JP5150782B1 - ブロック材の製造方法、ブロック材、舗装路、建築物 - Google Patents

Abstract

【課題】資源を有効利用して、微細な空隙を有するブロック材を簡易に製造することができるブロック材製造方法、ブロック材、舗装路、建築物を提供する。
【解決手段】ブロック材の製造方法は、少なくとも空隙形成材と、砂と、セメントと、水とを攪拌混合して攪拌混合体を作製する攪拌混合工程Ｓ１と、攪拌混合体を成形、硬化させて、マイクロ波の照射により発熱する発熱体を含ませたブロック材１を形成するブロック材形成工程Ｓ２と、マイクロ波をブロック材１に照射し、マイクロ波による発熱によりブロック材１における空隙形成材の占める体積を減少させ、ブロック材１に微細な空隙２を形成するマイクロ波照射工程Ｓ４とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブロック材の製造方法、ブロック材、舗装路、建築物に関するものである。

従来、舗装路等に使用されるブロック材の中には、微細な空隙を有し、透水機能を有するものが提案されている（例えば、特許文献１）。
このようなブロック材は、毛管現象による揚水機能を有しており、舗装路の舗装材として使用された場合、その揚水機能によって舗装材や舗装地盤から水分を舗装表面まで吸い上げる。その結果、この種のブロック材は、舗装表面からの水分の蒸発により市街地でのヒートアイランド現象の発生等を抑制することができる。このブロック材は、舗装路だけでなく建築物の資材としても活用することができる。

ところでこの種のブロック材は、資源を有効利用して簡易に製造できることが望まれる。

特開２０００−１４３３６５号公報

本発明の課題は、資源を有効利用して、微細な空隙を有するブロック材を簡易に製造することができるブロック材製造方法、ブロック材、舗装路、建築物を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。

（１）少なくとも空隙形成材と、砂と、セメントと、水とを攪拌混合して攪拌混合体を作製する攪拌混合工程と、前記攪拌混合体を成形、硬化させて、マイクロ波の照射により発熱する発熱体を含んでいるブロック材を形成するブロック材形成工程と、マイクロ波を前記ブロック材に照射し、前記マイクロ波による前記発熱体の発熱により前記ブロック材における前記空隙形成材の占める体積を減少させ、前記ブロック材に微細な空隙を形成するマイクロ波照射工程とを備えること、を特徴とするブロック材の製造方法。
（２）前記空隙形成材が、油であり、前記発熱体が水であること、を特徴とする（１）のブロック材の製造方法。
（３）前記攪拌混合工程は、発熱体に係る水を封入したカプセルを、前記空隙形成材と、砂と、セメントと、水とを攪拌混合して攪拌混合体を作製すること、を特徴とする（２）のブロック材の製造方法。
（４）前記空隙形成材が、発砲ウレタン樹脂又は発砲スチロールであり、前記発熱体が、金属であること、を特徴とする（１）のブロック材の製造方法。
（５）（１）から（４）までのいずれかのブロック材の製造方法により製造されたブロック材。
（６）（５）のブロック材を敷き詰めた舗装路。
（７）（５）のブロック材を使用した建築物。

本発明によれば、資源を有効活用して、微細な空隙を有するブロック材を簡易に製造することができる。

第１実施形態のブロック材を示す図である。 第１実施形態のブロック材の製造工程を示すフローチャートである。 第２実施形態のブロック材を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、第１実施形態のブロック材１の全体構成を示す図である。図１（ａ）は、ブロック材１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のａ−ａ断面の拡大図である。ブロック材１は、略直方体のブロックであり、外部から見て取ることが困難に、発熱体としての金属棒３をコンクリート素体１Ａで囲った形状により作製される。

ここでコンクリート素体１Ａは、いわゆるコンクリートであり、セメント、砂、砂利、水を混練、硬化して作製される。この実施形態では、このコンクリート素体１Ａに揚水機能、保水機能を担う微細な空隙２が形成される。なおブロック材１は、後述する作製手法によりこの空隙２が作製されることにより、この空隙２の内側壁面にはウレタン樹脂が付着している。なお保水機能は、このブロック材１の内部に水を蓄積、保持する機能である。

ブロック材１において空隙２の占める割合は、ブロック材１に求められる強度に応じて設定され、ブロック材１に充分な強度を確保する場合、この割合は小さな値に設定される。これとは逆に、強度を犠牲にして用水機能、保水機能を増大させる場合、この割合は大きな値に設定される。

発熱体は、マイクロ波をブロック材１に照射してブロック材１を加熱する際に、ブロック材１全体の温度上昇を促進させる部材である。これにより発熱体は、マイクロ波の照射により発熱する材料が適用され、この実施形態では金属棒３が適用される。より具体的にこの実施形態では、この金属棒３にステンレス材が適用され、５本の金属棒３が、１つのブロック材１の内部に一列に等間隔に配置される。なお、金属棒３は、ステンレスに限らず、アルミニウム等の金属を使用することも可能である。ただし、加熱の際にコンクリート材を破損するおそれがあるため、熱膨張率の高い材料の使用は避けるのが望ましい。

次に、ブロック材１の製造方法について説明する。図２は、第１実施形態のブロック材１の製造工程を示すフローチャートである。

ブロック材１は、図２に示すように、攪拌混合工程Ｓ１、成形工程Ｓ２（ブロック材形成工程）、養生工程Ｓ３、マイクロ波照射工程Ｓ４を経ることにより製造される。

（攪拌混合工程Ｓ１）
まずブロック材１の製造工程は、コンクリート素体１Ａの構成材料であるセメント、砂、砂利、水を、空隙形成材と共に攪拌機に投入し、攪拌、混合することによってブロック材１の母材となる混合体を作製する。ここで空隙形成材は、マイクロ波の照射によりブロック材１が温度上昇すると、このブロック材１に占める体積が減少し、ブロック材１に微細な空隙２を作製する材料であり、この実施形態ではこの体積の減少によりブロック材１に微細な空隙２が形成される。

この実施形態では、この空隙形成材に、発泡した樹脂材料であって、温度の上昇により溶融する樹脂材料である発泡樹脂が適用される。より具体的に発泡樹脂としては、発泡ウレタン、発泡スチロール等を上げることができるものの、この実施形態では、発泡ウレタンが適用される。

この空隙形成材は、ブロック材１に作製する空隙に対応する大きさにより形成され、この実施形態では、省資源化を図る目的で、使用済みの畳等の基材（畳床）に使用される発砲ウレタンボードを破砕機により粒状体に破砕して、大きさ約０．１ｍｍ〜３ｍｍにより形成される。

また空隙形成材は、ブロック材１に設ける空隙２の割合に応じて混入比率が設定され、この実施形態において混入比、セメント：砂：砂利：水：空隙形成材で１：２：４：５：２．５（体積比）に設定される。これによりコンクリート素体１Ａにおいては、コンクリートと空隙形成材とが１：０．２１の体積比に設定されるものの、この割合にあっては空隙の割合に応じて１：０．２１〜１：１．７５に設定して実用上充分な強度を確保しつつ、充分な揚水機能を確保することができる。

（成形工程Ｓ２）
次に、作製した混合体をブロック材１の外形を形成する成形型に流し込み、混合体からブロック材１を成形する。このとき、金属棒３も成形型に投入して、内部に金属棒３を配置したブロック材１を成形する。

（養生工程Ｓ３）
続いて、成形したブロック材１の養生処理を行い、ブロック材１を硬化させる。具体的には、成形したブロック材１を、温度、湿度が管理された環境に一定時間、配置して、ブロック材１を硬化させる。ここで、養生処理によって硬化したブロック材１には、まだ、図１に示すような微細な空隙２が形成されておらず、微細な空隙２が形成される位置に空隙形成材が存在した状態となる。

（マイクロ波照射工程Ｓ４）
次に、硬化したブロック材１を工業用電子レンジに投入し、所定の時間、マイクロ波を照射して加熱処理を行う。加熱することによって、ブロック材１に混入する空隙形成材が溶融して空隙形成材の体積が減少し、ブロック材１には、空隙形成材の存在した個所に微細な空隙２が形成される。なお、形成された微細な空隙２の壁面には、空隙形成材の残渣であるウレタン樹脂の付着痕が残存する。

また、上述したように、ブロック材１には、その内部に金属棒３が配置されているので、工業用電子レンジのマイクロ波により金属棒３が発熱し、全体を短時間で加熱することができ、空隙形成材の溶解をより短時間に可能にしている。以上により、図１（ｂ）に示すような微細な空隙２が形成されたブロック材１が製造される。

本実施形態の発明には、以下のような効果がある。
（１）空隙形成材を含んだ混合体によりブロック材を形成し、マイクロ波を照射することにより、空隙形成材を加熱溶融させて空隙２を作成しているので、微細な空隙２を有するブロック材を簡易に製造することができる。
また、空隙形成材に、使用済みの畳の畳床のように廃材となった発砲ウレタン樹脂を使用するので、資源を有効活用して微細な空隙２を有するブロック材１を製造することができる。

（２）ブロック材１を形成する混合体に発熱体としての金属棒３が配置されているので、空隙形成材をマイクロ波の照射により溶融させる場合に、金属棒３が発熱してブロック材１全体の温度を短時間で上昇させることができ、その結果、空隙形成材の加熱溶融を早めることができ、ブロック材１の製造効率を向上させることができる。
（３）ブロック材１は、微細な空隙２により毛管現象を発生させて揚水機能を確保することができ、さらには保水機能を確保することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、図１との対比により第２実施形態のブロック材を示す図である。この実施形態において、第１実施形態と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。この実施形態のブロック材２１は、全体がコンクリート素体１Ａにより構成され、またこのコンクリート素体１Ａに微細な空隙２が形成される。これらの構成に加えて、コンクリート素体１Ａには、直径数ｍｍ〜数ｃｍ程度の大きな空隙２２が複数個所に設けられる。

ここでこの空隙２２は、発熱体の痕跡である。この実施形態では、発熱体に水が適用され、製造工程において水を封止したカプセルがコンクリート素体１Ａに配置される。この発熱体は、マイクロ波の照射により温度上昇してブロック材２１全体を速やかに温度上昇させる。発熱体である水は、この温度上昇の際に、カプセルより漏れ出して水蒸気によりブロック材２１から流出し、このとき空隙形成材のブロック材２１からの流出を手助けする。これにより空隙２２には、このカプセルの残渣が取り残されて保持される。

この空隙２２により、ブロック材２１は、第１実施形態に係るブロック材１に比して内部への貯水機能が強化される。この水に係るカプセルは、温度上昇により内部に保持した水が容易に外部に漏れ出すことが可能な材料を適用することができ、例えば厚みの薄いゴム、樹脂等の温度上昇により強度の低下する容器を適用することができる。なおこれによりブロック材２１は、ブロック材１に比して発熱体の構成が異なり、これに対応して空隙形成材も異なる構成が適用される。

このブロック材２１は、第１実施形態のブロック材１と同様に、攪拌混合工程Ｓ１、成形工程Ｓ２（ブロック材形成工程）、養生工程Ｓ３、マイクロ波照射工程Ｓ４を経ることにより製造される。

（攪拌混合工程Ｓ１）
まずコンクリート素体１Ａの材料であるセメント、砂、砂利、水を、空隙形成材、発熱体と共に攪拌機に投入し、攪拌、混合することによってブロック材１の母材となる混合体を作製する。ここでこの実施形態において、空隙形成材は、油が適用され、マイクロ波の照射により発熱してブロック材２１が温度上昇すると、ブロック材２１より流出してブロック材２１に占める体積が減少し、ブロック材２１に微細な空隙を作製する。

この空隙形成材に係る油は、エンジンオイル、調理油等の各種の油を適用することができるものの、省資源化の観点からエンジンオイル、調理油の廃油を利用することができる。なお廃油の場合、不純物が混入している場合があるので、予めフィルタ等により不純物を取り除いておくことが望ましい。

油の混入比率は、ブロック材２１に設ける微細な空隙２の割合に応じて設定され、この実施形態では、油にラードを適用して、セメント：砂：砂利：水：空隙形成材で混入比１：２：４：５：１（体積比）に設定される。これによりコンクリート素体１Ａにおいては、コンクリートと油による空隙形成材とが１：０．１４の体積比に設定されるものの、この割合にあっては空隙の割合に応じて１：０．０７〜１：０．２８に設定して実用上充分な強度を確保しつつ、充分な揚水機能を確保することができる。

なお油は、粘度が低い場合、コンクリートの材料（セメント、砂、砂利）と同時に混ぜると、セメントが硬化しない場合ある。そこで攪拌混合工程は、必要に応じて事前に、油以外の材料を攪拌混合した状態で、温度調整した油を投入して攪拌混合し、これによりセメントの未硬化を防止する。

（成形工程Ｓ２）
次に、攪拌混合工程Ｓ１で作製した混合体をブロック材２１の外形を形成する成形型に流し込み、混合体からブロック材２１の外形を成形する。

（養生工程Ｓ３）
続いて、成形したブロック材２１の養生処理を行い、ブロック材２１を硬化させる。ここで、養生処理によって硬化したブロック材２１には、まだ、微細な空隙２が形成されておらず、微細な空隙２が形成される位置に油が存在した状態となる。また水を封入したカプセルが保持されている状態である。

（マイクロ波照射工程Ｓ４）
次に、硬化したブロック材２１を工業用電子レンジに投入し、所定の時間、マイクロ波を照射して加熱処理を行う。加熱することによって、ブロック材２１に混入したカプセル内の水が温度上昇し、この温度上昇によりブロック材２１全体の温度が短時間で上昇する。この温度上昇により空隙生成材としての油は流動性が増加してブロック材２１より流出し易くなり、表面では油が染み出すようになる。

またこの温度上昇により発熱体である水を保持したカプセルは、強度が低下して内部に保持した水が、水の状態で、又は水蒸気の状態でカプセルから漏れ出して水蒸気化して一挙に体積が増大し、その圧力により流動性の増大した油をブロック材２１の外部に押し出すことになる。これによりブロック材２１では、微細な空隙２が隣り合う他の空隙と連結されて外部につながり、毛管現象をより効果的に発生させやすい微細な空隙２が形成される。

なお水蒸気の流出が停止した後も、一定時間、工業用電子レンジでブロック材２１を加熱することで、ブロック材２１内に残存する油を気化させて流出させることができ、ブロック材２１に残存する油分の量を減らすことができる。また、カプセルに封止する水に洗剤を混入することにより、残存する油分をより効率よく除去することも可能である。

以上より、マイクロ波照射工程Ｓ４で油分を除去すると、微細な空隙２が形成されたブロック材２１が製造される。なお、水蒸気の圧力によりブロック材１０１の外部へ押し出された油は、回収することによって、再利用することができる。

本実施形態の発明には、以下のような効果がある。
（１）廃油等を利用して微細な空隙を有するブロック材を簡易に製造することができる。また油の回収により資源を有効活用することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の舗装路は、歩道などの一般の舗装路に敷き詰められたブロック状の舗装材の代わりに、上述の第１実施形態又は第２実施形態のブロック材を舗装材として路面に敷き詰めたものである。
本実施形態の舗装路は、上述の実施形態のブロック材が路面に敷き詰められることによって、ブロック材に形成された微細な空隙２により、路面上の雨水などの水分の排水特性を向上させることができる。またこのとき微細な空隙２に一時的に雨水を蓄積、保持するようにして、路面の温度上昇を低減してヒートアイランド現象の発生を抑制することができる。

また、上述の実施形態のブロック材を使用することにより、ブロック材に形成された微細な空隙２によって毛管現象による揚水機能を生じさせることができ、ブロック材の下部、すなわち舗装地盤から水分を舗装路の表面にまで吸い上げることができる。これにより、吸い上げた水分を舗装路の表面から蒸発させ、舗装路の表面を冷却することができ、ヒートアイランド現象の発生を抑制することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態の建築物は、一般の家屋などの建築物の内壁材として使用される石膏ボードの代わりに、板状に形成された上述の第１実施形態又は第２実施形態のブロック材を内壁材として使用したものである。
本実施形態の建築物は、上述の実施形態のブロック材を板状に形成し内壁材として使用することによって、ブロック材が微細な空隙２により水分を保ち、建築物の室内を適度に保湿することができる。
また、本実施形態の建築物は、ブロック材が、微細な空隙２により断熱材としての役割を果たすので、外気温による建築物の室内への影響を抑制することができ、建築物の冷暖房効率を向上することができる。
また微細な空隙２により、空気中に浮遊するホルムアルデヒド等の有害成分を付着して、いわゆるシックハウス症候群を予防することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）第１実施形態において、金属棒３をブロック材１の内部に配置する例で説明したが、これに限定されず、金属棒３の代わりに、棒状以外の形状の金属片をブロック材１の内部に配置してもよい。具体的に、金属棒に代えて、又は金属棒に加えて、各種形状の金属片、各種形状の金属箔をブロック材に混入させてもよい。また金属棒に代えて、又は金属棒に加えて、針金による金網を適用するようにし、この金網により強度を補強するようにしてもよい。

（２）第２実施形態において、ブロック材１０１の内部に、発熱体として、さらに第１実施形態に記載の金属棒や、金属片等を配置してもよい。こうすることで、マイクロ波照射工程Ｓ４において、金属片等が発熱することによって、カプセル内の水分をより早く沸騰させることができ、ブロック材１の製造効率を向上させることができる。
（３）空隙形成材として、第１実施形態では発泡樹脂の破砕物を、第２実施形態では油を、それぞれ混合体に含ませたが、その両方を混合体に含めてブロック材を形成してもよい。

（４）上述の実施形態は、砂利の混入によりコンクリート素体に微細な空隙を作製してブロック材とするものであるが、砂利の混入を中止して、モルタル素体に微細な空隙を作製してブロック材としてもよい。

（５）第２実施形態では、水を発熱体に適用したが、有機溶剤等の液体を過熱補助材に適用してもよい。

１、２１ ブロック材
２ 微細な空隙
３ 金属棒

Claims (7)

1. 少なくとも空隙形成材と、砂と、セメントと、水とを攪拌混合して攪拌混合体を作製する攪拌混合工程と、
   前記攪拌混合体を成形、硬化させて、マイクロ波の照射により発熱する発熱体を含ませたブロック材を形成するブロック材形成工程と、
   マイクロ波を前記ブロック材に照射し、前記マイクロ波による前記発熱体の発熱により前記ブロック材における前記空隙形成材の占める体積を減少させ、前記ブロック材に微細な空隙を形成するマイクロ波照射工程とを備えること、
   を特徴とするブロック材の製造方法。
2. 前記空隙形成材が、油であり、
   前記発熱体が水であること、
   を特徴とする請求項１に記載のブロック材の製造方法。
3. 前記攪拌混合工程は、発熱体に係る水を封入したカプセルを、前記空隙形成材と、砂と、セメントと、水とを攪拌混合して攪拌混合体を作製すること、
   を特徴とする請求項２に記載のブロック材の製造方法。
4. 前記空隙形成材が、発砲ウレタン樹脂又は発砲スチロールであり、
   前記発熱体が、金属であること、
   を特徴とする請求項１に記載のブロック材の製造方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブロック材の製造方法により製造されたブロック材。
6. 請求項５に記載のブロック材を敷き詰めた舗装路。
7. 請求項５に記載のブロック材を使用した建築物。

Images