JP2006083523A - Block structure and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面からの水分蒸発を利用してその表面の温度上昇を抑制するようにしたブロック構造体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a block structure and a method for manufacturing the same, in which moisture rise from the surface is used to suppress the temperature rise of the surface.
従来、光触媒物質である酸化チタン（酸化チタンの一種として、例えば二酸化チタンが挙げられる）をブロック構造体に保持させることによって、自動車から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を分解する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、セメント、酸化チタン粉末及び砂からなる混練物をコンクリート基材と組み合わせてブロック構造体とすることにより、酸化チタンの触媒性能を損なわずに効率よくＮＯｘを除去する技術が開示されている。特許文献２には、セメントをバインダとして粒子径の大きな骨材同士を接合し、該骨材間の空隙が連通孔により表面まで開口したコンクリートブロックを形成するとともに、前記コンクリートブロックの表層付近の骨材間に形成された空隙に光触媒として機能するＮＯｘ除去用の酸化チタンを保持させる技術が開示されている。特許文献３には、コンクリートの混練時に酸化チタンの粉末を添加することによって、コンクリート中に酸化チタンの粉末を添加する技術が開示されている。 Conventionally, NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas exhausted from automobiles is obtained by holding a titanium oxide (a type of titanium oxide, for example, titanium dioxide) as a photocatalytic substance in a block structure. Various techniques for decomposing have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for efficiently removing NOx without impairing the catalytic performance of titanium oxide by combining a kneaded material made of cement, titanium oxide powder and sand with a concrete base material to form a block structure. Is disclosed. In Patent Document 2, aggregates having a large particle diameter are joined together using cement as a binder, and a concrete block is formed in which gaps between the aggregates are opened to the surface by communication holes, and bone near the surface layer of the concrete block is formed. A technique for holding titanium oxide for removing NOx functioning as a photocatalyst in a gap formed between materials is disclosed. Patent Document 3 discloses a technique of adding titanium oxide powder into concrete by adding titanium oxide powder during concrete kneading.
また、近年、都市環境問題の一つとして、熱帯夜日数の増加に代表されるヒートアイランド現象があげられ、これは人間の活動に伴う排熱の増加、建造物による大気循環の遮断等の原因によると考えられているが、地表面が舗装などで覆われていることにより、本来の自然と異なった水収支が行われていることも一因であるとされている。都市の熱環境問題を緩和するためには、舗装の路面温度上昇を抑制することが有効であると考えられ、舗装の路面温度上昇を抑制するためには、日射時に水分が気化し舗装体から気化熱を奪う機能を付与することが効果的であると考えられる。 In recent years, one of the urban environmental problems is the heat island phenomenon, which is represented by an increase in the number of tropical nights. This is due to the increase in exhaust heat caused by human activities and the blockage of atmospheric circulation by buildings. It is thought that this is partly due to the fact that the water balance is different from that of the natural environment due to the ground surface being covered with pavement. In order to alleviate urban thermal environment problems, it is considered effective to suppress the increase in pavement road surface temperature. It is considered to be effective to add a function to take away the heat of vaporization.
光触媒物質である酸化チタン（例えば二酸化チタン）をコンクリートに保持させるためには、上述したように、コンクリートブロックの表面に酸化チタンのスラリーを吹き付ける、あるいは、未硬化のコンクリート中に酸化チタンを直接添加するなどの方法をとることができる。このうち、後者の方法を用いた場合には、コンクリートマトリックス中に酸化チタンの粉末を分散させることができるので、コンクリートブロックの表面部が摩滅した場合であっても、酸化チタンが露出した表面が新しく現れるので触媒機能が低下しないという利点を得ることができる。
しかしながら、酸化チタンの粉末は水中で凝集することが知られており（酸化チタンの微粒子が電荷によって引き合うためである）、未硬化のコンクリート中に均一に分散させることが極めて困難である。酸化チタンの粉末がコンクリート中に均一に分散しない場合には、コンクリートブロックの表面に露出する酸化チタンの量が一定とならず、安定したＮＯｘ分解性能が得られないだけでなく、コンクリートの組織内部における物理的強度が一定にならなくなるおそれがある。また、要求されるＮＯｘ分解性能を有するコンクリートを製造するために、コンクリートに添加する酸化チタンの量が多くなってしまう（均一に分散していないので、酸化チタンを多めに添加する必要があるためである）。この場合、酸化チタンは高価な材料であるので、コンクリートの製造コストが高くなるという経済上の問題も生ずることとなる。
In order to hold titanium oxide (eg, titanium dioxide), which is a photocatalytic substance, on concrete, as described above, titanium oxide slurry is sprayed onto the surface of the concrete block, or titanium oxide is directly added to uncured concrete. You can take a method such as. Among these, when the latter method is used, since the titanium oxide powder can be dispersed in the concrete matrix, even when the surface portion of the concrete block is worn, the surface where the titanium oxide is exposed is obtained. Since it appears newly, the advantage that the catalyst function does not deteriorate can be obtained.
However, titanium oxide powder is known to agglomerate in water (because the fine particles of titanium oxide attract each other by electric charge), and it is extremely difficult to uniformly disperse it in uncured concrete. If the titanium oxide powder is not uniformly dispersed in the concrete, the amount of titanium oxide exposed on the surface of the concrete block is not constant, and not only stable NOx decomposition performance is obtained, but also inside the concrete structure There is a risk that the physical strength of the material will not be constant. Moreover, in order to produce concrete having the required NOx decomposition performance, the amount of titanium oxide added to the concrete increases (since it is not uniformly dispersed, it is necessary to add a large amount of titanium oxide). Is). In this case, since titanium oxide is an expensive material, there is an economic problem that the manufacturing cost of concrete increases.
さらにまた、ヒートアイランド現象の抑制のためには、舗装表面への水分の揚水能力が高く、気化熱を奪うことによって舗装表面の温度をさらに低下させることのできるブロック構造体（例えば、舗装用ブロック）の開発が強く望まれている。 Furthermore, in order to suppress the heat island phenomenon, a block structure (for example, a paving block) that has a high water pumping capacity to the pavement surface and can further reduce the temperature of the pavement surface by taking away the heat of vaporization. Development of is strongly desired.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コンクリート中に酸化チタンを均一に添加することによって、ＮＯｘ分解性能が安定的に発揮されるとともに、安価に製造することができるブロック構造体を提供することを目的とする。また、表面への揚水能力が高く、ヒートアイランド現象を効果的に抑止することのできるブロック構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem. By uniformly adding titanium oxide to concrete, the NOx decomposition performance is stably exhibited, and the block can be manufactured at low cost. An object is to provide a structure. It is another object of the present invention to provide a block structure that has a high pumping capacity to the surface and can effectively suppress the heat island phenomenon.
上記課題を解決するために、以下の（１）〜（１１）に記載した発明が構成される。
（１）少なくとも一部が、コンクリートと、骨材類と、酸化チタンと水とコンクリート用化学混和剤を混合してなる酸化チタンスラリーと、を混合してなる材料により形成されていることを特徴とするブロック構造体。
（２）内部に空隙を有して揚水機能を備える基層部の上面に対して、透水機能を備える表層部が積層されてなるブロック構造体であって、前記表層部が、コンクリートと、骨材類と、酸化チタンと水とコンクリート用化学混和剤を混合してなる酸化チタンスラリーと、を混合してなる材料により形成されていることを特徴とするブロック構造体。
（３）コンクリート用化学混和剤は、コンクリート用減水剤であることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載のブロック構造体。
（４）酸化チタンは、アパタイトで被覆されている酸化チタンの微粒子であることを特徴とする、上記（１）から（３）のうちいずれか１項に記載のブロック構造体。
（５）コンクリートと、骨材類と、酸化チタンと水とコンクリート用化学混和剤とを混合してなる酸化チタンスラリーと、を混合する工程を有するブロック構造体の製造方法。
（６）内部に空隙を有して揚水機能を備える基層部の上面に対して、透水機能を備える表層部が積層されてなるブロック構造体の製造方法であって、前記表層部を、コンクリートと、骨材類と、酸化チタンと水とコンクリート用化学混和剤とを混合してなる酸化チタンスラリーと、を混合することにより形成する工程を有する、ブロック構造体の製造方法。
（７）コンクリート用化学混和剤は、コンクリート用減水剤であることを特徴とする、上記（５）または（６）に記載のブロック構造体の製造方法。
（８）酸化チタンは、アパタイトで被覆されている酸化チタンの微粒子であることを特徴とする、上記（５）から（７）のうちいずれか１項に記載のブロック構造体の製造方法。
In order to solve the above problems, the inventions described in the following (1) to (11) are configured.
(1) At least a part is formed of a material obtained by mixing concrete, aggregates, and titanium oxide slurry obtained by mixing titanium oxide, water, and a chemical admixture for concrete. A block structure.
(2) A block structure in which a surface layer portion having a water permeability function is laminated on an upper surface of a base layer portion having a void inside and having a water pumping function, wherein the surface layer portion is made of concrete and aggregate. And a titanium oxide slurry obtained by mixing titanium oxide, water, and a chemical admixture for concrete.
(3) The block structure according to (1) or (2) above, wherein the chemical admixture for concrete is a water reducing agent for concrete.
(4) The block structure according to any one of (1) to (3) above, wherein the titanium oxide is a fine particle of titanium oxide coated with apatite.
(5) A method for producing a block structure including a step of mixing concrete, aggregates, titanium oxide slurry obtained by mixing titanium oxide, water, and a chemical admixture for concrete.
(6) A method for producing a block structure in which a surface layer portion having a water permeability function is laminated on an upper surface of a base layer portion having a gap and having a water pumping function, wherein the surface layer portion is made of concrete. The manufacturing method of a block structure which has the process formed by mixing aggregates and the titanium oxide slurry formed by mixing titanium oxide, water, and the chemical admixture for concrete.
(7) The method for producing a block structure according to (5) or (6) above, wherein the chemical admixture for concrete is a water reducing agent for concrete.
(8) The method for producing a block structure according to any one of (5) to (7) above, wherein the titanium oxide is titanium oxide fine particles coated with apatite.
本発明によれば、コンクリート中に酸化チタンを均一に添加することによって、表面への揚水能力が高く、ヒートアイランド現象を効果的に抑止することのできるブロック構造体を提供することができる。また、ＮＯｘ分解性能が安定的に発揮されるとともに、安価に製造することができるブロック構造体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, by adding titanium oxide uniformly in concrete, the water pumping ability to the surface is high, and the block structure which can suppress a heat island phenomenon effectively can be provided. Further, it is possible to provide a block structure that can stably exhibit NOx decomposition performance and can be manufactured at low cost.
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係るブロック構造体１０の斜視図である。本実施の形態において、ブロック構造体１０は、長さＬが98mm、幅Ｗが198mm、高さＨが60mmの平板状の舗装用ブロックである。このブロック構造体１０は、珪砂、砕石、溶融スラグなどの骨材同士がコンクリートをバインダとして固められて形成されたものであり、道路、歩道、駐車場、建物周辺、ガレージ、公園、庭園、あるいはプールサイドなどの床面に敷設されて使用される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a perspective view of a
ブロック構造体１０は、図１に示すように、骨材間の空隙が微細で揚水機能を有する基層部１２の上面に、透水機能を有する表層部１４が積層してなるものである。つまり、ブロック構造体１０は、大まかにいって、基層部１２及び表層部１４の上下二層構造をなしており、表層部１４が水を透過させるので雨水等が舗装表面にたまりにくく、基層部１２が保水機能を有しかつ表層部１４に向けて水分を汲み上げているので、表層部１４において蒸発した水分が基層部１２から常に補給されることとなり、水分が蒸発するときの気化熱によって、ヒートアイランド現象が効果的に抑制されている。なお、このような二層構造のブロック構造体はよく知られているものであり、例えば特開２００２−２５６５０６号公報に開示されている。
As shown in FIG. 1, the
ブロック構造体１０の基層部１２は、骨材同士がコンクリートをバインダとして固められて形成されている層である。この基層部１２における骨材としては、砂、珪砂などの細骨材を用いることができる。また、６号砕石、７号砕石などの粗骨材を用いることができる。また、溶融スラグ、フライアッシュ、ガラスなどのカレット等を混合して内部の空隙の大きさを適宜に調整することができる。これにより、基層部１２における毛細管現象による揚水作用を調整することができる。
The
ブロック構造体１０の表層部１４は、骨材同士がコンクリートをバインダとして固められて形成されている層である。この表層部１４における骨材としては、砂、珪砂などの細骨材を用いることができる。また、６号砕石、７号砕石などの粗骨材を用いることができる。また、溶融スラグ、フライアッシュ、ガラスなどのカレット等を混合して内部の空隙の大きさを適宜に調製することができる。
The
二層構造のブロック構造体１０を製造するためには、基層部１２及び表層部１４を別々の成形型によって別個に成形してもよい。すなわち、基層部１２及び表層部１４を別々に成形した後に、基層部１２の上面に対して表層部１４を接合することによって、図１に示すような二層構造のブロック構造体１０を得ることができる。この場合、基層部１２と表層部１４を相互に接合するためには、接合面に接着剤としてセメントやコンクリート等を介在させればよい。あるいは、別の方法として、二層構造のブロック構造体１０を製造するために、基層部１２及び表層部１４を一つの成形型によって同時に一体的に成形することができる。例えば、成形型の内部に基層部１２を製造するためのコンクリート及び骨材等からなる混練物を流し込んだ後に、この基層部１２の上面に対して次に表層部１４を製造するためのコンクリート及び骨材等からなる混練物を流し込むようにする。これにより、図１に示すような二層構造のブロック構造体１０を一つの成形型によって一体に成形することができる。ブロック構造体１０を製造するためには、好ましくは後者の方法を採用する。
In order to manufacture the
ブロック構造体１０において、基層部１２及び表層部１４のそれぞれの高さ（厚み）は任意であるが、例えば、表層部１４の高さＨ１を１０ｍｍとし、基層部１２の高さＨ２を５０ｍｍとすることができる。表層部１４は、透水性を有しかつ水分を蒸発させるための層であり、例えば、表層部１４の高さＨ１は５ｍｍ以上に設定することができる。
In the
ブロック構造体１０には、水、コンクリート、酸化チタンスラリー、骨材以外の他の成分が混合されていていもよい。例えば、ブロック構造体１０の舗装表面側に着色を施すための顔料が混合されていてもよい。
The
このように構成されたブロック構造体１０の表層部１４は、透水係数が０．０１ｃｍ／秒以上であることが好ましい。この透水係数は、社団法人インターロッキングブロック舗装技術協会品質規格「インターロッキングブロックの透水性能試験方法」に基づき、水頭差１１ｃｍの定水位法により、３０秒間廃水される水量を計測して算出することができる。透水係数が０．０１ｃｍ／秒以上と高いことにより、光触媒反応によるＮＯｘ除去により生じた硝酸イオンを、降水時などの雨水により路盤、路床、クッション層などの下層に流すことができる。また、舗装表面に雨水がたまることを防止することができる。
The
ブロック構造体１０を製造するためのコンクリート中には、骨材類や水の他に、酸化チタンスラリーが混合されている。これにより、ブロック構造体１０のコンクリートマトリックス中には、酸化チタンの微粒子が均一に分散している。この酸化チタンスラリーは、ブロック構造体１０の基層部１２及び表層部１４のうち、少なくとも表層部１４を構成するコンクリートに混合されていればよい。つまり、表層部１４のみに酸化チタンスラリーを混合してもよいし、表層部１４及び基層部１２の両方に酸化チタンスラリーを混合してもよい。少なくとも表層部１４のコンクリート中に酸化チタンの微粒子が均一に分散していることによって、以下に説明するように、ＮＯｘ除去性能向上効果、揚水能力向上効果等を得ることができる。
In the concrete for producing the
本実施の形態において、コンクリートに混合される酸化チタンスラリーは、光触媒物質の一種である酸化チタンと水とコンクリート用化学混和剤とを混合してなるスラリー状物質である。この酸化チタンスラリーは、コンクリートに混合される前に、予めスラリー状に調製されている。前記光触媒物質とは、光が照射されることによって光触媒反応を誘起し得る物質である。この光触媒物質に光が照射されると、その表面から電子が飛び出して内部に正孔が形成されるとともに、この正孔によって水中にあるＯＨ−イオンがＯＨラジカルに変化する。そして、このＯＨラジカルが持つ強力な酸化力によって、大気中のＮＯｘやＳＯｘ、ホルムアルデヒドなどの有害物質を分解できることが知られている。光触媒物質は、大気中の有害物質の浄化以外にも、脱臭、浄水、抗菌、防汚などの様々な用途に用いられている。 In this Embodiment, the titanium oxide slurry mixed with concrete is a slurry-like substance formed by mixing titanium oxide which is a kind of photocatalytic substance, water, and a chemical admixture for concrete. This titanium oxide slurry is prepared in a slurry state before being mixed with concrete. The photocatalytic substance is a substance that can induce a photocatalytic reaction when irradiated with light. When this photocatalytic substance is irradiated with light, electrons are ejected from the surface to form holes therein, and OH − ions in the water are changed to OH radicals by the holes. It is known that harmful substances such as NOx, SOx and formaldehyde in the atmosphere can be decomposed by the strong oxidizing power of the OH radical. Photocatalytic substances are used for various purposes such as deodorization, water purification, antibacterial and antifouling, in addition to purification of harmful substances in the atmosphere.
本発明において、酸化チタンスラリーの原料として用いられる酸化チタンは、従来公知の方法によって得られる酸化チタンであればよく、酸化チタンの由来や製造方法は特に限定しない。ここでいう酸化チタンとは、チタンの酸化物、主に二酸化チタン（ＴｉＯ２）のことを意味している。
二酸化チタンは、ルチル型、アナターゼ型のどちらでも用いることができるが、触媒としての活性が高いアナターゼ型がより好ましい。二酸化チタンは粉末状であることが好ましく、二酸化チタン微粒子の粒径が０．０１μｍ〜１０μｍの範囲であるものが特に好ましい。酸化チタンは、その他の物質と混合したもの、例えば、他の光触媒物質や金属酸化物、鉱物等と混合したものであってもよい。
In this invention, the titanium oxide used as a raw material of a titanium oxide slurry should just be a titanium oxide obtained by a conventionally well-known method, and the origin and manufacturing method of a titanium oxide are not specifically limited. Titanium oxide here means an oxide of titanium, mainly titanium dioxide (TiO 2 ).
Titanium dioxide can be used in either a rutile type or an anatase type, but an anatase type having a high activity as a catalyst is more preferable. Titanium dioxide is preferably in the form of powder, and those in which the particle diameter of titanium dioxide fine particles is in the range of 0.01 μm to 10 μm are particularly preferable. Titanium oxide may be mixed with other substances, for example, mixed with other photocatalytic substances, metal oxides, minerals, and the like.
酸化チタンスラリーの成分の一つであるコンクリート用化学混和剤とは、コンクリートの物理的特性の改質用に添加される界面活性剤の一種であり、公的な定義としては、日本工業規格JIS A 6240等に規定されるものである。このコンクリート用化学混和剤には、減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などが含まれる。以下、これらについて順に説明する。 The chemical admixture for concrete, one of the components of titanium oxide slurry, is a kind of surfactant added to improve the physical properties of concrete. A 6240 etc. This concrete chemical admixture includes water reducing agents, AE agents, AE water reducing agents, high performance AE water reducing agents, and the like. Hereinafter, these will be described in order.
減水剤とは、水中におけるコンクリート粒子の分散性・懸濁性を向上させるために添加される界面活性剤の一種である。この減水剤は、分散剤、乳化剤、あるいは可溶化剤などと呼ばれることもある。本発明において、コンクリートに添加される減水剤としては、アニオン系あるいはノニオン系の界面活性剤を使用することができる。アニオン系では、カルボン酸系、硫酸エステル系、スルホン酸系、リン酸エステル系などの界面活性剤を使用することができる。ノニオン系では、ポリアルキレングリコール系、多価アルコール系などの界面活性剤を使用することができる。また、これらの界面活性剤を二種以上組み合わせて使用することもできる。本発明において用いられる減水剤としては、ポリカルボン酸又はその塩、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物又はその塩、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物又はその塩、リグニンスルホン酸又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩などが特に好ましい。 A water reducing agent is a kind of surfactant added in order to improve the dispersibility and suspendability of concrete particles in water. This water reducing agent is sometimes called a dispersant, an emulsifier, a solubilizer or the like. In the present invention, an anionic or nonionic surfactant can be used as the water reducing agent added to the concrete. In the anionic system, surfactants such as carboxylic acid system, sulfuric acid ester system, sulfonic acid system, and phosphoric acid ester system can be used. Nonionic surfactants such as polyalkylene glycols and polyhydric alcohols can be used. These surfactants can also be used in combination of two or more. As the water reducing agent used in the present invention, polycarboxylic acid or a salt thereof, naphthalene sulfonic acid formalin condensate or salt thereof, melamine sulfonic acid formalin condensate or salt thereof, lignin sulfonic acid or salt thereof, oxycarboxylic acid or salt thereof Etc. are particularly preferred.
コンクリートに水とともに減水剤を加えることによって、コンクリートに要求される所定のスランプを得るのに必要な単位水量を減少させることができる。すなわち、水とコンクリートを混合すると、コンクリート粒子（セメント粒子）が電荷を帯びているために水中で凝集して塊（フロック）を形成するのであるが、ここに減水剤が加えられることによって、この減水剤がコンクリート粒子と水との界面に入り込み、コンクリート粒子間に電気的な反発力が生じて水中における分散性や懸濁性を向上させることができる。 By adding a water reducing agent to the concrete along with water, the amount of unit water required to obtain the predetermined slump required for the concrete can be reduced. That is, when water and concrete are mixed, the concrete particles (cement particles) are charged and thus aggregate in the water to form lumps (floc). The water reducing agent enters the interface between the concrete particles and water, and an electrical repulsive force is generated between the concrete particles, so that the dispersibility and suspendability in water can be improved.
ＡＥ剤とは、コンクリート中に多数の微小な気泡を一様に分布させ、コンクリートのワーカビリティー及び耐凍害性を向上させるために使用される化学混和剤のことである。このＡＥ剤としては、例えば、樹脂酸系、アルキルベンゼンスルホン酸系、高級アルコール硫酸エステル塩系などの陰イオン系の界面活性剤が使用される。ＡＥ剤がコンクリート中に添加されると、ＡＥ剤がコンクリート粒子と水、または気泡と水の界面に吸着・配向して、コンクリート中に微細な気泡を形成することができる。 The AE agent is a chemical admixture used for uniformly distributing a large number of minute bubbles in concrete and improving the workability and frost resistance of the concrete. As the AE agent, for example, anionic surfactants such as resin acid type, alkylbenzene sulfonic acid type, higher alcohol sulfate ester type and the like are used. When the AE agent is added to the concrete, the AE agent is adsorbed and oriented at the interface between the concrete particles and water, or the bubbles and water, and fine bubbles can be formed in the concrete.
ＡＥ減水剤とは、減水剤とＡＥ剤の両方の使用効果を兼ね備えた化学混和剤のことである。このＡＥ減水剤としては、リグニン系、オキシカルボン酸系などの界面活性剤を使用することができる。このＡＥ減水剤がコンクリート中に添加されることによって、コンクリート中に微細な気泡を形成しつつ、コンクリート粒子の分散作用によって単位水量を低減し、コンクリートのワーカビリティーの改善が図られるとともに、耐凍害性などの硬化コンクリートの諸物性を向上させることができる。 An AE water reducing agent is a chemical admixture that combines the effects of using both a water reducing agent and an AE agent. As this AE water reducing agent, surfactants such as lignin type and oxycarboxylic acid type can be used. By adding this AE water reducing agent to the concrete, while forming fine bubbles in the concrete, the unit water volume is reduced by the dispersing action of the concrete particles, the workability of the concrete is improved, and the frost damage resistance Various physical properties of hardened concrete such as can be improved.
高性能ＡＥ減水剤とは、ＡＥ減水剤よりも高い減水性能及び良好なスランプ保持性能を持つ化学混和剤のことである。この高性能ＡＥ減水剤は、ポリカルボン酸系、ナフタリン系、メラミン系、アミノスルホン酸系などに分類できることが知られているが、いずれを使用することもできる。 A high-performance AE water reducing agent is a chemical admixture having a higher water reducing performance and better slump retention performance than an AE water reducing agent. It is known that this high-performance AE water reducing agent can be classified into a polycarboxylic acid type, a naphthalene type, a melamine type, an aminosulfonic acid type, etc., but any of them can be used.
酸化チタンスラリーは、酸化チタン（好ましくは酸化チタン粉末）、水、及びコンクリート用化学混和剤を混合して製造することができる。これら３つの成分はどの順番で混合してもよいが、水とコンクリート用化学混和剤とを混合した後に、酸化チタン（粉末）をその中に加える順番がより好ましい。混合方法は特に制限するものではなく、例えば、３つの成分を同一の容器内でミキサーによって混合することができる。 The titanium oxide slurry can be produced by mixing titanium oxide (preferably titanium oxide powder), water, and a chemical admixture for concrete. These three components may be mixed in any order, but after mixing water and the chemical admixture for concrete, the order of adding titanium oxide (powder) therein is more preferable. The mixing method is not particularly limited, and for example, the three components can be mixed by a mixer in the same container.
酸化チタンは水中で凝縮して塊（フロック）状になり易いことが知られている。これは、酸化チタン粒子が電荷を帯びており、粒子同士が電荷によって引き合うためであると考えられている。このような凝集現象は、酸化チタンの粒径がより小さくなるほどに顕著である。にもかかわらず、本発明における酸化チタンスラリーによれば、スラリー中において酸化チタンの微粒子が凝集してフロック状にならないことが実験的に確認されている。これは、コンクリート用化学混和剤が、スラリー中に酸化チタンを親和・分散させるための分散剤として機能しているためであると考えられる。つまり、コンクリートの諸性質を改善するために使用されるコンクリート用化学混和剤を、酸化チタン粉末をスラリー中に分散させるための分散剤として兼用できるという新たな発見がここで利用されている。なお、スラリー中に酸化チタン粉末をより均一に分散させるためには、添加するコンクリート用化学混和剤として、コンクリート用減水剤を選択することが特に好ましい。前述したように、酸化チタン粉末、水、及びコンクリート用化学混和剤の３つの成分はどの順番で混合してもよいが、水とコンクリート用化学混和剤とを混合した後に、酸化チタン粉末をその中に加えることによって、酸化チタン粉末をスラリー中により均一に分散させることができる。 It is known that titanium oxide tends to condense in water and form a lump. This is thought to be because the titanium oxide particles are charged and the particles attract each other due to the charges. Such an agglomeration phenomenon becomes more prominent as the particle size of titanium oxide becomes smaller. Nevertheless, according to the titanium oxide slurry of the present invention, it has been experimentally confirmed that the fine particles of titanium oxide are not aggregated into the floc form in the slurry. This is considered because the chemical admixture for concrete functions as a dispersant for affinity and dispersion of titanium oxide in the slurry. That is, a new discovery that a chemical admixture for concrete used for improving various properties of concrete can also be used as a dispersant for dispersing titanium oxide powder in a slurry is used here. In order to more uniformly disperse the titanium oxide powder in the slurry, it is particularly preferable to select a water reducing agent for concrete as the chemical admixture for concrete to be added. As described above, the three components of titanium oxide powder, water, and the chemical admixture for concrete may be mixed in any order, but after mixing water and the chemical admixture for concrete, the titanium oxide powder is added to the titanium oxide powder. By adding in, the titanium oxide powder can be more uniformly dispersed in the slurry.
酸化チタンスラリー全体における酸化チタンの含有量は、混合されているコンクリート用化学混和剤の種類や量によって若干上下するが、この酸化チタンスラリーの計量精度や投入設備類への付着性などを考慮すると、７０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは５０重量％以下である。 The content of titanium oxide in the entire titanium oxide slurry varies slightly depending on the type and amount of the mixed chemical admixture for concrete, but considering the measurement accuracy of this titanium oxide slurry and its adhesion to the input equipment, etc. 70% by weight or less, and more preferably 50% by weight or less.
酸化チタンスラリーに混合される酸化チタンとしては、アパタイト被覆型の酸化チタンの微粒子が使用されるのが特に好ましい。アパタイト被覆型の酸化チタンとしては、リン酸カルシウムにより被覆された酸化チタンを使用することができる。酸化チタンの表面に光触媒活性を持たないアパタイトが被覆されることによって、酸化チタンとコンクリート用化学混和剤との直接的な接触を防止できる。これにより、有機化合物を主成分とするコンクリート用化学混和剤が、酸化チタンと接触して光触媒反応により分解することを防止できる。このため、コンクリート用化学混和剤が本来持つ各種の改質機能（コンクリートのワーカビリティ向上機能、耐凍害性向上機能等）が十分に発揮されるという利点が得られる。
また、コンクリート中にアパタイト被覆型の酸化チタンが添加されることによって、窒素化合物（ＮＯｘ）などの窒素を含む化合物を効率よく吸着することができるために、大気中のＮＯｘを効率的に分解できるという利点が得られる。
As titanium oxide mixed with the titanium oxide slurry, it is particularly preferable to use apatite-coated titanium oxide fine particles. As the apatite-coated titanium oxide, titanium oxide coated with calcium phosphate can be used. By coating the surface of titanium oxide with apatite having no photocatalytic activity, direct contact between titanium oxide and the chemical admixture for concrete can be prevented. Thereby, the chemical admixture for concrete which has an organic compound as a main component can prevent contacting with titanium oxide and decomposing | disassembling by a photocatalytic reaction. For this reason, there is an advantage that various reforming functions inherent to the chemical admixture for concrete (function of improving the workability of concrete, function of improving frost resistance, etc.) are sufficiently exhibited.
In addition, by adding apatite-coated titanium oxide to concrete, compounds containing nitrogen such as nitrogen compounds (NOx) can be adsorbed efficiently, so that NOx in the atmosphere can be decomposed efficiently. The advantage is obtained.
アパタイト被覆型の酸化チタンは、その製造方法や形態については特に制限するものではない。アパタイト被覆型の酸化チタンとしては、例えば、金平糖型酸化チタン複合微粒子光触媒を使用することができる。あるいは、特開平１１−２６７５１９号公報に開示されている方法等により製造されたアパタイト被覆型酸化チタン等を使用することができる。 The manufacturing method and form of the apatite-coated titanium oxide are not particularly limited. As the apatite-coated titanium oxide, for example, a gold flat sugar type titanium oxide composite fine particle photocatalyst can be used. Alternatively, apatite-coated titanium oxide produced by a method disclosed in JP-A-11-267519 can be used.
また、本発明には、アパタイト被覆型の酸化チタン以外にも、セラミックス複合型の酸化チタン等を使用することができる。セラミックス複合型の酸化チタンとしては、例えば、シリカと複合化されているマスクメロン型酸化チタン複合微粒子光触媒などを使用することができる。 In addition to the apatite-coated titanium oxide, ceramic composite titanium oxide or the like can be used in the present invention. As the ceramic composite type titanium oxide, for example, a mask melon type titanium oxide composite fine particle photocatalyst composited with silica can be used.
酸化チタンスラリーを未硬化のコンクリート中に添加することによって、コンクリートマトリックス中に酸化チタンの微粒子を速やかにかつ均一に分散させることができる。なお、本発明にいう「未硬化」のコンクリートとは、水が加えられて練り混ぜられた後の流動状のコンクリート、および、練り混ぜ水が加えられる前の粉体状のコンクリート、の双方を含む概念である。 By adding the titanium oxide slurry to the uncured concrete, the fine particles of titanium oxide can be quickly and uniformly dispersed in the concrete matrix. The “uncured” concrete referred to in the present invention refers to both fluid concrete after water has been added and kneaded and powdered concrete before kneaded water is added. It is a concept that includes.
上述のような効果が得られる理由については、必ずしも完全には明らかではないが、次のように推察される。すなわち、本発明に用いられる酸化チタンスラリー中には、コンクリート用化学混和剤が含まれているので、酸化チタンの微粒子が均一に分散している。それとともに、本発明の酸化チタンスラリー中にはコンクリート用化学混和剤が含まれており、未硬化のコンクリートに対する親和性が極めて大である。つまり、酸化チタンの微粒子を予めスラリー中に分散させてから未硬化のコンクリート中に添加することによって、未硬化のコンクリートに対する酸化チタンの親和性・分散性が飛躍的に向上しているものと考えられる。 The reason why the above-described effects can be obtained is not completely clear, but is presumed as follows. That is, since the titanium oxide slurry used in the present invention contains a chemical admixture for concrete, fine particles of titanium oxide are uniformly dispersed. At the same time, the titanium oxide slurry of the present invention contains a chemical admixture for concrete, and has an extremely high affinity for uncured concrete. In other words, it is considered that the affinity and dispersibility of titanium oxide for uncured concrete are drastically improved by dispersing fine particles of titanium oxide in slurry and then adding it to uncured concrete. It is done.
酸化チタンスラリーをコンクリート中に混合することによって、未硬化のコンクリートに対する酸化チタンの分散性を飛躍的に向上させることができる。このような効果は、酸化チタン、水、及びコンクリート用化学混和剤とを予め混合してスラリーを調製してから、この調製したスラリーを未硬化のコンクリートに加えることによって、初めて得られる効果である。他の順番で混合した場合、このような効果は得られない。例えば、未硬化のコンクリートに対して、酸化チタン、コンクリート用化学混和剤、及び水をそれぞれ単独で投入した場合には、このような効果は得られない。未硬化のコンクリートに対して、コンクリート用化学混和剤を加えてから、酸化チタン及び水を加えた場合であっても、このような効果は得られない。未硬化のコンクリートに対して、酸化チタンを加えてから、コンクリート用化学混和剤及び水を加えた場合であっても、このような効果は得られない。 By mixing the titanium oxide slurry into the concrete, the dispersibility of the titanium oxide in the uncured concrete can be dramatically improved. Such an effect is obtained for the first time by preparing a slurry by previously mixing titanium oxide, water, and a chemical admixture for concrete, and then adding the prepared slurry to uncured concrete. . If mixed in other order, such an effect cannot be obtained. For example, such an effect cannot be obtained when titanium oxide, a chemical admixture for concrete, and water are added individually to uncured concrete. Even if titanium oxide and water are added to the uncured concrete after adding the chemical admixture for concrete, such an effect cannot be obtained. Even when titanium oxide is added to uncured concrete and then chemical admixture for concrete and water are added, such an effect cannot be obtained.
また、別の混合方法として、酸化チタンスラリーをコンクリート用の練り混ぜ水に添加してから、この練り混ぜ水をコンクリート中に添加する方法を採用することもできる。この方法によれば、酸化チタンスラリーをコンクリートに加える工程と、コンクリートに練り混ぜ水を加えて当該コンクリートを練り混ぜる工程と、を同時に実施することができる。これにより、酸化チタンが添加されているコンクリートの製造工程を短縮化することができる。 Further, as another mixing method, it is possible to employ a method in which the titanium oxide slurry is added to the mixing water for concrete and then the mixing water is added to the concrete. According to this method, the step of adding the titanium oxide slurry to the concrete and the step of adding water to the concrete and kneading the concrete can be performed simultaneously. Thereby, the manufacturing process of the concrete to which titanium oxide is added can be shortened.
このように、コンクリートに酸化チタンスラリーを混合することによって製造された本発明のブロック構造体１０によれば、コンクリートの表面に露出する酸化チタンの量が一定となるために、安定したＮＯｘ分解性能を発揮させることができる。また、コンクリート中に均一に酸化チタンが分散しているので、コンクリートの組織内部における物理的強度を均一に保つことが可能となる。また、要求されるＮＯｘ分解性能を満たすために酸化チタンを多めに加える必要がなくなるために、コンクリートに加える酸化チタンの量を少なくすることができ、ブロック構造体１０の製造コストを低減できる。このようにして得られたコンクリートは、ＮＯｘ分解機能だけでなく、除菌、防汚、浄水、脱臭、セルフクリーニングなど、様々な機能を発揮し得る。
As described above, according to the
前述したように、ブロック構造体１０の基層部１２及び表層部１４のうち、少なくとも表層部１４には、コンクリート、骨材類、及びこれに加えて酸化チタンスラリーが混合されている。したがって、ブロック構造体１０の表層部１４のコンクリート中には、酸化チタンが均一に分散している。
As described above, of the
ところで、酸化チタンは親水性能が極めて高いことが知られており、例えば建物の外壁材に酸化チタンを塗布するなどしてセルフクリーニング機能が発揮されることはよく知られている。これと同じ理由によって、ブロック構造体１０の表層部１４の表面は極めて親水性能が高くなっており、ブロック構造体１０の基層部１２において保持されている水分は、この表層部１４にすみやかに供給されて活発な水分蒸発が促されるようになっている。したがって、本実施の形態におけるブロック構造体１０は、従来のブロック構造体に比べて極めて揚水性能が高く、ヒートアイランド現象抑制効果が高い。
By the way, it is known that titanium oxide has extremely high hydrophilic performance. For example, it is well known that a self-cleaning function is exhibited by applying titanium oxide to an outer wall material of a building. For the same reason, the surface of the
本実施の形態におけるブロック構造体１０は、基層部１２における骨材間の空隙が微細であり、表層部１４に向けて水分を汲み上げるための揚水機能が発揮されている。また、表層部１４においては、舗装表面に水がたまらないようにするための透水機能が発揮されている。さらに、表層部１４のコンクリート中には酸化チタンが分散されているので、表層部１４における親水性能が高くなっており、舗装表面からの水分蒸発が活発に促進されている。したがって、本実施の形態におけるブロック構造体１０は、揚水性能、水分蒸発性能、舗装表面の温度低下性能が高く、ヒートアイランド現象をより効果的に抑制することができる。
In the
なお、上述の実施の形態では、ブロック構造体１０が図１に示すサイズのものである例を示したが、本発明はこのような態様に限るものではない。本発明は、規格品と同サイズのブロック構造体、例えば、規格寸法が定められているインターロッキングブロックや舗装用平板に対しても適用することができる。また、図１に示す以外の他の形状を有するブロック構造体に対しても適用することができる。さらに、本発明は、舗装用ブロック以外の他の種類のブロック構造体に対しても適用することができる。
In the above-described embodiment, an example in which the
また、上述の実施の形態では、ブロック構造体１０が基層部１２及び表層部１４の二層構造をなしている例を示したが、このような態様に限定するものではない。本発明は、単層構造のブロック構造体に対しても適用することができる。また、三層構造のブロック構造体に対しても適用することができる。
In the above-described embodiment, an example in which the
本発明のブロック構造体１０を製造した。このブロック構造体１０の基層部１２及び表層部１４における各原材料の配合量は、以下の表１の通りである。
The
表１において、セメントは、密度３．１５のものを使用した。６号砕石は、密度２．６０、吸水率１．４３、粗粒率４．９０、内津産のものを使用した。７号砕石は、密度２．６１、吸水率１．２１、粗粒率６．２０、内津産のものを使用した。珪砂は、密度２．６２、吸水率１．５０、粗粒率４．４５、瑞浪産のものを使用した。細骨材は、密度２．７３、吸水率０．７３、粗粒率２．２４のものを使用した。混和剤としては、密度１．０８、減水剤標準型I種を使用した。酸化チタンスラリーとしては、粉末状の二酸化チタン、水、減水剤標準型I種を混合したものを使用した。 In Table 1, cement having a density of 3.15 was used. The No. 6 crushed stone used the density 2.60, the water absorption 1.43, the coarse particle ratio 4.90, and the product from Uchizu. The No. 7 crushed stone used the density 2.61, the water absorption 1.21, the coarse particle rate 6.20, and the thing from Uchizu. As the silica sand, the one with a density of 2.62, a water absorption of 1.50, a coarse particle ratio of 4.45, and Mizunami was used. A fine aggregate having a density of 2.73, a water absorption of 0.73, and a coarse particle ratio of 2.24 was used. As the admixture, density 1.08, water reducing agent standard type I was used. As the titanium oxide slurry, a mixture of powdered titanium dioxide, water, and water reducing agent standard type I was used.
〔揚水性能確認試験〕
製造したブロック構造体１０の揚水性能を確認するために、以下のような試験を行った。
まず、図２に示すように、プラスチック製の箱形容器に水を入れて、この水の中に５個のブロック構造体１０を並べて置いた。容器内の水の量は、ブロック構造体１０の下面から１０ｍｍまでが水に浸るように調整した。ブロック構造体１０を水の中に置いてから１０分間静置して、ブロック構造体１０の舗装表面（表層部１４の上面）の濡れ状態を目視にて観察した。
比較例として、コンクリート中に酸化チタンスラリーを混合しない以外は同じ条件、同じサイズ、同じ製法にて作製されたブロック構造体について、上記と同じようにして試験を行った。
[Pumping performance confirmation test]
In order to confirm the pumping performance of the manufactured
First, as shown in FIG. 2, water was put in a plastic box-shaped container, and five
As a comparative example, a test was performed in the same manner as described above for a block structure manufactured under the same conditions, the same size, and the same manufacturing method except that the titanium oxide slurry was not mixed in the concrete.
〔試験結果〕
本発明のブロック構造体１０では、５個のブロック構造体１０のすべての舗装表面が濡れた状態であった。これに対し、比較用のブロック構造体については、すべてのブロック構造体の舗装表面が乾いた状態のままであった。この結果から、本発明のブロック構造体１０は、表層部１４の親水性能が高く、比較例のブロック構造体よりも揚水性能が格段に高いことが実証された。
〔Test results〕
In the
〔舗装表面温度低減効果確認試験〕
製造したブロック構造体１０の舗装表面温度の低減効果を確認するために、以下のような試験を行った。
まず、図３に示すように、プラスチック製の箱形容器に水を入れて、この水の中にブロック構造体１０を設置した。容器内の水の量は、ブロック構造体１０の下面から１０ｍｍまでが水に浸るように調整した。ブロック構造体１０の舗装表面から高さ１５０ｍｍの位置に１００Ｗ電球のスポットライト２０を設置し、スポットライト２０の光を照射してブロック構造体１０の舗装表面を加熱した。ブロック構造体１０の舗装表面の温度を熱電対２２によって連続的に計測した。試験中に水分が蒸発して水位が減少した場合は、容器内に水を補給して水位が一定に保たれるように調整した。
比較例として、コンクリート中に酸化チタンスラリーを混合しない以外は同じ条件、同じサイズ、同じ製法にて作製されたブロック構造体について、上記と同じようにして試験を行った。
[Pavement surface temperature reduction effect confirmation test]
In order to confirm the effect of reducing the pavement surface temperature of the manufactured
First, as shown in FIG. 3, water was put into a plastic box-shaped container, and the
As a comparative example, a test was performed in the same manner as described above for a block structure manufactured under the same conditions, the same size, and the same manufacturing method except that the titanium oxide slurry was not mixed in the concrete.
〔試験結果〕
試験結果を図４に示す。図４のグラフを見ればわかるように、酸化チタンスラリーを混合していない比較例におけるブロック構造体では、ライト照射後９時間後に、舗装表面の温度は５０℃前後にまで上昇した。これに対し、表層部１４のコンクリート中に酸化チタンスラリーが混合されている本発明のブロック構造体１０では、舗装表面の温度は４５℃前後にまでしか上昇しなかった。この結果から、本発明のブロック構造体１０は舗装表面における水分蒸発を促進することができ、舗装表面の温度を低下させる効果があることが実証された。
〔Test results〕
The test results are shown in FIG. As can be seen from the graph of FIG. 4, in the block structure in the comparative example in which the titanium oxide slurry was not mixed, the temperature of the pavement surface rose to around 50 ° C. 9 hours after the light irradiation. In contrast, in the
１０ ブロック構造体
１２ 基層部
１４ 表層部
10
Claims (8)
前記表層部が、コンクリートと、骨材類と、酸化チタンと水とコンクリート用化学混和剤を混合してなる酸化チタンスラリーと、を混合してなる材料により形成されていることを特徴とするブロック構造体。 A block structure in which a surface layer portion having a water permeability function is laminated on the upper surface of the base layer portion having a void inside and having a pumping function,
The surface layer is formed of a material obtained by mixing concrete, aggregates, titanium oxide slurry obtained by mixing titanium oxide, water, and a chemical admixture for concrete. Structure.
前記表層部を、コンクリートと、骨材類と、酸化チタンと水とコンクリート用化学混和剤とを混合してなる酸化チタンスラリーと、を混合することにより形成する工程を有する、ブロック構造体の製造方法。 A method for producing a block structure in which a surface layer portion having a water permeability function is laminated on an upper surface of a base layer portion having a void inside and having a pumping function,
Production of a block structure having a step of forming the surface layer part by mixing concrete, aggregates, and titanium oxide slurry obtained by mixing titanium oxide, water, and a chemical admixture for concrete. Method.
The method for producing a block structure according to any one of claims 5 to 7, wherein the titanium oxide is fine particles of titanium oxide coated with apatite.
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|---|---|---|---|---|
| JP4865906B1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-02-01 | 英生 住野 | Structure of outdoor parking lot and its paving method |
| CN110195380A (en) * | 2019-05-17 | 2019-09-03 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | Consider Ballast track coarse grain salt marsh dirt road embankment structure and construction method that violent temperature influences |
-
2004
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