日本ヒートアイランド学会論文集 Vol.5 (2010)
Journal of Heat Island Institute International Vol.5 (2010)

学術論文

ヒートアイランド現象を抑制する多孔質保水煉瓦の基礎的特性
Basic Characteristics of Water Permeable/Retainable Porous Paving Bricksfor Controlling Urban Heat Island Phenomenon
横田耕三*1
Kozo Yokota*1*1

山地 豪*2
Tsuyoshi Yamaji*2

平野晋一*2Shinichi Hirano*2

香川県産業技術センター Kagawa Prefectural Industrial Technology Center*2
株式会社四国総合研究所 Shikoku Research Institute Inc.
Corresponding author: Kozo YOKOTA, yokota@itc.pref.kagawa.jp

ABSTRACTThe aim of this paper is the design of water permeable/retainable porous paving bricks for controlling the urban
heat island phenomenon. The model porous bricks, which had 22-43% open porosity and 0.4-50μm of average poresize, were prepared by sintering using cubic-shape fly-ash powders with very narrow particle size distributions.
Influence of pore sizes and porosities in the model bricks on water pump-up ability, coefficient of permeability, watervapor evaporation ability and evaporation cooling effect of the brick surface temperature were evaluated quantitatively.
The brick which had 33% or more of porosity and 4-30μm of average pore size was considered to be the most suitablefor water permeable/retainable porous paving bricks.
キーワード：ヒートアイランド，多孔質保水煉瓦，フライアッシュ，気孔率，気孔径
Key Words: Urban heat island, Water permeable/retainable porous paving brick, Fly-ash, Porosity, Pore size

によっては，温度低減効果の少ないものもある．一方，

１．はじめに雨量の多いときには速やかに地中に水分を供給する透水
ヒートアイランド現象は，都市部の気温がその郊外と比較して異常に高温となる現象であり，自動車やオフィ性が必要であるが，透水性と保水性は逆の関係にあり，両者のバランスが求められている．
保水煉瓦は様々な物性を有するものが提案されているが，ス等からの人工廃熱の増加，緑地や裸地等の減少による蒸発散効果の減少，熱容量の大きいコンクリートやアス

その能力および評価方法には曖昧な部分が多く，素地の物

ファルトによる太陽光の蓄熱，高層建築等による弱風化性が，透水性，揚水性および表面温度低減に及ぼす影響をなどが主な原因とされている (1) ．その改善策のひとつと定量的に評価した報告例は少ない．そこで本研究では，ヒして，舗道における透水・保水材料の施工による地表面ートアイランド現象を抑制する保水煉瓦の基礎的物性の構被覆の改善が検討されている．アスファルト舗装，コン築を目的に，石炭灰フライアッシュを使用した単一気孔径クリートブロックや焼成煉瓦等様々な透水・保水材料が分布を有する多孔体のモデル実験を検討した．石炭灰フラ(2)イアッシュは，石炭火力発電所等で微粉炭を燃焼したあとや路面温度低減効果に関する報告がなされている (3),(4) ．

集塵装置で回収される残渣粉末であり，球状粒子として知これらは，降雨等で含水後，水の蒸発潜熱により材料表られている．分級により粒子径及び粒子径分布を調整し，面温度が低下し，周辺気温も低下させるものである．一

様々な気孔径および比較的狭い単一気孔径分布を有するモ般に，保水煉瓦は，高気孔率で含水量が多い素材ほど温デル的なフライアッシュ多孔質保水煉瓦を作製することで，度低減効果が高く持続率も高いとされている．しかしな

多孔体の気孔径および気孔率が透水性，揚水性，蒸発速度

がら，気孔率が高いにもかかわらず，気孔形態や気孔径および表面温度低減に及ぼす影響を定量的に評価するとと提案されており，揚水性に優れる多孔質セラミックス- 40 -

もに，保水煉瓦設計における基礎的指針を考察した．

D:ブロックの厚さ(cm)
A:ブロックの面積(cm2)２．実験方法

揚水速度，ぬれ特性および揚水高さの測定は，浸透速度法(6)により行った．すなわち，角柱の試験体側面を樹脂で2.1

原料粉末及び多孔体の作製方法

シールし，底面からの自然吸水重量の経時変化を測定し，原料粉末は，四国電力火力発電所から排出される石炭灰フライアッシュを湿式ふるい法及びサイクロン式分級機

3.3 節の計算方法により算出した．なお，試験は水温 20℃の恒温槽中で実施した．

（ニッシンエンジニアリング製 TC-25N）を用いて分級したもので，メジアン径(D50) 1.0，2.4，11.0，20.0,多孔体表面の温度低減効果の測定は以下のように行った．

113μm

すなわち，多孔体の側面及び底面を樹脂でシールし，常圧の５種類とした．粒子径分布の測定はレーザー回折散乱法

下で十分含水させた後，温度及び湿度を制御した恒温槽中（マイクロトラック社製 HRA9320-X100）を用いて測定しで水分蒸発量及び表面温度の経時変化を測定した．表面温た．粒子径分布を図 1 に示す．いずれも対数正規分布を示

度は放射温度計を用い放射率 0.95 にて測定した．一般に，しており，十分に分級できていることがわかる．

保水ブロックの表面温度の経時変化を測定するには室温成形はプレス成形法により行った．粉体に対して PVA20℃の環境で赤外線ランプを使用し，照射強度を素地表面（信越化学工業製 SMR10HH）0.5%を溶解させた水溶液をの最高温度が 60℃になるように調整して行う試験が多く

水分が 10mass%になるように添加し，アイリッヒミキサ採用されている(3)．しかしながら，多孔体表面の色調が異ー（アイリッヒ社製 R02）で十分混合撹拌して顆粒とした． なると，光の反射率が異なり，表面温度に影響を及ぼすこ
約 700g を金型に充填し成形圧力 50MPa で加圧して約 110とが報告されている(4)．本研究では，フライアッシュ多孔×110×60mm 成形体を作製した．

体の表面色が焼成温度によって異なっており，多孔体の気焼成は大気雰囲気のもと昇温速度 100℃/hr，焼成温度850～1300℃

孔径及び気孔率が表面温度に及ぼす正味の影響を検討する

1hr 保持の条件で，多孔体の開気孔率が約目的で，実験は光の入らない恒温槽中で行った．なお，恒40%となるように焼成温度を調整して行った．得られた焼温槽における温度及び湿度の設定は，水分の蒸発速度が真結体の試料名を，使用した粒子径の小さいものから FB-1， 夏の日中のそれに相当するようにした．すなわち，真夏のFB-2，FB-10，FB-20, FB-100 とする．また，FB-10 につ

日中の太陽エネルギー密度を 1kW/m2 とし，蒸発面の表面いては，焼成温度を変え，気孔率の異なる試料も作製した

温度を 25℃とすると，水の蒸発潜熱は 2.44kJ/g であり，（FB-10-1～FB-10-4）．

水の蒸発速度は 2.46mg/min cm2 と算出される．本実験での恒温槽においては，この蒸発速度に相当する温度及び湿15Frequ ency [ ％ ]D 5 0 ( μ m)
10度はそれぞれ 40℃20%RH であった．また，恒温槽の条件◇ : 113△ : 20.0● : 11.0▽ : 2.4□ : 1.0を 50℃20%RH, 40℃30%RH として蒸発速度を変化させた
条件での実験も併せて行った．

500.1

11010 0Particle diameter D [μ m]３結果及び考察3.1

多孔体の物性及び微構造

表 1 に作製した多孔体の物性を，また，図 2 に多孔体の10 00

気孔径分布を示す．粉末の粒子径が小さいほど多孔体の平Fig.1 Particle size distributions of fly-ash powders

均気孔径は小さくなっており，平均気孔径は粉末の平均粒子径の 1/3～1/2 を示している．図 3 に微構造の例として

2.2

FB-10-1 焼結体を示すが，開気孔率が約 42%と高いため，多孔体の物性評価

多孔体の気孔率，吸水率は水を媒液としたアルキメデス法により測定した．気孔径の測定は，水銀圧入式ポロシメ

Table 1 Characteristics of porous bricks which have variousーターCARLO ERBA 製

average pore diameters and open porosities.

POROSIMETER

2000 およびMACROPORES UNIT120 を用いて行った．また，微構造の観察を SEM（日本電子社製 JSM-5600LV）で行った．
透水係数(k, cm/s)の測定は，ダルシー則に基づくインターロッキングブロックの透水試験(JASS7M-101) (5) により，水頭差(h=11cm)，任意の排水時間(t, s)における排水量(Q,cm3)を測定し次式により求めた．

k=DQ
hAt

(1)

- 41 -Sample
NO.
FB-1
FB-2
FB-10-1
FB-20
FB-100
FB-10-2
FB-10-3
FB-10-4

Average pore Open porosity water
Sinteringsaturation[%]
temperature diameter
absorption rate water
[μm]
[ ℃]

W 24 [%]

850
8501025
1200
13001150
1175
1200

0.43
1.06
3.89
6.8749.06
4.97
5.01
4.41

42.0
40.1
41.1
42.5
42.4
37.1
33.0
22.8

28.7
26.4
26.6
25.6
24.4
21.6
17.7
11.8

absorption rate
W s [%]
28.9
27.5
29.4
31.9
30.9
24.3
20.1
12.1

6

□ : F B -1 - 8 5 0dV/d lo g D p

5 ▽ : F B -2 - 8 5 0● : F B -1 0 - 1 0 2 5
4 △ : F B -2 0 - 1 2 0 0◇ : F B -1 0 0 -1 3 0 0321010 - 2

10 - 1

110 1

10 2

10 3

Pore diameter D p [ μ m]

Fig.2 Pore size distributions of various porous bricks which

Fig.3 A SEM photograph of the porous brick (FB-10-1)

have about 40% open porosity.
Table 2 Water pump-up ability, permeability and water vapor evaporation ability in various porous bricks
SampleNO.

Coefficient ofpermeabilityk [cm/s]

Penetration rateγcosθ[mN/m]

θ
[deg]

27.7
31.3

67.7
64.6

Effctive
Capillarywater content
height h [cm]W eff [%]

[g2/cm4・s (×102)][cm/s (×102)]

1.4×10-7

0.53
1.33

1.01
1.97

FB-10-1

4.9×10-5

2.54

3.24

15.4

77.816184.8

FB-20

1.7×10-4

3.66

4.31

11.980.7

70.5

82.2

FB-1
FB-2-2620
120051.5
66.3

FB-100

1.9×10-3

5.35

7.21

2.4

88.1

2.080.5

FB-10-2

4.6×10-5

2.35

3.21

13.8

79.1

114

80.3

FB-10-3

4.0×10-5

1.88

3.08

13.7

79.2

11176.0

FB-10-4

2.9×10-6

0.25

1.63

4.5

86.5

41.463.2

V =dl r 2 ΔP=dt8ηl球状粒子が粒子間にネックを形成した状態で結合している．
また，分級により粒子径調整しているため粒子径が比較的(2)揃った微構造であり，気孔径分布も狭い分布を示している． ここで，l は t 時間後に液体が多孔体を浸透した距離，r は多孔体の平均気孔半径，ηは液体の粘性係数である．浸透3.2

透水性現象が外圧Δp とぬれ効果によるものである場合，次式が

表 2 に透水係数の結果を示す．ほぼ同一の気孔率では，成立する(6)．

水材料としては比較的高い値であるが，透水性インターブ

2γ cosθ(3)+ Δpr
ここでθは接触角，γ は液体の表面張力であり，γcosθ

ロックで規定されている透水係数 1.0×10-2cm/s 以上の約はぬれの自由エネルギーとなる．(2), (3)式から次の関係が1/5 である．一方，FB-10 において，気孔率が小さくなる成り立つ．

気孔径が大きくなるとともに透水係数は大きく増加している．FB-100 において透水係数は 1.9×10-3cm/s であり，保ΔP =とともに透水係数は低下しているが，気孔率 33％以上はV =透水係数はあまり低下していない．なお，FB-1 は本実験の水頭差(h=11cm)では 24h 経過後も透水しなかった．

dlr 2 ⎛ 2γ cos θ⎞=+ Δp ⎟⎜dt 8ηl ⎝r⎠(4)

本研究における吸水試験は常圧下で実施したものであるか
らΔp=0 であり，t=0 のとき l=0 の境界条件のもとで(4)式3.3を積分すると(5)式となる(6)．

多孔体の揚水速度（吸水速度）および揚水高さ

図 4 に，各多孔体の単位面積当たりの吸水量の二乗

l2 =(W/S)2[g2/cm4]と吸水時間 t[s]の関係を示す．いずれの多孔rγ cosθt2η(5)体においても(W/S)2 は吸水時間とともに直線的に増加してところで，断面積 S の円柱多孔体で，t 時間後に浸透したいる．ほぼ同一の気孔率を有し異なる気孔径をもつ多孔体

液体の重量 W は次のように表される．

W = Slεpは，気孔径が大きくなるにしたがって直線の傾きが大きく(6)なっており，揚水速度が高くなっている．一方，ほぼ同一

ここで， ε は多孔体の気孔率， ρ は液体の密度であり，の気孔径で異なる気孔率を有する多孔体は気孔率が高くな(5), (6)式より次式を得ることができる．

るとともに揚水速度が高くなっている．

2

多孔体中を液体が浸透する速度 V は次式で表されると(6)仮定する ．

- 42 -⎛W ⎞2 2 rγ cosθt⎜ ⎟ =ε ρ2η⎝ s ⎠(7)

図 4 において，多孔体の単位面積当たりの吸水量(W/S)2 と1000吸水時間とは直線関係であり，直線の傾きは気孔率が高い(W/S) 2 ×10 2 [ g 2 / cm 4 ]ほど，また気孔半径が大きいほど大きくなっており，(7)式の関係を満たしている．傾きから算出した揚水速度を表2 に示す．また，透水係数と次元を揃えるため，(6)式を使って t 時間後に液体が多孔体を浸透した距離 l から求めた揚水速度 l/t も併せて示す．このときの t は多孔体中の気孔容積の 90%を水が満たした時間とした．FB-100 の揚水速度は速く FB-1 の約 7 倍になっていることがわかる．

□ :FB- 1▽ :FB- 2● :FB- 10- 1△ :FB- 20800 ◇ :FB- 100○ :FB- 10- 2＋ :FB- 10- 3◎ :FB- 10- 4600

4002003

次に，20℃における水の密度ρ=0.9982g/cm ，粘性係数
η=1.002mPas，表面張力γ=73.02mN/m であり，図 4 の直00100200300

Penetration time

線の傾きと(7)式から，各多孔体のぬれの自由エネルギーt400500[sec]γcosθ及び接触角θを算出することができる．一方，毛Fig.4 Dependence of square of the water penetration weight, W,細管張力による揚水高さ h は次式で表される．

per unit area, (W/S)2, on the penetration time, t, for various
porous bricks

2γ cosθh=gρr(8)
径により異なり，FB-10 及び FB-100 は約 0.07 であるが，2

ここで，g は重力加速度(9.8m/s )である．(7)式から算出しFB-2 は約 0.12，FB-1 は約 0.17 となっており，気孔径が小たぬれの自由エネルギーγcosθを(8)式に代入すると，各さくなるにしたがって高くなっている．

多孔体の揚水高さ h を計算により見積もることができる．

次に FB-10 について，気孔率を変えた試料，及び温度これらの計算結果を表 2 に併せて示す．気孔径が大きくなと湿度の雰囲気を変えた条件での表面温度への影響を図るにしたがって，ぬれの自由エネルギーは小さく，接触角5(b)に示す．気孔率が小さくなるとともに多孔体の表面温は大きくなる傾向がある．また，同一の気孔径では気孔率度が一定となる含水率の範囲が短くなるが，表面温度が上の低下とともに，ぬれの自由エネルギーは小さく，接触角昇し始める含水率は気孔率に依らずほぼ一定である．

は大きくなっている．これは，焼成温度の違いにより気孔一方，乾燥雰囲気を変えた場合，表面温度が一定となるの表面状態が異なることなどが一因と考えられる．また，

温度は，40℃30%RH では約 28℃，50℃20%RH では約 32

一般的に，酸化物系セラミックスの接触角は低い値を示す
S u rface temperat u re T [℃ ]が，本実験ではいずれも 60 度以上の大きな値を示している．これは，気孔の形態，すなわち，多孔体中の気孔は一次元的に配向した貫通気孔(2)ではなく入り組んだ状態であり，かつ，気孔径分布を有することが見かけ上接触角を大きくしているものと推察される．
揚水高さは，気孔径が小さくなるとともに増加している．
ぬれ性や毛細管張力から算出した値であるから実際の揚水高さとは若干異なる．事実，FB-100 は 100mm 高さの試験

50454035250.25

気孔径分布が影響しており，平均気孔径より小さな孔が存

0.20
0.150.10
Water absorption w [-]0.050.00

0.050.00

50
Surface tem perature T [ ℃]在するためである．しかし，これ以上平均気孔径が大きくなると舗道用煉瓦の一般的な厚みである 60mm 高さの吸い上げが困難になるものと推察される．
3.4(a)

30200.30

体上部まで水を吸い上げることが可能であった．これは，□ : F B -1
▽ : F B -2● : F B -1 0 - 1△ : F B -2 0
◇ : F B -1 0 0

水分蒸発量及び表面温度

図 5 は多孔体を十分含水させた後，恒温槽中での多孔体の含水率と表面温度を時系列でプロットしたものである．
図 5(a)にほぼ同一の気孔率を有し種々の気孔径を有する

454035の高い領域においては表面温度が約 25～27℃の一定に抑(b )3025200.30

多孔体の含水率と表面温度の関係を示す．いずれも含水率● :F B-1 0 -1 -4 0 ℃ 2 0% RH○ :F B-1 0 -2 -4 0 ℃ 2 0% RH＋ :F B-1 0 -3 -4 0 ℃ 2 0% RH◎ :F B-1 0 -4 -4 0 ℃ 2 0% RH■ :F B-1 0 -1 -5 0 ℃ 2 0% RH▲ :F B-1 0 -1 -4 0 ℃ 3 0% RH

0.25

0.20
0.15
0.10
Water absorption w [-]えられており，多孔体中の水分の蒸発潜熱が多孔体の表面

Fig.5 Relationship between surface temperature and water

温度低下に有効に作用していることがわかる．一方，表面

absorption for various bricks. (a) Effect of average pore size (b)

温度を一定に保つことができる最低含水率は多孔体の気孔Effect of porosity and drying condition.

- 43 -3. 0

0.2 0(a)
0.1 5

2. 0
□ : F B -1
▽ : F B -2
● : F B -1 0 - 1△ : F B -2 0◇ : F B -1 0 0

1. 5
1. 0
0. 5
0. 0
0.00

-( 1/A) ( d W /d t ) [m g/cm 2 m in ]Wc [ - ]

2. 5

0.05

0.10
0.15
Water absorption

0.20w [-]

0.25

0.30

0.0 0
0.1

11010 0Average p ore diameter D p [ μ m]

3. 5
3. 0

0.1 0
0.0 5

Fig.7 Relationship between critical water content and average(b )pore diameter for various porous bricks.

2. 5
2. 0

Decreas in g T em p eratu re [℃]/℃-( 1/A) ( d W /d t ) [m g/cm 2 m in ]

3. 5

1. 5
1. 0
0. 5
0. 0
0.00

0.05

● :FB-10-1-40 ℃ 20%RH○ :FB-10-2-40 ℃ 20%RH＋ :FB10-3-40 ℃ 20%RH◎ :FB-10-4-40 ℃ 20%RH■ :FB-10-1-50 ℃ 20%RH▲ :FB-10-1-40 ℃ 30%RH

0.10
0.15
Water absorption

0.20w [-]

0.25

0.30

Fig.6 Relationship between water evaporation rate and water
absorption for various bricks. (a) Effect of average pore size (b)Effect of porosity and drying condition.

201510□ : F B -1
▽ : F B -2
● : F B -1 0
△ : F B -2 0
◇ : F B -1 0 0○ :F B-1 0 -2
＋ :F B-1 0 -3
◎ :F B-1 0 -4
▲ :F B-1 0 -4 0 ℃ 3 0 % RH
■ :F B-1 0 -5 0 ℃ 2 0 % RH

500.0

0.5

1.0
1.5
2.0
[mg/cm-( 1/A) ( d W /d t ) mg/cm22min]
m in

2.5

3.0℃と高くなっている．ただし，設定温度からの温度低減効

Fig.8 Relationship between amount of surface temperature

果は 50℃20%RH が約 18℃と最も大きく，次いで 40℃

reduction and water evaporation rate for various porous bricks.

20%RH であった．これは，温度が高く湿度が低い条件で蒸発潜熱，ht 熱伝達係数，kH 物質移動係数である．式(9)は多孔体からの水分の蒸発量が多いためである．
次に，各多孔体における含水率と多孔体表面からの水分によると定率乾燥速度 R は湿り材料の物性には関係なく，蒸発速度との関係，すなわち乾燥特性曲線を図 6 に示す．

湿度，温度，熱伝導係数など外的要因により決定される(7)．

多孔体の表面温度が一定となった含水率の領域では，いず

図 6 の乾燥特性曲線において，同一の乾燥雰囲気においてれの多孔体及び雰囲気においても蒸発速度が一定となっては，いずれの多孔体も定率乾燥期間の乾燥速度はほぼ一定いる．多孔体の気孔径及び気孔率に依らず，同一雰囲気でであり，(9)式を満足している．一方，乾燥速度が低下しは，多孔体の表面温度が一定となった含水率の範囲では，始める限界含水率は材料特性に影響を受ける(7)．ここで，水の蒸発速度はほぼ一定である．しかしながら，気孔径が限界含水率(Wc)とは定率乾燥期間から減率乾燥期間（乾燥小さくなるとともに蒸発速度が低下し始める含水率は高含速度が低下する期間）へ移行するときの含水率であり，こ水率側にシフトしている．一方，雰囲気においても水分蒸の含水率を境に材料の表面温度が上昇する．乾燥条件

発速度は異なり，FB-10 で 50℃20%RH の条件では，最大40℃20%RH における限界含水率と平均気孔径の関係を図2

約 3.0mg/cm min の蒸発速度が認められ，多孔体表面の温7 に示す．気孔径が大きくなるにしたがって限界含水率は度低下が最も大きくなった原因と考えられる．

小さくなっている．ただし，気孔径が約 4μm 以上におい

一般に初期含水率の高い湿り材料の乾燥は表面温度が一て限界含水率は一定となっている．

定となる定率乾燥期間が存在する．これは初期含水率の高図 8 に多孔体表面からの水分蒸発速度と表面温度低下量

い湿り材料を乾燥すると，乾燥は表面から起こり，内部かについて示す．種々の多孔体において両者の関係を同一グ

ら表面に水分が移動し，表面が常に湿った状態で乾燥するラフ上にプロットしているが，両者には相関関係が認めら(7)ためである．定率乾燥速度 R は次式のように表される ． れ，多孔体の表面温度低下量は多孔体の水分蒸発速度により決定されることがわかる．

R=−h (T −T W )1 dW= k H (H W − H ) = − t
A dt
JW

これらのことから，保水材料は，湿り状態の高含水率状(9)態から水分を放出して乾燥していく際には，できるだけ低い含水率まで蒸発速度が低下することなく自身のもつ水分

ここで Hw 温度 Tw における飽和湿度，Jw 温度 Tw におけるを有効に気化熱に変換できる限界含水率の低い材料が温度- 44 -

10 12Capill ar y height

各多孔体の蒸発速度が 0.5mg/cm min 以下になるときの含水率を求め，飽和含水率との差を温度低減に有効に作用する含水量として，飽和含水率に対する割合を算出し，これを有効含水率(Weff)と定義した．その結果を表 2 に併せて示す．FB-10-1, FB-20, FB-100 は有効含水率が 80%以上と高く，温度低減に寄与する孔の割合が高いことがわかる．

110 - 110 - 210 - 3

一方，気孔径の小さな FB-1 及び FB-2 は有効含水率が低

10 1

10 - 3● h○ p◇ k◆ We ff

110 - 410 - 110 - 510 - 210 - 6

10 - 30.1

110 - 7100

101009080706050

Effec tive w ater c onte nt W e f f [% ]h下となり，温度低減効果はあまり認められない．そこで，

10 - 2k [ c m/ s][m ]0.5mg/cm min 以下になると材料表面温度の低下は 5℃以10 2Penet ration r ate p [ cm / s]

10 22Coeffi ci ent of perme abi lity

低減効果に優れると考えられる．図 8 から蒸発速度がく，温度低減に作用しない孔の割合が高くなっている．まAverage po r e dia m e ter D p [ μ m ]た，ほぼ同一の気孔径を有し異なる気孔率の多孔体(FB-Fig.9 Change in capillary height, penetration rate, coefficient of10-2～-4)は気孔率が小さくなるとともに，有効含水率が低permeability and effective water content for average pore

下している．これは，前者については，気孔径が小さく多diameter.

C a pill a r y height４h

れる．
考察
ヒートアイランド現象を抑制する保水煉瓦に求められている特性は，まず，十分な保水容量が確保されていること，次いで，晴天が続いた際に路面表面温度低減を持続させる

10 1
110 - 110 - 210 - 3

ため，地中水分を吸引する揚水力が必要である．揚水力に10 1

10 - 2● h○ p◇ k◆ Weff

10 - 3110 - 410 - 110 - 510 - 210 - 6

10 - 3102030Open po r o s ity

は揚水高さと揚水速度がある．一方，雨量の多いときには

40

10 - 7501009080706050

Effe ctive w a te r content W e f f [% ][m ]たことによる気孔形状の変化に起因しているものと推察さ

10 2
Penet ration r ate p [ cm / s]

10 2

Coe ffi ci ent of perme abi lity者については，水を保持できる量が少なく，焼結が進行し

k [ c m/ s]

孔体内部から表面への水の移動速度が遅いためであり，後[% ]速やかに地中に水分を供給することができる透水性もある

Fig.10 Change in capillary height, penetration rate, coefficient of程度必要である．また，表面温度低減に寄与する孔の割合

permeability and effective water content for open porosity.

を多くし，水を表面より効率よく蒸発させることができる高い有効含水率が要求される．

５結言

本研究では，比較的狭い単一気孔径分布を有する多孔体の保水煉瓦としての上記性能を検証した．気孔率約 40%

ヒートアイランド現象を抑制する保水煉瓦設計におけるの多孔体において，気孔径と揚水高さ，揚水速度，透水係基礎的物性の構築を目的に，石炭灰フライアッシュを使用数および有効含水率の関係を図 9 に示す．まず，前節の有したモデル的な多孔体を作製し，多孔体の気孔径及び気孔効含水率から気孔径 4μm 以上である必要がある．また，率が，揚水性，透水性及び表面温度低減に及ぼす影響を定

一般に舗道用煉瓦の厚みは 60mm が多く，最低この揚水量的に評価した．

高さを確保するには，気孔径分布の影響はあるが，気孔径ヒートアイランド現象を抑制するのに適切な保水煉瓦は30μm 以下にする必要がある．したがって，気孔径は 4～保水量が大きく，揚水速度と揚水高さおよび透水係数のバ30μm が良く，この範囲の中で揚水速度と透水係数をでランスが良く，有効含水率が高いものが良い．本実験におきるだけ高くすることが望ましい．一方，気孔率と揚水高ける単一気孔径分布を有する保水煉瓦においては，気孔率さ，揚水速度，透水係数および有効含水率の関係を図 1033%以上，気孔径 4～30μm に制御することで，保水煉瓦に示す．気孔率が小さくなるとともに，いずれの値も小さの水の出入りに関する総合的な能力が高く，ヒートアイラくなるが，気孔率 33～41%ではそれらの低下量は少なく， ンド現象抑制に寄与できる建材になり得るものと推察され
気孔率 33%以下になると，透水係数の低下が著しい．気た．

効率を高くしすぎると素地の強度低下が懸念されるが，大幅な強度低下がない範囲において，気孔率 33％以上にす参考文献

るのが望ましい．以上のことから，気孔率 33%以上，気(1) ヒートアイランド対策大綱，ヒートアイランド対策関

孔径 4～30μm に設定することで保水煉瓦の水の出入りに関する総合的な能力が高くなり，ヒートアイランド現象抑係府省連絡会議(2004)(2) 岡田清，亀島欣一，中島章，Chengala D.Madhusoodana,制に寄与できる建材になり得るものと思われる．

高揚水性レンコン型多孔質セラミック材料の作製とそ- 45 -

の蒸発冷却効果，日本ヒートアイランド学会論文集，(5) 建築工事標準仕様書・同解説 JASS 7 メーソンリー工事日本建築学会編，改訂 2 版 2 刷(2001)，丸善Vol.2 (2007)，pp.1-5(3) 黒岩義仁，佐々木昌実，安田雅一，川畑耕一，ヒート(6) 小石真純，角田光雄，粉体の表面化学(1978)，日刊工アイランド現象抑制に貢献する透水型保水性ブロック，セメント・コンクリート，No.729，Nov. (2007)，pp.59-63

業新聞社(7) 中村正秋，立元雄治，初歩から学ぶ乾燥技術(2007)，(4) 永井茂，青木清隆，大山和重，保水性ブロックの温度

工業調査会

低減効果について，舗装，42-1 (2007)，pp.19-24(Received February 25, 2010, Accepted June 25, 2010)- 46 -