多孔质烧结铺路材料及其制造方法.pdf

提供作为抑制热岛现象的对策用的多孔质烧结铺路材料及其制造方法，本发明的多孔质烧结铺路材料由具有多层构造的多孔质烧结体构成，该多层构造是将多孔质保水层和多孔质加强层以多孔质加强层为表面层进行叠层而成，该多孔质保水层以粒径7mm以下的熔渣灰为骨料；该多孔质加强层以粒径6mm以下的瓷器制陶瓷粉碎物为骨料。另外，多孔质烧结铺路材料的制造方法，是以粒径7mm以下的熔渣灰、水凝性水泥以及玻璃粉为原料，调制多孔质保水层用的混合物，另外，以粒径6mm以下的瓷器制陶瓷粉碎物、水凝性水泥以及玻璃粉为原料，调制多孔质加强层用的混合物，使这些多孔质保水层用的混合物和多孔质加强层用的混合物叠层成形，进行保养干燥后，烧制而成。

1.  一种多孔质烧结铺路材料，是由多孔质烧结体构成，该多孔质烧结体是在由骨料、水凝性水泥以及玻璃粉构成的原料混合物中加入添加水后混合，成形为规定的形状，将所得到的成形物进行烧制而获得的，其特征在于，上述多孔质烧结体具有多层构造，该多层构造是将多孔质保水层和多孔质加强层以上述多孔质加强层为表面层进行叠层而成，该多孔质保水层以粒径7mm以下的熔渣灰为骨料；该多孔质加强层以粒径6mm以下的瓷器制陶瓷粉碎物为骨料。

2.  如权利要求1所述的多孔质烧结铺路材料，其特征在于，多孔质烧结体，其多孔质保水层的厚度(T)与多孔质加强层的厚度(D)的比率(T/D)在3-11的范围内。

3.  一种多孔质烧结铺路材料的制造方法，其特征在于，是在由水分含有量5-20重量％，粒径7mm以下的熔渣灰40-70重量％、水凝性水泥15-30重量％以及粒径2mm以下的玻璃粉15-30重量％构成的原料混合物中加入添加水，将包含有熔渣灰所含水分的水分含有量调整至10-20重量％，将上述原料混合物以及添加水混合，调制多孔质保水层用的混合物；
另外，在由粒径6mm的瓷器制陶瓷粉碎物50-90重量％、水凝性水泥5-25重量％以及粒径2mm以下的玻璃粉5-25重量％构成的原料混合物中加入添加水，将水分含有量调整至5-15重量％，将上述原料混合物以及添加水混合，调制多孔质加强层用的混合物；
使上述多孔质保水层用的混合物和多孔质加强层用的混合物叠层成形；
对所得到的多层成形物进行保养干燥后，以1000-1200℃烧制。

4.  如权利要求3所述的多孔质烧结铺路材料的制造方法，其特征在于，多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物的成形，是将多孔质保水层用的混合物和多孔质加强层用的混合物依次注入模具内进行。

5.  如权利要求3所述的多孔质烧结铺路材料的制造方法，其特征在于，多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物的成形是通过下述方法进行的，即，将多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物的任意一方注入模具内，形成成形物，接着，在所得到的成形物的上面注入另一方的混合物，形成成形物。

6.  如权利要求4或5所述的多孔质烧结铺路材料的制造方法，其特征在于，多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物的成形，是在5-250kg/cm²的面压力下，通过冲压成形进行的。

7.  如权利要求4或5所述的多孔质烧结铺路材料的制造方法，其特征在于，多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物的成形，是在附加0.05-5kg/cm²的面压力下，通过振动成形进行的。

多孔质烧结铺路材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及多孔质烧结铺路材料及其制造方法，特别是涉及透水性或保水性优异，适于作为抑制所谓热岛现象的对策用的多孔质烧结铺路材料及其制造方法，该多孔质烧结铺路材料主要是在建筑、道路、公园等的都市部的建筑物或土木建筑物中，铺设或者粘设其外面，例如建筑的外壁面、屋顶平台以及屋顶等、高速公路的防护墙等、公园的散步道的路面等。
背景技术
近年，观测到都市部的气温与周边部相比为高温的所谓的热岛现象，在都市部的生活中，引起了各种各样的问题，如中暑或由于产生光化学烟雾而造成的对眼或呼吸器官的障碍等的对人体的影响，或产生局部集中暴雨等。
因此，研讨了用于缓和该热岛现象的对策，作为其中之一，研讨了在都市部中的建筑物或土木建筑物的墙面、屋顶平台、路面等进行绿化或保水性铺路，目前为止已有多个提案。
例如，在专利第2,756,934号公报中，提出了通过下述工序，制造具有保水性和透水性，作为铺路建材或植被基板材料的有用的多孔质烧结体的方法，即：形成由煤灰粉末和熔渣灰两者合计50-85重量％、聚块粘土等的粘土质原料和熔渣水泥等的水凝性水泥两者合计15-30重量％(但是，水凝性水泥相对于粘土质原料1重量部，以0.3-0.5重量部的范围的量调和)、以及高炉水碎熔渣等的烧结调整材料0-20重量％构成的原料组成物，在干燥后，在烧制过程中，经过由含有CaO的碱性水蒸气产生的水热反应过程，以1000-1200℃的温度烧制。
但是，在该方法中，作为骨料，使用粒径0.5mm以下的粉煤灰和粒径0.5-1mm的熔渣灰的混合物，在作为铺路材料的机械强度(弯曲强度)上优异，但存在吸水率或透水系数比较低，透水性或保水性不一定充分，另外，或是由于产生青苔等而容易打滑，再有就是耐磨性不足的问题。
另外，在专利第3,158,086号公报中，提出了通过下述工序，制造具有保水性和透水性，作为透水·保水材料、过滤材料、净化材料、吸音材料、植被用材料等，具有有用的连续气泡的孔隙的粗粒子烧结体的方法，即：配合材料由粒度为1.5mm-10.0mm范围内的溶渣灰骨料以重量比45％-80％、由苏打石灰玻璃和水凝性水泥构成的多孔质结晶化玻璃成分以重量比20％-55％构成，而且，相对于这些配合材料的配合量，在以重量比10％-25％的范围内，加入成形用水分进行混合，经过20分钟-60分钟的保养反应过程，将造粒后的组成物填充到振动成形机型框内，在成形面压力5kg/cm²-30kg/cm²的范围内，成形平板状或块状，在保养硬化该成形体，进行干燥后，在1000℃-1200℃的温度范围内烧制。
但是，在该方法中，由于以粒度1.5mm-10.0mm的熔渣灰作为骨料，在骨料粒子间有100μm(0.1mm)-5000μm(5mm)的孔隙，所以吸水率或透水系数比较高，在透水性或保水性上优异，但作为铺路材料的机械强度(弯曲强度)低，特别是，不一定适合作为在使用时，在作用有人登上其上等的负载的公园的散步道的路面等上铺设的铺路材料。
而且，由于这些以往的多孔质烧结体，任何一种作为其主要的骨料成分，都是使用从煤炭火力发电厂排出的材质比较柔软的熔渣灰，所以耐磨性不足，从这点看，作为用于路面铺路用等的用途的铺路材料也不适合，另外，由于作为骨料的粘合剂，使用水凝性水泥，所以存在在使用时，其水泥成分缓慢溶出，在铺路材料的表面产生极白的粉状残渣物呈浮出状态的所谓的白晶化现象的问题。
[专利文献1]专利第2,756,934号公报
[专利文献2]专利第3,158,086号公报
因此，本发明者们对不仅作为抑制热岛现象的对策用所要求地在透水性或保水性上优异，而且作为铺路材料所要求的在机械强度或耐磨性上也优异的铺路材料进行开发，锐意研究的结果是，发现了通过具有由以粒径7mm以下的熔渣灰为骨料的多孔质保水层，和以粒径6mm以下的瓷器质陶瓷粉碎物为骨料的多孔质加强层的多层构造的多孔质烧结体形成，具有0.1-100μm的多个细孔，可以不损伤发挥优异的保水性能的熔渣灰的特性，而是赋予其优异的机械强度或耐磨性，特别是，可以适用于作为抑制热岛现象的对策用的铺路材料来使用，因而完成了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种作为抑制热岛现象的对策用也有用的多孔质烧结铺路材料，该多孔质烧结铺路材料除了不仅在透水性或保水性上，而且在机械强度或耐磨性上也优异外，还没有白晶化现象，在各种建筑物或土木建筑物中，适用于在其壁面、屋顶平台、路面等上铺设或粘设。
另外，本发明的其他目的是提供一种作为抑制热岛现象的对策用也有用的多孔质烧结铺路材料的制造方法，该多孔质烧结铺路材料不仅在透水性或保水性上，而且在机械强度或耐磨性上也优异，在各种建筑物或土木建筑物中，适用于在其壁面、屋顶平台、路面等上铺设或粘设。
发明内容
即，本发明是一种多孔质烧结铺路材料，是由多孔质烧结体构成，该多孔质烧结体是在由骨料、水凝性水泥以及玻璃粉构成的原料混合物中加入添加水后混合，成形为规定的形状，将所得到的成形物进行烧制而获得的，上述多孔质烧结体具有多层构造，该多层构造是将多孔质保水层和多孔质加强层以上述多孔质加强层为表面层进行叠层而成，该多孔质保水层以粒径7mm以下的熔渣灰为骨料；该多孔质加强层以粒径6mm以下的瓷器制陶瓷粉碎物为骨料。
另外，本发明是一种多孔质烧结铺路材料的制造方法，是在由水分含有量5-20重量％，粒径7mm以下的熔渣灰40-70重量％、水凝性水泥15-30重量％以及粒径2mm以下的玻璃粉15-30重量％构成的原料混合物中加入添加水，将包含有熔渣灰所含水分的水分含有量调整至10-20重量％，将上述原料混合物以及添加水混合，调制多孔质保水层用的混合物；另外，在由粒径6mm以下的瓷器制陶瓷粉碎物50-90重量％、水凝性水泥5-25重量％以及粒径2mm以下的玻璃粉5-25重量％构成的原料混合物中加入添加水，将水分含有量调整至5-15重量％，将上述原料混合物以及添加水混合，调制多孔质加强层用的混合物；使上述多孔质保水层用的混合物和多孔质加强层用的混合物叠层成形；对所得到的多层成形物进行保养干燥后，以1000-1200℃烧制。
本发明的多孔质烧结铺路材料是具有多层构造的多孔质烧结体，该多层构造具有以粒径7mm以下的熔渣灰为骨料的多孔质保水层和以粒径6mm以下的瓷器质陶瓷粉碎物为骨料的多孔质加强层，是将上述多孔质加强层作为表面层进行叠层而成，通过多孔质保水层发挥优异的保水性；另外，通过多孔质加强层发挥作为铺路材料所必需的机械强度和优异的耐磨性；另外，由于是以骨料、水凝性水泥以及玻璃粉为原料的多孔质烧结体，所以可发挥作为铺路材料所必需的优异的透水性。
在这里，关于本发明的多孔质烧结体的多层构造，只要至少将多孔质加强层作为表面层进行叠层即可，例如，可以是以多孔质保水层为基础层，另外，以多孔质加强层为表层的2层构造；另外，也可以是多孔质保水层通过多孔质加强层，以三明治状被夹入的3层构造；再有，还可以是将多孔质保水层和多孔质加强层进行交互叠层的4层以上的多层构造。
另外，在本发明的多孔质烧结铺路材料中，关于形成多层构造的多孔质保水层和多孔质加强层的厚度，依赖于所需成品的铺路材料所要求的整体的厚度或保水性能以及机械强度等，但关于这些多孔质保水层和多孔质加强层的厚度的比率，若考虑在成品的铺路材料中的保水性能和机械强度的平衡，则多孔质保水层的厚度(T)和多孔质加强层的厚度(D)的比率(T/D)通常为3-11，最好是在5-10的范围内。
在本发明中，制造多孔质烧结铺路材料时，为了形成多孔质烧结体的多孔质保水层而作为原料使用的熔渣灰通常其水分含有量为5-20重量％，经筛选，将粒径大的切割为粒径7mm以下，最好是用3mm以下的。若该粒径大于7mm，则机械强度不足，另外，因为熔渣灰的粒子间的空隙增大，所以保水性也降低。
另外，关于作为用于与该熔渣灰一同形成多孔质保水层的原料而配合的水凝性水泥，可以列举出例如熔渣水泥、硅酸盐水泥、飞灰水泥、高铝水泥、白水泥等，这些除了可以单独使用仅其中的1种以外，也可以将2种以上混合使用。关于该水凝性水泥，从经济性或再循环性等的观点出发，最好是熔渣水泥。
再有，作为用于与上述熔渣灰以及水凝性水泥共同形成多孔质保水层的原料而配合的玻璃粉，是在烧制时熔融，与上述水凝性水泥相辅，在骨料(熔渣灰)的粒子间，一面形成孔隙，一面部分地结合这些骨料粒子间，具体地说，是将板玻璃、瓶玻璃等的碎玻璃(苏打石灰玻璃)粉碎，使用所形成的2mm以下，最好是0.6mm以下的。
上述的熔渣灰、水凝性水泥以及玻璃粉是以熔渣灰40-70重量％，最好是55-65重量％、水凝性水泥15-30重量％，最好是20重量％前后、以及玻璃粉15-30重量％，最好为20重量％前后的比例配合，作为用于形成多孔质保水层的原料混合物。关于熔渣灰，若其配合比例低于40重量％，则不能获得所需的保水性，反之，若高于70重量％，则机械强度不足，另外，关于水凝性水泥，若其配合比例低于15重量％，则机械强度不足，反之，若高于30重量％，则保水性降低，再有，关于玻璃粉，若其配合比例低于15重量％，则机械强度不足，反之，若高于30重量％，则保水性降低。
关于用于形成这样获得的多孔质保水层的原料混合物，接着，加入添加水，将包含有熔渣灰所含水分的水分含有量调整至10-20重量％，进行混合，成形为规定的形状，此时，原料混合物以及添加水的混合只要是可对这些进行充分混合的搅拌机即可，没有特别限制，例如可以列举出手动搅拌机、双轴搅拌机、可倾式搅拌机、盘式搅拌机等、或具有旋转盘、固定的壁刮板以及搅拌装置的逆流式高速混合搅拌机(艾里奇公司制的艾里奇搅拌机)、或无搅拌叶轮的扩散混合式搅拌机(千代田技研工业公司制的全能搅拌机(OmniMixer)等。
在混合用于形成该多孔质保水层的原料混合物和添加水时，最好缓慢地加入添加水，充分混合，使整体均一，从而调制多孔质保水层用的混合物。
另一方面，在制造多孔质烧结铺路材料时，作为用于形成多孔质烧结体的多孔质加强层的原料所使用的瓷器质陶瓷粉碎物，例如将卫生陶瓷、瓷砖、餐具等的不合格品粉碎、筛选，将粒径大的切割，得到粒径6mm以下的物质，最好是使用0.5-4mm的物质。若该粒径大于6mm，则机械强度不足，另外，若小于0.5mm，则有可能产生透水性不足。
另外，作为用于形成多孔质加强层的原料而配合的水凝性水泥以及玻璃粉，与作为用于形成上述的多孔质保水层的原料而使用的水凝性水泥以及玻璃粉相同。
上述的瓷器质陶瓷粉碎物、水凝性水泥以及玻璃粉是以瓷器质陶瓷粉碎物50-90重量％，最好为65-75重量％、水凝性水泥5-25重量％，最好为12-18重量％、以及玻璃粉5-25重量％，最好为10-25重量％的比例配合，作为用于形成多孔质加强层的原料混合物。关于瓷器质陶瓷粉碎物，其配合比例若低于50重量％，则透水性不足，反之，若高于90重量％，则机械强度不足，另外，关于水凝性水泥，其配合比例若低于5重量％，则在制造过程中，多层成形物的强度不足，难以进行处理，反之，若高于25重量％，则透水性不足，再有，关于玻璃粉，其配合比例若低于5重量％，则机械强度不足，反之，若高于25重量％，则透水性不足。
关于用于形成该多孔质加强层的原料混合物，也是接着加入添加水，将水分含有量调整到5-15重量％，进行混合，成形为规定的形状，此时，原料混合物以及添加水的混合，只要是可对这些进行充分混合的搅拌机即可，没有特别限制，例如可以列举出手动搅拌机、双轴搅拌机、可倾式搅拌机、盘式搅拌机等、或逆流式高速混合搅拌机(艾里奇搅拌机)、无搅拌叶轮的扩散混合式搅拌机(OmniMixer)等。
在混合用于形成该多孔质加强层的原料混合物和添加水时，最好最初以70％左右的输出混合原料混合物，然后，使输出达到100％，一面缓慢加入添加水，一面充分地混合，使整体均一，从而调制多孔质加强层用的混合物。
另外，在上述的多孔质保水层用的混合物或多孔质加强层用的混合物中，根据需要，在无损本发明的主旨的范围内，也可以添加颜料、飞灰等的第三成分。
接着，将所获得的多孔质保水层用的混合物和多孔质加强层用的混合物进行叠层成形，使之成为所需的多层成形物。
关于该多层成形物的成形方法，没有特别的限制，例如可以列举出将多孔质保水层用的混合物和多孔质加强层用的混合物依次、或者根据需要多次反复注入模具内进行的方法，或是首先，将多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物中的任意一方注入模具内，形成成形物，接着，在所获得的成形物上，注入另一方的混合物，形成成形物，这样的操作进行一次，或根据需要多次反复进行的方法等。
这些多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物，接着，通过冲压成形或振动成形等的方法，形成为适合作为铺路材料的规定的形状，例如，长200-500mm×宽200-500mm×厚20-100mm的平板形状，或在表面具有凹凸图案的平板形状，再有，适合一面在公园的路面或建筑物的壁面上形成图案，一面进行铺设或粘设的形状等的各种形状。
于是，关于这些多孔质保水层用以及多孔质加强层用的混合物的成形条件，例如在冲压成形的情况下为5-250kg/cm²，最好在50-100kg/cm²的面压力下进行，另外，在振动成形的情况下，通常，是在振动数为2000-6000rpm，以及振幅为0.2-1.2mm，最好是振动数为3000-5000rpm，以及振幅为0.3-0.7mm的条件下，在附加0.05-5kg/cm²，最好是0.1-1kg/cm²的面压力下进行。关于冲压成形或振动成形时所附加的面压力，若过低则机械强度不足，反之，若过高，则保水性或透水性不足。
关于这样获得的多层成形物，对其进行保养，直至由于水凝性水泥的水化反应而硬化，此时的成形物的保养最好是成形物的弯曲强度达到8kg/cm²以上，更好的是达到10kg/cm²左右，若保养后的成形物的弯曲强度低于8kg/cm²，则在烧制时容易破损，其处理变得困难。
该多层成形物的保养是在混合物成形后，将该成形物放置1-4天，最好是1-2天，自然保养，另外，也可以是以30-80℃，最好是在50℃前后，进行3-4小时，也可以是3-4小时的蒸汽保养，再有，也可以将这些自然保养和蒸汽保养组合进行。
结束了上述的保养，达到规定的弯曲强度的多层成形物接着被烧制，成为成品的铺路材料。该多层成形物的烧制是在烧制温度1000-1200℃，最好是1100-1200℃，以及烧制时间1.5-30小时，最好是2-4小时的条件下进行，另外，关于烧制装置，只要是可以满足上述烧制条件的烧制温度1000-1200℃，以及烧制时间1.5-30小时的装置，哪种装置都可以，例如，可以是使用梭式窑等的装置进行的批量式，另外，例如也可以使用辊底式炉进行的连续式。若烧制温度低于1000℃，则产生未烧结的部分，铺路材料的强度降低，另外，若高于1200℃，则多层成形物整体熔融，不能维持成品的形状。
根据本发明的方法所获得的多孔质烧结铺路材料是具有将多孔质保水层和多孔质加强层叠层的多层构造的多孔质烧结体，通常，松密度为1.1-1.5，最好为1.2-1.4，弯曲强度(JIS A 5411标准，风干状态)为3-8N/mm²，最好为3-5N/mm²，吸水率(JIS A 5209标准，体积换算)为15-40vol％，最好为25-35vol％，透水性(联锁协会法)为0.03×10^-2-2.5×10^-2cm/S，最好为0.3×10^-2-2.5×10^-2m/S，以及耐磨性(JIS A 5029)在0.1g以下，作好具有0.05g以下，另外，临时设置在屋外，通过象暴露实验那样进行的水泥成分溶出实验，没有产生白晶化现象。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种作为抑制热岛现象的对策用也有用的多孔质烧结铺路材料，另外，还可以提供其制造方法，该多孔质烧结铺路材料不仅在透水性或保水性上，而且在机械强度或耐磨性上也优异，在各种建筑物或土木建筑物中，适用于在其壁面、屋顶平台、路面等上铺设或粘设。
具体实施方式
下面，根据实施例以及比较例，具体说明本发明的恰当的实施方式。
[实施例1-10]
经筛选，将切割了粒径超过3mm的粒径3mm以下的溶渣灰(水分含有量10wt％前后)和熔渣水泥B种及碎玻璃(三和化学公司制)粉碎，进行制造，经筛选，将切割了超过0.6mm的粒径0.6mm以下的玻璃粉按表1所示的比例配合，作为多孔质保水层用的原料混合物。
将该多孔质保水层用的原料混合物按表1所示的比例装入逆流式高速混合搅拌机(艾里奇式搅拌机)，首先，不加入添加水，进行混合后，缓慢加入添加水，使包含溶渣灰中的水分的水分含有量为约15重量％，充分混合，得到多孔质保水层用的混合物。
另外，经筛选，将除掉了粒径不到0.5mm和粒径超过4mm后的、粒径为0.5-4mm的瓷器质陶瓷粉碎物(森下制土公司制，商品名：陶瓷碎片粉8目/寸)，和与上述相同的熔渣水泥，及与上 述相同的玻璃粉按表1所示的比例配合，作为多孔质加强层用的原料混合物。
将该多孔质加强层用的原料混合物按表1所示的比例，装入无搅拌叶轮的扩散混合式搅拌机(OmniMixer)，首先，不加入添加水，以70％的输出混合后，将输出提升到100％，缓慢加入添加水，使水分含有量达到约10重量％，充分混合，得到多孔质加强层用的混合物。
接着，首先，将表1所示量的多孔质保水层用的混合物填充到冲压成形机(后藤铁工所公司制)的模具内，接着，在其上面填充表1所示量的多孔质加强层用的混合物，在面压力50kg/cm²的条件下，振动成形，成形为长300mm×宽300mm×厚60mm的平板形状。
将所获得的多层成形物与其垫板一同从模具中取出，放置4天，通过自然保养进行保养。成形物的保养以弯曲强度达到10kg/cm²左右为标准进行。
接着，使用辊底式炉，在烧制温度1100-1200℃，烧制时间(保持烧制温度的时间)5-30分钟，烧制速度200-250mm/分，以及升降温速度2-10℃/分的条件下，烧制保养后的多层成形物，获得各实施例1-10的多孔质烧结铺路材料。
所获得的各实施例1-10的多孔质烧结铺路材料，其多孔质保水层以及多孔质加强层的厚度的比率如表1所示那样。
关于所获得的各实施例1-10的多孔质烧结铺路材料，测定其松密度、弯曲强度(JIS A 5411标准、风干状态)、吸水率(JIS A 5209标准、体积换算)、透水性(互锁协会法(インタ一ロツキングブロツク协会法))以及耐磨性(JIS A 5029)。
另外，关于各实施例1-10的多孔质烧结铺路材料，临时设置在屋外，进行象暴露实验那样的水泥成分溶出实验，通过调查是否发现白晶化现象，◎：未见白晶化现象，○：仅少量见到白晶化现象，×：大量见到白晶化现象的4个阶段、进行评价。
所测定的各实施例1-10的多孔质烧结铺路材料的物理性质和发现白晶化现象的评价结果如表1所示。
[实施例11]
作为溶渣灰，除了使用粒径3-5mm的以外，与上述实施例6相同，获得实施例11的多孔质烧结铺路材料。
关于所获得的实施例11的多孔质烧结铺路材料，与上述各实施例的情况相同，在测定其物理性质的同时，进行发现白晶化现象的评价。
结果如表1所示。
[表1]