(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窯業原料の精製する工程で発生するキラを原料として造られた敷き砂上に敷設される保水性ブロックであって、ブロック内の水を貯留する保水量が０．２５ｇ／ｃｍ３以上あり、かつ、所定の試験装置で３０分の吸水量が３ｍｍ以上であるようにフィルタープレスから排出されるケーキ状のキラをそのまま原料とし、必要に応じ、粘土、砂やシャモットを配合して所定の直方体に成形して焼成し、さらに、該ブロック内の水分の蒸発を抑制するため、保水性ブロック表面に、水蒸気を通す細孔を有する１ｍｍ厚以下の釉薬層を設けたもので、該所定の試験装置は、敷き砂からの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、同３０ｍｍ厚の敷き砂の入った上部容器２個を積み重ね、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、ブロックの敷き砂からの吸水量を測定するものであることを特徴とする保水性ブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、敷き砂上に敷設される保水性ブロックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市のヒートアイランド現象を防止するため、保水性ブロックとして、コンクリート製のインターロッキングブロック（以下ＩＬＢと称する）が知られている。
これは、ブロック中に貯えた水を、ブロック表面を通じ蒸発させて、舗装面の温度を下げるものであるが、保水量は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）程度であり、蒸発持続時間が少ない。このため、給水管やスプリンクラーなどによる水の人為的供給を必要としている。
【０００３】
そこで、発明者等は、保水量を向上させるため、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（特許文献１，２）。
微細な粉体の焼成品は、本体内に細い多数の毛細管を形成し、貯水能力は大きく、その保水量は０．２０〜０．２５ｇ／ｃｍ３ある。
適当な砕石、敷き砂を使って、このブロックを敷設した舗装面は、夏季、降雨後晴天が４４日続いても、ブロック表面は湿ったままの状態を保つ効果が得られた。
【０００４】
保水性の評価は、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を要求している。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。
【０００５】
保水性ブロックの評価は、夏季、敷設したブロックの表面温度を測定し、無吸水のブロックとの温度差（＝温度低減効果）で求められるが、夏季しか評価できず通年評価できる確立された試験方法が無い。また、この効果とＪＩＳの基準との関連性も不明確である。
【０００６】
削除
【０００７】
削除
【０００８】
削除
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実用新案登録第３１９２２５２号公報
【特許文献２】実用新案登録第３２０２６７２号公報
【００１０】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。また、発明者等が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、夏季、降雨後晴天が４日続いても、ブロック敷設の下部からの吸水能力により、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、表面温度は低くなる。しかしながら、水の人為的供給をなくするには至らない。
【００１２】
本発明は、上記の点に鑑み、保水量が多く（０．２５ｇ／ｃｍ３以上）かつ、敷き砂からの吸水量が十分でブロックの表面ができるだけ湿った状態で表面からの蒸発がより長く（夏季雨後１０日程度）続き、水の人為的供給を必要としない保水性ブロックを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の保水性ブロックは、窯業原料の精製する工程で発生するキラを原料として造られた敷き砂上に敷設される保水性ブロックであって、ブロック内の水を貯留する保水量が０．２５ｇ／ｃｍ３以上あり、かつ、所定の試験装置で３０分の吸水量が３ｍｍ以上であるようにフィルタープレスから排出されるケーキ状のキラをそのまま原料とし、必要に応じ、粘土、砂やシャモットを配合して所定の直方体に成形して焼成し、さらに、該ブロック内の水分の蒸発を抑制するため、保水性ブロック表面に、水蒸気を通す細孔を有する１ｍｍ厚以下の釉薬層を設けたもので、該所定の試験装置は、敷き砂からの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、同３０ｍｍ厚の敷き砂の入った上部容器２個を積み重ね、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、ブロックの敷き砂からの吸水量を測定するものであることを特徴としている。
【００１４】
敷き砂上に敷設される保水性ブロックが、表面からの水の蒸発によってその表面の温度低減効果を所望の期間長引かせるには、０．２５ｇ／ｃｍ３以上あり、かつ、所定の試験装置で３０分の吸水量が３ｍｍ以上であることが必要である。
敷き砂からの吸水は、表面の蒸発量と関係し、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。本発明では、毛細管径ではなく、これと連動する性状で特定したものである。
【００１５】
フリーの水からの吸水と、敷き砂の水からの吸水で結果は異なるが、いずれも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、所定の毛細管吸水試験装置で敷き砂からの３０分の吸水量を尺度として３ｍｍ以上としたのである。
【００１６】
発明者等は、表面の温度低減効果を長引かせるため、種々の保水性ブロックを造り実験を行ったが、吸水量を多くするには、保水量を多くし毛細管径を細くすることである。
これを満足するブロックの製法は、キラを造粒して成形する従来の製法ではなく、珪砂や長石の精製過程で、フィルタープレスからケーキ状で排出されるキラをそのまま使う新規の製法とした。この方が、毛細管径が小さくなり、コストも安くできることがわかった。なお、毛細管が細くなりすぎると、３０分の吸水量が小さくなるので、このような時は、シャモット等を配合して調整することが有効である。原料中２割程度配合する。逆に３０分の吸水量が多い場合は、蒸発が多くなるので、表面に蒸発を抑える釉薬層などを設けて調整するとよい。
【００１７】
所定の毛細管吸水試験装置は、図２、３に示すように、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１と、同３０ｍｍ厚の敷き砂の入った上部容器２を積み重ね、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の水中とを連結する木綿地布の吸水帯５により、敷き砂４に水分を供給するとともに、毛管吸水で供給された敷き砂４中の水をブロックに吸水させ、ブロックの重量の変化で、ブロックの敷き砂からの吸水量を測定するものである。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たものである。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。さらに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。敷き砂は粒径４．７５ｍｍ以下、７５μｍ篩通過量５％以下の砂である。
【００１８】
この毛細管吸水試験装置で、敷き砂からの吸水の程度を測定した。結果、図４および図５のようなグラフを得ることができ、吸水時間と吸水量の関係が明確となった。敷き砂からの吸水性状は次の様であった。
（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、毛細管径が太いもので、変わらないものは細いものである 。
（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。発明者の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。ブロックの管径が太い物は界面の移動が律速になり、吸水速度は遅くなる、遅ければブロック内の移動速度も遅くなる。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。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。ブロックの種類と吸水開始後３０分間の吸水量（ｍｍ）を図６の表に示す。ブロックの種類によって、差があることが分かる。
【００１９】
敷き砂からの吸水速度（時間当たりの吸水量）は、どの程度必要かを示したのが図７である。図７は、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、蒸発量が多い程、温度低減効果も大きくなるかどうか調べたものである。なお、図中単体１、２４、３９とあるのはブロックの種類である。
先に示した敷き砂からの吸水試験方法で吸水した後、更にブロック側面と露出している敷き砂表面をアルミテープで覆い（図１０）、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月の実験である。実験例の図７は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以上は必要であり、またそれ以上は多く蒸発しても効果は変わらない。この毛細管吸水試験装置は、このように蒸発量の測定もできる。
【００２０】
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。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ことができる。
【００２１】
即ちブロック表面近くの水の移動量は、敷き砂からの吸水量が吸水時間と関数関係、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）にある。図５に示すように吸水量は吸水時間の平方根と比例関係にある。このことは水からの吸水では、既に知られており、敷き砂からでも考案者のブロックもこの関係にあることが分かったので、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ことができ、これを基準とすることもできる。なお表面近傍の移動速度（表面流量）はブロック厚さが同じであれば、３０分の吸水量の二乗に比例し、保水量に反比例する。
【００２２】
この試験装置で測定した３０分の吸水量ｍｍ（量）と実際に敷設したブロックの温度低減効果の結果を図８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、保水量が少ないこと、毛細管径が太いので蒸発が早いことによる。また、図９及び図１０のグラフでも同様のことがわかる。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の試験方法による値である。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）との温度差である。マイナスの値が大きい程効果は大である。
【００２３】
３０分の吸水量は、吸水する水量の多寡を表している。よって毛細管径の大小と共に、保水量＝毛細管の空隙量が影響する。管径が同じなら、毛細管の本数が多い方が３０分の吸水量は多くなる。発明者の従来品の保水量は０．２０〜０．２５ｇ／ｃｍ３であるが、これを０．２５ｇ／ｃｍ３以上に上げるべきである。保水量が増すと、３０分の吸水量が増し、これに連動するブロック表面の流量が増す。必要以上の蒸発が起ったとしても、これは表面の釉薬等で調整できるから、温度低減効果を長引かせることが出来る。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明は、ブロック内の保水量が０．２５ｇ／ｃｍ３以上あり、かつ、所定の試験装置で３０分の吸水量が３ｍｍ以上であるようにフィルタープレスから排出されるケーキ状のキラを原料とし、必要に応じ、粘土、砂やシャモットを配合して所定の直方体に成形して焼成し、保水性ブロック表面に、水蒸気を通す細孔を有する１ｍｍ厚以下の釉薬層を設けたので、ブロック内の水の移動速度は蒸発速度に優り、貯水量が増し、敷き砂以下の水の吸水性能が増し、表面の釉薬層で蒸発がコントロールされ、ブロック表面の温度低減効果は充分有するものとなった。
【００２５】
また、敷き砂からの吸水開始後３０分間の吸水量で、ブロック表面近傍での水の移動速度が推定でき、夏季の蒸発量から必要となる表面近傍での移動速度を得るために必要な、敷き砂からの吸水開始後３０分の吸水量を求めることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（出願時の段落［００３０］〜段落［００３３］）
次に、本発明の保水性ブロックの実施の形態を説明する。
保水性ブロックは、窯業原料の精製する工程でフィルタープレスから排出されるケーキ状のキラをそのまま原料とし、必要に応じ、粘土、砂やシャモットを配合して所定の直方体に成形して焼成することにより製造する。
次に、図２および図３に示す毛細管給水試験装置Ａで、吸水開始から３０分の吸水量が３ｍｍ以上であるか確認する。
すなわち、水の入っている下部容器と、同３０ｍｍ厚の敷き砂の入った上部容器２個を積み重ね、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、ブロックの敷き砂からの吸水量を測定する。
なお、敷き砂は粒径４．７５ｍｍ以下、７５μｍ篩通過量５％以下の砂である。
３０分の吸水量が３ｍｍ未満の場合は、所望の効果が得られず、３０分の吸水量が３ｍｍ以上を大きく上回ると、水の移動速度、蒸発量が増し、効果は大きくなるが、必要以上の蒸発量は必要なく（図７）、効果は長続きさせるためには、その調整が必要となる。
この調整は原料（キラ）を、粘土、砂やシャモットを配合したり、焼成温度を変える。
ブロック内の水を貯留する保水量が０．２５ｇ／ｃｍ３以上あり、かつ、所定の毛細管吸水量試験装置で３０分の吸水量が３ｍｍ以上である保水性ブロックを従来品と比較すると（２０１６年夏季、３４ｍｍの降雨後の測定）、図９に示すごとくであった。
これによれば、従来の保水性コンクリート製品では、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）、発明者の開発した従来の保水性ブロック（図中モイストペーブ従来）は、７日経過後効果は減少するものの、実施の形態のもの（図中の施釉モイストペーブ）は、１０日程度は効果持続する。
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による。また施釉面は汚れ防止の効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の保水ブロックの顕微鏡写真である。
【図２】本発明を実施するための構成を示す斜視図である。
【図３】本発明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４】本発明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５】本発明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６】本発明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７】本発明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８】本発明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９】本発明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本願発明品である。
【図１０】本発明を蒸発量測定に使う場合の構成断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
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】
0006854624.tif 000002
【図２】
0006854624.tif 000003
【図３】
0006854624.tif 000004
【図４】
0006854624.tif 000005
【図５】
0006854624.tif 000006
【図６】
0006854624.tif 000007
【図７】
0006854624.tif 000008
【図８】
0006854624.tif 000009
【図９】
0006854624.tif 000010
【図１０】
0006854624.tif 000011