| 【発明の名称】 |
木炭混入コンクリート |
| 【発明者】 |
【氏名】後藤 道雄
|
| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】混入する木炭の品質、特性を見極めることから始まり、木炭の浄化・吸着・調湿等の機能を利用して、コンクリート混入を試みた。特に木炭混入コンクリートの圧縮強度は、未混入コンクリートより強度が向上する点、炭化温度７００℃以上で焼くと木炭は強アルカリ性に変化する点、間伐材など多孔性の木炭は表面積が広いので、より効果が上がる点、１ｍ３当たりの混入量は微量でコスト高にはあたらない点等が、実際の建設現場での数々の社会実験や試験によって実証された。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】フレッシュコンクリート（まだ固まらないコンクリート）に高品質の木炭を混入し、コンクリートの圧縮強度の増大、結露防止、劣化防止、電磁波遮断等、従来のコンクリートの品質をさらに向上させるための製造方法。
【請求項２】同上の製法により完成したコンクリートの製品、及び二次製品。
|
【発明の詳細な説明】【発明の属する技術的分野】本発明は一般に使用されているコンクリートをさらに品質向上させる為の製法とその製法で完成した製品である。コンクリート混和剤としての木炭の品質、コンクリートへの混入方法、混入量等に関する一連の開発である。
【従来の技術】これまでのコンクリート設計強度は、セメント強度と使用するセメント、水、砂利、砂等の分量によって決定されていた。またコンクリートの最大の欠点である内部結露は、コンクリート自体では解消されず、一旦打設後、スチロール等の別材料にてコンクリート表面温度を緩和する事で防止していた。コンクリートの劣化については、空気中のＣＯ２や雨水などが、コンクリートの中性化を促し、ついには酸化されて中の鉄筋に錆が発生。このことによりコンクリートの中の鉄筋は膨張し、表面は爆烈によるクラック（ひび割れ）が生じる。さらには雨水の侵入による悪循環でクラックは広がり、一部剥離（はくり）されたコンクリートは落下し、人身事故等、重大事故に至ることもある。コンクリートの耐用年数は１００年と言われているが、自然環境の変化、特に大気汚染によりコンクリートの生命はその半分にまで縮まったといわれている。
【発明が解決しようとする課題】フレッシュコンクリートは弱アルカリ性である。これを強アルカリ性に変化させ、中の鉄筋の腐食に至るまでの時間を延ばすと、寿命の長い鉄筋コンクリートができる。しかし、その為の混和剤の影響で強度低下に陥ることは出来ない。さらに結露を発生させない為に温度差だけではない、他の手段による防止策も検討しなくてはならない。
【課題を解決するための手段】本発明の以前から木炭の研究を重ね、『コンクリート混入』以外での実験でその特性を知り得ていた。木炭は吸着能力・調湿能力、浄化能力・強アルカリ性・通気性という特性があり、しかも恒久効果があり、加えて無公害なところに注目していた。木炭になる木材の材質の中でも、特に間伐材（杉・桧等の国産材）は成長が早く、その分、多孔質である。１ｇ当たり、３５０ｍ２以上の表面積を持つ。しかも炭化温度を７００℃以上にすると酸性から強アルカリに変化する。この特性を利用してコンクリートへの木炭混入実験を行った。レディミクストコンクリート（ＪＩＳ表示規格）工場の試験室で試験練り用の手動ミキサー（内容量０，２４ｍ３）に、間伐材（杉）を炭火温度７５０℃で炭化した木炭を粉砕し、直径０，５・１・５・１０・１５・２０ｍｍごとに仕分けし、そのうち直径５〜１０ｍｍの木炭を、それぞれ５０ｇ、１００ｇ、２００ｇ混入して練り混ぜ、『１週・４週の圧縮強度試験』を行った。１週強度では、未混入のコンクリートとほぼ同じ強度であったが、４週強度では、未混入のコンクリートより１５％以上の高強度（２００ｇ混入）が計測された。
（設計基準強度の１．５倍にあたる）→別紙グラフ参照このことにより、木炭混入による強度低下は認められず、逆に強度が向上し、アルカリ反応が高かったことで『木炭混入コンクリート』の品質向上が実証された。『結露』についての実験は、実際の建築現場にて行った。結露発生が一番顕著に表れる北側壁、浴室の壁・床、湿気が多い脱衣室、温度差の著しい最上階のスラブを持つ住宅、直接土に接する１階土間のコンクリートがコンピューター室になっている印刷工場等に行ったが、零下１０℃を下回る阿蘇山中の実験現場でも結露は発生しなかった。結露は、これまで内外温度差をいかに縮めるかが問題解決の道であったが、混入木炭の調湿能力で解決できた。また、完成した木炭混入コンクリートの住宅にて『電磁波測定』を行った結果、外部からの電磁波の遮断力があることも実証された。さらに、木炭混入コンクリートのテストピース残材を川の中に放置すると、未混入コンクリートより早く植生が繁殖する事も判明した。
【発明の実施の形態】本発明は木炭の品質によるところが大きい。木炭になる以前の木材の樹種、生産地、成長年数（球径）や、炭化温度、木炭製造方法等で変化する。また、混入する木炭の粒度、単位重量、混入量等によって、コンクリートの品質に影響が生じる。使用目的に応じて、木炭の材質、粒度、混入量を決定する必要がある。
〜木炭混入コンクリートの製作の手順〜■あらかじめ木炭の材質、粒度別（直径０，５・１・１，５・１０・１５・２０ｍｍ等の粒度）に仕分けしておく。
■コンクリート１ｍ２当たりの混入量を算定した重量表を作成し、調合表に合わせて混入出来る体制をとっておく。
■生コン製造工場のバッチャーに他のコンクリート材料と一緒に混入し撹拌させる。
■レディミクストコンクリート運搬車（生コン車）に積み込み後も撹拌させながら現場に運搬する。
■現場に到着後は速やかに打設する。
注意事項として、一度使用した木炭混入コンクリートの工場バッチャー及び生コン車は水洗いにて前の練り合わせ材が残らないよう十分清掃すること。木炭が活性炭の役割を行うので、夏場、気温が高い時（３０℃以上）は硬化が早まる可能性があるので打ち込みまでの時間には配慮することが必要である。
【発明の効果】（１）コンクリートの劣化防止炭火温度に比例して木炭のアルカリ度は高まる。高アルカリ性の木炭を混入したコンクリートは、試験室実験と、社会実験により永く高アルカリ性を保つことが証明されている。特に鉄筋コンクリート造の建築物、構造物の内部にある鉄筋が表面かぶりのコンクリート中性化により錆が発生し、これによりクラックが発生するのと同時に劣化が促進されることを考えると、強アルカリコンクリートの誕生は鉄筋コンクリートの寿命を長持ちさせる意味で効果が期待出来る。車の排気ガスから出るＣＯ２酸性雨等の大気変化の状況から鑑み、今後特に劣化防止として有効である。対象として、トンネル、橋脚、高速道路、海中・海岸構造物・建築物等に有効である。
（２）コンクリートの圧縮強度の向上木炭混入による強度向上は費用対効果の点でも評価できる（１ｍ２当たり２００〜２５０円のＵＰ）。また、打設後も、年々強度が増大することも実証され、（１）の効果と合わせて巨大コンクリート構造物を粗大ゴミ化しないというゼロエミッションの精神に応えることでもある。
（３）結露防止北国では結露の発生は厄介で、これまでは二重三重の断熱材で処理していた。しかし、ここにきて温度差ではなく、木炭の調湿能力によるコンクリートの特質で結露問題を解決できた。
（４）電磁波遮断効果電子機器が多用される現代社会において、電磁波の人体への影響が懸念されている。電磁波の強い木炭を混入したコンクリート壁は外部からの電磁波を遮断する効果がある。
（５）多自然型水辺空間・自然景観形成への活用木炭混入コンクリートは一般のコンクリートより植生や微生物が繁殖し易い。木炭混入コンクリートで出来た構造物（護岸、擁壁、砂防ダム等）や二次製品（消波ブロック、土留めのコンクリート杭木、緑化ブロック等）を川や海、あるいは山中に施すことにより、生態系の保護・保全、景観形成等に効果がある。
（６）最大伐期を迎えている間伐材をはじめ国産材の需要が低迷しているなか、それらを木炭化してその需要拡大が図れる事は水環境保全等、山の公益的機能を回復させることにつながる。同時に鉄筋コンクリート造の建設物が木炭混入で少しでも寿命が延びることは、建設エネルギーの削減にもつながり、新しい国土保全のシステムが確立することにもなる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１２５６９６
【氏名又は名称】後藤 道雄
|
| 【出願日】 |
平成１１年８月２日（１９９９．８．２） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−４８６１０（Ｐ２００１−４８６１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年２月２０日（２００１．２．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５２０８９ |
|