層、基層を取り出し、さらに５×５ｃｍ角の試験片を切り出し、１０５℃で２４時間乾燥した後に室温まで冷却したときの重量ｗ（ｇ）と寸法から算出される体積Ｖ（ｃｍ３）から密度ρ１＝Ｗ／Ｖを求め、これと、同様に乾燥処理した試験片についてアルキメデス法で求めた見掛け密度ρ２から次式によって求めた。
【００３０】
空隙率（容積％）＝（１−ρ１／ρ２）×１００
透水係数は、ＪＡＳＳ７　　Ｍ−１０１に準拠して求めた。
実施例１
下水汚泥溶融スラグ（粒度分布は４．７５〜１．１８ｍｍが４０重量％、１．１８ｍｍ未満が６０重量％）８０重量部と磁器タイル廃材の粉末（最大寸法０．５ｍｍ）２０重量部に、糊剤として水ガラス３号を骨材１００重量部に対して５重量部になるように添加混合し、得られた混合物に焼結バインダとして板ガラス廃材の粉末（最大寸法０．３ｍｍ）を骨材１００重量部に対して１０重量部になるように添加混合し、ブロックの基層原料を得た。
【００３１】
また、透明瓶を主体とした廃棄ガラス粉砕物（粒度分布は９．５〜１．１８ｍｍが８５重量％、１．１８ｍｍ未満が１５重量％）９０重量部と磁器タイル廃材の粉末（粒度分布は３．３５〜１．１８ｍｍが１００重量％）１０重量部に、糊剤として水ガラス３号を骨材１００重量部に対して５重量部になるように添加混合し、得られた混合物に焼結バインダとして板ガラス廃材の粉末（最大寸法０．３ｍｍ）を骨材１００重量部に対して１０重量部になるように添加混合し、ブロックの表層原料を得た。
【００３２】
次にブロック原料を基層厚みが５５ｍｍ、その上に表層厚みが１０ｍｍになるよう型に入れ積層させ、振動プレス機を用いて成形した。
【００３３】
次に、成形体を固化させた後、電気炉を用い１，１００℃で１２時間焼成し、面の大きさが２００×１００ｍｍのブロックを得た。
【００３４】
このブロックの空隙率を測定したところ、２５容積％であった。透水係数は４．３×１０−２ｃｍ／ｓｅｃであった。表層光沢は、１であった。
【００３５】
また、従来のセラミックブロック舗装の一部を取り外し、本発明のブロックを置き換え舗装し、線上に続くように施工した。夜間、照明光を当てたところ、本発明のブロック施工部分のみ、線上に薄く光る帯状が浮かび上がり、視認性が高まることが確認できた。
実施例２
下水汚泥溶融スラグ（粒度分布は４．７５〜１．１８ｍｍが４０重量％、１．１８ｍｍ未満が６０重量％）８０重量部と磁器タイル廃材の粉末（最大寸法０．５ｍｍ）２０重量部に、糊剤として水ガラス３号を骨材１００重量部に対して５重量部になるように添加混合し、得られた混合物に焼結バインダとして板ガラス廃材の粉末（最大寸法０．３ｍｍ）を骨材１００重量部に対して１０重量部になるように添加混合し、ブロックの基層原料を得た。
【００３６】
また、粒径が４〜２ｍｍの範囲内にあり平均粒径が３ｍｍのガラスビーズ９０重量部と磁器タイル廃材の粉末（粒度分布は３．３５〜１．１８ｍｍが１００重量％）１０重量部に、糊剤として水ガラス３号を骨材１００重量部に対して８重量部になるように添加混合し、得られた混合物に焼結バインダとして板ガラス廃材の粉末（最大寸法０．３ｍｍ）を骨材１００重量部に対して１８重量部になるように添加混合し、ブロックの表層原料を得た。
【００３７】
次にブロック原料を基層厚みが５５ｍｍ、その上に表層厚みが１０ｍｍになるよう型に入れ積層させ、振動プレス機を用いて成形した。
【００３８】
次に、成形体を固化させた後、電気炉を用い１，０５０℃で１２時間焼成し、面の大きさが２００ｍｍ×１００ｍｍのブロックを得た。
【００３９】
このブロックの空隙率を測定したところ、３０容積％であった。透水係数は７×１０−２ｃｍ／ｓｅｃであった。表層光沢は、３であった。
【００４０】
また、従来のセラミックブロック舗装の一部を取り外し、本発明のブロックを置き換え舗装し、線上に続くように施工した。夜間、自動車のヘッドライト光を当てたところ、本発明のブロック施工部分のみ、線上に薄く光る帯状が浮かび上がり、ドライバーからの視認性が高まることが確認できた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のセラミックブロックは、独特の光沢を持ち、太陽光や照明光などを反射することで、景観性に優れた舗装とすることができる。また、視認性が向上するので、歩道や車道などのポイント部分に使用し、歩行者、通行者あるいはドライバーへの走行注意を喚起したり、道路標示による案内などをすることができる。
【００４２】
さらに、歩道や車道の舗装ブロックとしての用途のみならず、弱視者が歩行する際の誘導用ブロックや、自動車騒音を低減させるための吸音性能を兼ね備えた視線誘導用壁パネルや、歩車道境界ブロック、縁石ブロック等の用途にも適用可能である。
【００４３】
また、本発明のセラミックブロックの製造方法によると、表層と基層とを積層したセラミックブロックの強度を向上させ、製造コストを低下させることができる。