(57)【要約】【課題】  魚介類や海藻類が繁茂・繁殖する物理特性にも優れた増殖礁・藻礁用ブロックの提供。【解決手段】  連通した微細孔の多いセラミック炭とセメントと粗骨材と水との混合物の水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックであって、粗骨材はその表面が、炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のセラミック炭とセメントと水の混合物の水和硬化物でコーティングされたセラミック炭被覆粗骨材であり、各セラミック炭被覆粗骨材は前記セラミック炭とセメントと水の混合物の水和硬化物を介して点接触で結合されてなり、連通した多くの空隙部を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通した微細孔の多いセラミック炭とセメントと粗骨材と水との混合物の水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックであって、粗骨材はその表面が、炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のセラミック炭とセメントと水の混合物の水和硬化物でコーティングされたセラミック炭被覆粗骨材であり、各セラミック炭被覆粗骨材は前記セラミック炭とセメントと水の混合物の水和硬化物を介して点接触で結合されてなり、連通した多くの空隙部を有するものであることを特徴とするセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【請求項２】
粗骨材７０〜８０重量％、セラミック炭３〜５重量％とセメント１０〜２０重量％と水３〜７重量％、混和剤０．５〜２．０重量％とからなるセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックであって、空隙率が１５〜３０容積％、嵩比重が１．５〜２．１、圧縮強度が１０〜２５ＭＰａであることを特徴とする請求項１記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【請求項３】
連通した微細孔の多いセラミック炭が、可燃性有機物である有機質廃材１重量部とセラミック原料０．１〜０．３重量部の混合物を７００〜９５０℃で中性又は還元性雰囲気中でセラミック原料が素焼状の通気性を保持した状態に焼成して得られたＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ2／ｇ以上のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【請求項４】
セラミック炭が、多孔質粒状の炭の表面の少なくとも一部を素焼状のセラミックコーティング層で被覆してなるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【請求項５】
セラミックス炭が、可燃性有機物の炭化により生じた炭素の表面にセラミックスがコーティングされた多孔性構造を有するものであり、炭素の含有割合が３０〜７０重量％、セラミックスの含有割合が７０〜３０重量％で、ＢＥＴ法に従って算出された比表面積が５０ｍ2 ／ｇ以上であり、９０％以上が２．５ｍｍ以下の粒径のものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【請求項６】
セラミック炭が、ａ）可燃性有機物と、ｂ）粘結剤としての粘土鉱物とを、予め含水率が６０〜８０％になるように調整された上記可燃性有機物ａ）１００重量部に対して、上記粘土鉱物ｂ）１０〜３０重量部の比率にて混合を行い、上記可燃性有機物の表面に、上記粘土鉱物を均一に被覆した後、ロータリキルンを用いて６００〜９５０℃まで加熱して自己燃焼を生じさせ、その後、自己燃焼により焼成を行って焼成物を得た後、当該焼成物を粉砕及び整粒することにより、上記可燃性有機物の炭化により生じた炭素の表面にセラミックス層がコーティングされた多孔性構造を有し、炭素の含有割合が３０〜７０重量％で、セラミックスの含有割合が７０〜３０重量％で、ＢＥＴ法に従って算出された比表面積が５０ｍ2／ｇ以上で、９０％以上が２．５ｍｍ以下の粒径のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【請求項７】
上記可燃性有機物が、間伐材チップ、建築廃棄物チップ、コーヒー残滓、モミ殻、パンチング紙片、故紙パルプ及び竹チップからなる群より選ばれたもの１又は２以上であり、上記粘土鉱物が、カオリナイト、ハロイサイト及びベントナイトから成る群より選ばれた１又は２以上のものであることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックが海中又は海底に配設されてなることを特徴とする増殖礁・藻礁。
【請求項９】
粗骨材７０〜８０重量％と炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のセラミック炭３〜５重量％とセメント１０〜２０重量％と水３〜７重量％と混和剤０．５〜２．０重量％とからなる水硬性混合物を型枠内に投入して成形した後、その後養生硬化することを特徴とする、空隙率が１５〜３０容積％、嵩比重が１．５〜２．１、圧縮強度が１０〜２５ＭＰａである連通した多くの空隙部を有するセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックの製造方法。
【請求項１０】
粗骨材７０〜８０重量％とセメント１０〜２０重量％と水３〜７重量％と混和剤０．５〜２．０重量％とを混合し、次いで炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のセラミック炭３〜５重量％を添加した後、同混合物を型枠内に投入して成形し、その後養生硬化することを特徴とする、空隙率が１５〜３０容積％、嵩比重が１．５〜２．１、圧縮強度が１０〜２５ＭＰａである連通した多くの空隙部を有するセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明はセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック及びその製造方法に係り、特に連通した微細孔の多いセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる藻礁用ブロック及びその製造方法に係る。すなわち、海面下における各帯域において有効な海藻類の着生、生育を図り、アワビ、サザエやウニなどの植食動物を幼稚仔から育成して成長体まで成長させて世代交替のサイクルを順調に図ることのできる海藻群落を造成するとともに、各種水生生物の棲息場や産卵場を兼ねた増殖礁・藻礁用ブロックとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海洋において、海藻類の着生、生育を図ることについては従来から種々研究がなされてきた。
すなわち、我が国の沿岸岩礁域は、アラメ、カジメ、ホンダワラ類など地球上最大の生産力を持つ海中林が形成されてアワビ、サザエやウニなど磯根資源が豊富に生息する場となっており、これら海藻群落を効率的に造成することは、漁業生産の増大に寄与するばかりでなく、沿岸環境を健全に維持することとなるため、種々の検討・研究がなされてきた。
【特許文献１】特許公開平１０−１５０８７３号公報
【特許文献２】特許公開２００２−１７１８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的には、アワビやサザエやウニなどの幼稚仔は小型の海藻や付着珪藻類を餌として生長することから、そうした小型の海藻や付着珪藻類の生育に適した藻礁を形成することが必要である。
しかし、従来技術によっては、アワビ、サザエやウニなどの幼稚仔ないしそれらの生長体の生育に必要な海藻の生長に適した藻礁を容易に製造することはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記従来の技術の問題点を解決するもので、下記構成のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック及びその製造法である。
（１）連通した微細孔の多いセラミック炭とセメントと粗骨材と水との混合物の水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖用・藻礁用ブロックであって、粗骨材はその表面が炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のセラミック炭とセメントと水の混合物の水和硬化物でコーティングされたセラミック炭被覆粗骨材であり、各セラミック炭被覆粗骨材は前記セラミック炭とセメントと水の混合物の水和硬化物を介して点接触で結合されてなり、連通した多くの空隙部を有するものであることを特徴とするセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
（２）粗骨材７０〜８０重量％、セラミック炭３〜５重量％とセメント１０〜２０重量％と水３〜７重量％、混和剤０．５〜２．０重量％とからなるセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックであって、空隙率が１５〜３０容積％、嵩比重が１．５〜２．１、圧縮強度が１０〜２５ＭＰａであることを特徴とするセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
（３）連通した微細孔の多いセラミック炭が、有機質廃材１重量部とセラミック原料０．１〜０．３重量部の混合物を７００〜９５０℃で中性又は還元性雰囲気中でセラミック原料が素焼状の通気性を保持した状態に焼成して得られたＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ2／ｇ以上のものであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
（４）セラミック炭が、多孔質粒状の炭の表面の少なくとも一部を素焼状のセラミックコーティング層で被覆してなるものであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
（５） セラミック炭が、可燃性有機物の炭化により生じた炭素の表面にセラミックスがコーティングされた多孔性構造を有するものであり、炭素の含有割合が３０〜７０重量％、セラミックスの含有割合が７０〜３０重量％で、ＢＥＴ法に従って算出された比表面積が５０ｍ2 ／ｇ以上であり、９０％以上が２．５ｍｍ以下の粒径であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
【０００５】
（６）セラミック炭が、ａ）可燃性有機物と、ｂ）粘結剤としての粘土鉱物とを、予め含水率が７０％になるように調整された上記可燃性有機物ａ）１００重量部に対して上記粘土鉱物ｂ）１０〜３０重量部の比率にて混合を行い、上記可燃性有機物の表面に、上記粘土鉱物及び粉末状添加物を均一に被覆した後、ロータリキルンを用いて６００〜９５０℃まで加熱して自己燃焼を生じさせ、その後、自己燃焼により焼成を行って焼成物を得た後、当該焼成物を粉砕及び整粒することにより、上記可燃性有機物の炭化により生じた炭素の表面にセラミックス層がコーティングされた多孔性構造を有し、炭素の含有割合が３０〜７０重量％で、セラミックスの含有割合が７０〜３０重量％で、ＢＥＴ法に従って算出された比表面積が５０ｍ2／ｇ以上で、９０％以上が２．５ｍｍ以下の粒径のものであることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
（７） 上記可燃性有機物が、間伐材チップ、建築廃棄物チップ、コーヒー残滓、モミ殻、パンチング紙片、故紙パルプ及び竹チップからなる群より選ばれたもの１又は２以上であり、上記粘土鉱物が、カオリナイト、ハロイサイト及びベントナイトから成る群より選ばれた１又は２以上のものであることを特徴とする、前記（５）又は（６）に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロック。
（８）前記（１）〜（７）項のいずれか１項に記載のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックが海中又は海底に配設されてなることを特徴とする増殖礁・藻礁。
（９）粗骨材７０〜８０重量％と炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のセラミック炭３〜５重量％とセメント１０〜２０重量％と水３〜７重量％と混和剤０．５〜２．０重量％とからなる水硬性混合物を型枠内に投入して養生硬化することを特徴とする、空隙率が１５〜３０容積％、嵩比重が１．５〜２．１、圧縮強度が１０〜２５ＭＰａである連通した多くの空隙部を有するセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックの製造方法。
（１０）粗骨材７０〜８０重量％とセメント１０〜２０重量％と水３〜７重量％と混和剤０．５〜２．０重量％とを混合し、次いで炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のセラミック炭３〜５重量％を添加した後、同混合物を型枠内に投入して成形し、その後養生硬化することを特徴とする、空隙率が１５〜３０容積％、嵩比重が１．５〜２．１、圧縮強度が１０〜２５ＭＰａである連通した多くの空隙部を有するセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックの製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のブロックを用いれば、海中又は海底に魚介類や海藻類が繁茂・繁殖する物理特性にも優れた増殖礁又は藻礁を形成させることができる。
本願発明の増殖礁・藻礁用ブロックは、粗骨材の凹凸部がブロック表面に多数あり、生物の付着に必要な溝や突起が形成されているため、有用生物の付着状態が良好で、なおかつ内部空隙部に微生物の付着・生息が可能である。
本願発明に係るブロックを日光が進入する海水中に設置すると、海草類が多いに付着成長する。この時、該ブロックの表面にあるセラミック炭により海水中の窒素やリンの化合物を吸着し、微生物の活動によりそれらを栄養分として海藻類に供給する。また、該セラミック炭に含まれる各種ミネラルが溶出し海藻類の成長を促進する。その結果、安定した藻場を形成し、生物の増殖に適した環境を提供できる。
本願発明のブロックで増殖礁・藻礁を構築すれば、アワビ、サザエやウニ等の生育を早めて増産化できるとともに、海藻を餌とする甲殻類や魚類が蝟集し、ブロック間の空間が棲息場となることから、沿岸漁業の漁獲高も増え、その上、海水域の浄化などを図ることに寄与するものである。
本願発明のブロックは、強固に結合したセラミック炭を含有し、かつ連通した多くの空隙部を有するにもかかわらず、圧縮強度が高い特徴を有しているため、海中、水中において長期間浸漬されても、崩壊することがなく長期の使用に耐える。
また、それを製造するには、砕石等の粗骨材にセラミック炭入りのセメントペーストを混ぜ合わせて打設成形するだけでよいから、極めて容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、本発明で用いられる、連通した微細孔の多いセラミック炭は、その表面が、炭素細粒の表面がセラミックスでコーティングされた粒径５ｍｍ以下、吸水率５０〜８０重量％のものである。これは、特許第３０３７６８８号公報に記載されており、それにより製造されたものが好ましく使用される。
その製造は、可燃性有機物である有機質廃材１重量部とセラミック原料０．１〜０．３重量部の混合物を７００〜９５０℃で中性又は還元性雰囲気中でセラミック原料が素焼状の通気性を保持した状態に焼成して得られ、得られた製品はＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ2／ｇ以上のものである。
セラミック炭の具体的な製造は、例えば、ａ）可燃性有機物と、ｂ）粘結剤としての粘土鉱物とを、予め含水率が６０〜８０％になるように調整された上記可燃性有機物ａ）１００重量部に対して、上記粘土鉱物ｂ）１０〜３０重量部の比率にて混合を行い、上記可燃性有機物の表面に、上記粘土鉱物を均一に被覆した後、ロータリキルンを用いて６００〜９５０℃まで加熱して自己燃焼を生じさせ、その後、自己燃焼により焼成を行って焼成物を得た後、当該焼成物を粉砕及び整粒することにより行われ、製品は上記可燃性有機物の炭化により生じた炭素の表面にセラミックス層がコーティングされた多孔性構造を有し、炭素の含有割合が３０〜７０重量％で、セラミックスの含有割合が７０〜３０重量％で、ＢＥＴ法に従って算出された比表面積が５０ｍ2／ｇ以上で、９０％以上が２．５ｍｍ以下の粒径のものである。
【０００８】
本願発明で使用されるセラミック炭は、その物性が表１に示すごときものであり、表からみて、該セラミック炭は竹炭、木炭に比べ、軽く、また空隙率も多く、かつブレーン値からみて表面積が非常に広く、微細孔が多いことが解る。
また、水中におけるヨウ素吸着性能、メチレンブルー吸着性能、カラメル脱色性能において、竹炭、木炭の数倍の性能を有している。
【０００９】
【表１】
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そしてセラミック炭は、自身が有する吸着性能と微細孔内に付着する微生物の作用により、優れた水質浄化性能を有していると考えられる。
そしてまた、セラミック炭は、炭素粒の表面にセラミックが焼結状態で付着しているため、いわば表面の一部では炭素とセラミックが接着した状態となっており、よって炭素とセラミックは容易に剥離しない状態となっている。
したがって、後述するセメント水和硬化物とはセラミックを介して接着されるため、炭素粒がセメント水和硬化物から離れて剥落することがない。
【００１０】
次に、砕石等の粗骨材と、前記セラミック炭とセメントと水の混合物を混和すると、セメントと水との水和硬化物とセラミック炭で被覆されセラミック炭被覆粗骨材ができあがる。
この際、セメントと水との水和硬化物とセラミック炭からなる混合物の量を粗骨材量に比して少なく調整することにより、セラミック炭被覆粗骨材同士間に空隙部が形成され、図１に一部断面説明図を示すごとく、各セラミック炭被覆粗骨材Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・は前記セラミック炭１とセメントと水の混合物の水和硬化物２を介して点接触状態で結合されたものとなる。
その結果、連通した多くの空隙部４・・を有するものとなる。なお、３は砕石等の粗骨材である。
なお、本発明でいう点接触とは、図示の様な状態を意味し、例えば多数の粒体が枠内に充填された時に、粒同士が互いの表面の一部で接触する状態をいうので、完全球体であれば点接触であるが、粗骨材においては一部小さい面接触部を含むものである。
【００１１】
好ましい製造方法は、粗骨材７０〜８０重量％、セラミック炭３〜５重量％とセメント１０〜２０重量％と水３〜７重量％、混和剤０．５〜２．０重量％とからなる水硬性混合物を型枠内に投入して適宜形状のブロックに成形し、それを養生硬化する。その結果、空隙率が１５〜３０容積％、嵩比重が１．５〜２．１、圧縮強度が１０〜２５ＭＰａである連通した多くの空隙部を有するセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体を得る。
この際、粗骨材とセメントと水と混和剤は予め混合しておき、次いで該混合物にセラミック炭を添加して混練してから型枠に投入することも好ましい。
【実施例】
【００１２】
次に、本願発明のセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる藻礁用ブロックに係るセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体の配合、物性等の実施例について説明する。
まず、配合は下記のとおりである。
[使用材料]
セメント（Ｃ）：早強ポルトランドセメント、ρｃ＝３．１４
セラミック炭（Ｃｅ）：粒径１０μm〜２．５ｍｍ、ρｓ＝０．７５、
吸水率６２．５％、
粗骨材（Ｇ）：５号（１０ｍｍ〜２０ｍｍ）砕石、藤原町産石灰石、
ρＧ＝２．６８、
混和剤：増粘剤（粉体）、ρＰ＝２．９３、
【００１３】
[配合]：下記表２のとおりである。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
表２の配合の未硬化物の調製は、以下のようにして行った。
（１）粗骨材とセラミック炭とセメントと混和剤を用意する。
（２）前記（１）の混合物を空練り（３０秒間）する。
（３）前記（２）を完了したものに、給水し、さらに補正水を注水する。
なお、補正水は、配合の１／２を水と同時に投入し、その後練り混ぜ状況を確認しながら残部の１／２について必要量の投入を行う。なお、水の全添加量は３〜７重量％である。
（４）前記（３）を行ったものを、本練り（１８０秒間）する。
次いで、コンクリートの打設を以下のようにして行った。
（５）前記（４）の本練りを終えたものを、ホッパーからプレート上に投下して盛りつけ、プレートを振動機（型枠振動機）で１０秒間程度振動させて締め固めを行い、締め固めが収まった段階で、沈下した部分に前記本練り物を追加し、その表面に小型振動機の振動板をあてて平滑にして、セメント水和硬化物多孔質成形体の供試体を得る。
【００１６】
[セラミック炭入りポルトランドセメント水和硬化物多孔質成形体の基本物性]
前記のようにして得られたセラミック炭入りポルトランドセメント水和硬化物の基本物性は下記のとおりであった。
単位体積重量：１．８〜２．０ｔ／ｍ3
空隙率（連続空隙）：１５〜２０％
圧縮強度（材齢２８日）：１５〜２０Ｎ／ｍｍ2（１５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2）
図２にその斜視図を示す、本発明のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体をからなるブロックを、浅い海底に１０ヶ月間設置して海藻の繁殖状態を観察したところ、海藻の繁殖が著しいことが確認された。また、小さな魚介類が増殖していた。なお、図２に示す該ブロックは、Ｈ型形状のもので、左右の１．３ｍ×１．３ｍ×０．３ｍの各矩形体の間に０．４ｍ×０．７ｍ×１．３ｍの矩形体が架橋された形状のものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明に係るセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体よりなる増殖礁・藻礁用ブロックの一部断面説明図。
【図２】本願発明の実施例に係るＨ型形状のセラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体をからなる藻礁・増殖用用ブロックの斜視図。
【符号の説明】
【００１８】
１：セラミック炭、
２：セメントと水の混合物の水和硬化物、
３：粗骨材、
４：空隙部、
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３：セラミック炭被覆粗骨材、
【図１】
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【図２】
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