(57)【要約】【課題】透水性と保水性に優れ、特に、乾湿繰返しによっても優れた保水性を維持し、且つ散水による温度低下に優れ、その持続時間が長い透水・保水性コンクリート又はモルタル、その製造方法、並びにその原料となる組成物を提供すること。【解決手段】本発明の透水・保水性コンクリート又はモルタルは、骨材を磨砕処理した細骨材と、セメントと、粘度１００mPa・s以上のＣＭＣ水溶液とを含む組成物を固化したものであり、例えば、舗装ブロック、路面ブロック、多孔質コンクリート又はモルタル製品に利用できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材を磨砕処理した細骨材と、セメントと、粘度１００mPa・s以上のカルボキシメチルセルロース水溶液とを含む透水・保水性コンクリート又はモルタル用組成物。
【請求項２】
骨材を磨砕処理した細骨材の粗粒率が３．００以下、実積率が５５％以上、微粒分量が５〜１０％である請求項１記載の組成物。
【請求項３】
骨材が、溶融スラグ、高炉スラグ又は製鋼スラグ等の非多孔質材料である請求項１又は２記載の組成物。
【請求項４】
吸水性を有する高分子繊維状物質及び／又は粗骨材を更に含む請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の組成物を固化した透水・保水性コンクリート又はモルタル。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の組成物を、成型又は施工現場で打ち込んだ後、加振及び／又は加圧し、養生固化することを特徴とする透水・保水性コンクリート又はモルタルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた透水性及び保水性を有し、舗装材料等に利用できる透水・保水性コンクリート又はモルタル組成物、該組成物を固化した透水・保水性コンクリート又はモルタル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からヒートアイランド現象を緩和するために、歩道や建築物の屋上等に、透水・保水性コンクリート又はモルタル(以下、単に透水・保水性コンクリートということがある)が利用されている。また、地下水の保持等にも利用されている。このような透水・保水性コンクリートとしては、例えば、特許文献１に、多孔質材料である水砕スラグ等の吸水率の高い骨材及びポルトランドセメント等を用いた舗装材料としての透水・保水性コンクリートが提案されている。
しかし、このような透水・保水性コンクリートは、セメント水和物により多孔質材料が被覆されてしまうため、吸水率が低下するという問題がある。
また、特許文献２には、水砕スラグ、ゼオライト、火山岩等の多孔質の骨材と、水溶性ポリマー等の吸水性樹脂と、高分子材料等の繊維質物質と、ポルトランドセメント等の硬化材料を、０スランプ又は低スランプの状態で硬く練り混ぜて成型ないし施工してなる透水・保水性コンクリート体が提案されている。
このような透水・保水性コンクリート体は、繊維質物質の配合により、曲げ強度を改善しているが、透水・保水性については必ずしも満足できるとは言えない。
【特許文献１】特開平９−２０８２９０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１４２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、透水性と保水性に優れ、特に、乾湿繰返しによっても優れた保水性を維持し、且つ散水による温度低下に優れ、その持続時間が長い透水・保水性コンクリート又はモルタル、その製造方法、並びにその原料となる透水・保水性コンクリート又はモルタル用組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、溶融スラグ等の非多孔質骨材を磨砕処理した、粒度及び粒径が整えられた微粒の細骨材と、カルボキシメチルセルロースを溶解した特定粘度以上の水溶性ポリマー水溶液とを組合わせて用いることにより、当該細骨材がセメントにより被覆され、細骨材粒子同士の間隙による毛細管現象によって、優れた吸水率の確保と維持が可能となり、硬化体の強度も確保され、上記課題が解決しうることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
即ち、本発明によれば、骨材を磨砕処理した細骨材と、セメントと、粘度１００mPa・s以上のカルボキシメチルセルロース(以下、ＣＭＣと略す)ポリマー水溶液とを含む透水・保水性コンクリート又はモルタル用組成物が提供される。
また本発明によれば、上記組成物を固化した透水・保水性コンクリート又はモルタルが提供される。
更に本発明によれば、上記組成物を、成型又は施工現場で打ち込んだ後、加振及び／又は加圧し、養生固化することを特徴とする透水・保水性コンクリート又はモルタルの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の透水・保水性コンクリート又はモルタルは、特に、骨材を磨砕処理した、粒度及び粒径が整えられた微粒の細骨材と、ＣＭＣを溶解した特定粘度以上の水溶性ポリマー水溶液とを組合わせて含むので、透水性と保水性に優れ、特に、乾湿を繰返し施しても優れた保水性を維持し、且つ散水による温度低下に優れ、その持続時間が長いという効果を奏する。従って、本発明の透水・保水性コンクリート又はモルタルは、ヒートアイランド現象等を緩和する舗装材料や建築物の屋上材料等に有用である。
本発明の製造方法は、本発明の透水・保水性コンクリート又はモルタルを、効率よく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明を更に詳細に説明する。
本発明の組成物は、骨材を磨砕処理した細骨材と、セメントと、特定粘度のＣＭＣポリマー水溶液を含む。
骨材としては、例えば、溶融スラグ、高炉スラグ又は製鋼スラグ等の非多孔質材料の骨材が挙げられる。これらは単独もしくは２種以上の混合物として用いることができる。
骨材の磨砕処理は、例えば、有底円筒体の上部を開口し、中心部が上方に突出した形状の回転ドラムにより、多孔質骨材同士を摩擦させることにより微粒化し、粒度及び粒径を整える処理であり、市販の磨砕機、具体的には、日本鋳造株式会社製の磨砕機を用いて行うことができる。
【０００８】
磨砕処理の条件は適宜選択することができるが、本発明の所望の効果を精度良く得るために、得られる細骨材の粗粒率が３．００以下、好ましくは２．７０以下、実積率が５５％以上、好ましくは６５％以上、且つ微粒分量が５〜１０％となる条件を選択することが好ましい。
ここで、粗粒率は、JIS A 1102「骨材のふるい分け試験方法」により測定することができ、実積率は、JIS A 1104「骨材の単位容積重量試験方法」により測定することができ、微粒分量は、JIS A 1103「骨材の微粒分量試験方法」により測定することができる。
上記細骨材は、通常、１０ｍｍふるいを全部通り、５ｍｍふるいを質量で８５％以上通る粒径を有する骨材をいう。
本発明の組成物において、上記細骨材の含有割合は、組成物全量基準で通常３０〜５０質量％、好ましくは３５〜４５質量％である。上記範囲外の場合には、所望の透水性及び保水性が得られない恐れがある。
【０００９】
上記セメントは特に限定されず、例えば、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、早強セメントが挙げられる。
本発明の組成物において、セメントの含有割合は、組成物全量基準で通常１０〜３０質量％、好ましくは１５〜２５質量％である。
【００１０】
上記ＣＭＣポリマー水溶液は、ＣＭＣを溶解した水溶液であって、その粘度が１００mPa・s以上、好ましくは１００〜５０００mPa・sのポリマー水溶液である。該粘度が１００mPa・s未満の場合には保水性が低下する恐れがある。ＣＭＣポリマー水溶液の濃度は、ＣＭＣポリマーの分子量を鑑み、上記粘度となるように適宜決定することができる。
ＣＭＣポリマー水溶液の粘度測定は以下の方法により行うことができる。
ＣＭＣ約１０ｇを精秤し、蒸留水９００ｍｌを加え、撹拌機（約６００ｒｐｍ）で撹拌溶解させる。溶解水量＝試料摂取量×（９９−水分％）になるよう補正し、３時間撹拌して、粘度測定液を調整する。次に、２５℃±０．２℃の恒温水槽に粘度測定液を入れて２５℃とし、粘度をＢＭ型回転粘度計で測定する。ローターの回転開始から３分後の目盛を読み取り、ローターＮｏ．、回転数によって表１の係数を乗じて粘度値を求めることができる。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
ＣＭＣの重量平均分子量は、通常２５０００〜５０００００、好ましくは５００００〜４０００００である。分子量が小さいと、所定以上の粘度を有する水溶性ポリマー水溶液の調製が困難で、所望の効果が得られないおそれがある。
本発明の組成物において、水溶性ポリマー水溶液の含有割合は、組成物全量基準で通常５〜２０質量％、好ましくは５〜１０質量％である。上記範囲外の場合には、所望の透水性及び保水性が得られないおそれがある。
【００１３】
本発明の組成物においては、上記必須の材料以外に、本発明の作用効果を損なうことが無く、他の所望の効果を得るためにその他の材料を含有させることができる。例えば、強度増加及びコンクリートとするために、粗骨材を配合することができる。また、保水性を更に向上させるために、セルロース等の吸水性を有する高分子繊維状物質を含有させることもできる。該高分子繊維状物質としては、例えば、バッカイ社製の「ウルトラファイバー５００」（登録商標）が挙げられる。
これらその他の材料を含有させる場合の含有割合は、その目的に応じて適宜決定することができる。
【００１４】
本発明の透水・保水性コンクリートは、上記本発明の組成物を固化したものであって、後述する実施例にも示されるように、優れた透水性と保水性を示し、特に、乾湿を繰返し施しても優れた保水性を維持し、且つ散水による温度低下に優れ、その持続時間が長いという作用を示す。
【００１５】
本発明の透水・保水性コンクリートを製造するには、例えば、上記本発明の組成物を、所望の型枠に導入して成型するか、施工現場に打ち込んだ後、加振及び／又は加圧し、養生固化することにより得ることができる。
本発明の組成物の混合は、通常、上記組成物においてセメント以外の成分を練り混ぜた後、セメントを加えて再度練り混ぜる方法等により行うことができる。
加振及び加圧は、コンクリートの製造に使用される公知の装置を用いて常法により行うことができる。
【００１６】
本発明の透水・保水性コンクリートは、舗装ブロック、路面ブロック、多孔質コンクリート又はモルタル製品に使用することができる。
本発明の組成物は、上記製品の原料として使用でき、また、道路の舗装やグランド、公園の舗装工事において現場施工に利用することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
吸水率０．６７％、粗粒率３．３０、実積率５４．０％、微粒分量０．９％の溶融スラグを、日本鋳造株式会社製の磨砕機(商品名「スラグ磨砕機」)を用いて磨砕処理し、吸水率０．６７％、粗粒率２．４９、実積率７０．５％、微粒分量８．９６％の非多孔質細骨材を調製した。また、平均重合度１４００、重量平均分子量３３００００のＣＭＣを水に溶解し、粘度３０００mPa・sのＣＭＣ水溶液を調製した。
得られた磨砕処理した非多孔質細骨材４００質量部及びＣＭＣ水溶液８０質量部を混合し、更に、普通ポルトランドセメント２００質量部を混練りして、モルタル組成物を調製した。次いで、該モルタル組成物を、所定の型枠に導入し、加振及び加圧することにより成型し、養生固化して、４×４×１６ｃｍの試験用ブロックを調製した。
得られた試験用ブロックの吸水率Ｑを、試験用ブロックの絶乾状態の質量を(WD)、試験用ブロックを２４時間吸水させた際の質量を(WW)とし、Ｑ＝((WW)−(WD))／(WD)×１００により算出した。その結果、吸水率は２１．５％であった。
【００１８】
比較例１及び参考例１
磨砕処理した非多孔質細骨材の代わりに、比較例１では磨砕処理していない吸水率０．６７％、粗粒率３．３０、実積率５４．０％、微粒分量０．９％の溶融スラグを用い、参考例１では粒度０．９９〜１．４０ｍｍの球状ガラスビーズ(微粒分量０％)を用いた以外は、実施例１と同様に試験用ブロックを調製し、吸水率を算出した。
その結果、比較例１の試験用ブロックの吸水率は９．０％であり、実施例１よりかなり低いものであった。また、参考例１の試験用ブロックの吸水率は、粒度が整った球状のガラスビーズを用いたにもかかわらず、実施例１より低い１４．８％であった。
【００１９】
比較例２
ＣＭＣ水溶液の代わりに、粘度３０００mPa・sのポリアクリル酸水溶液を用いた以外は、実施例１と同様に試験用ブロックを調製し、吸水率を算出した。その結果、吸水率は実施例１よりかなり低い９．３％であった。
比較例１及び比較例２の結果より、実施例１における優れた吸収率は、磨砕処理した多孔質細骨材と、特定粘度のＣＭＣ水溶液との組合わせにより得られることがわかった。
【００２０】
比較例３
実施例１で用いたＣＭＣ水溶液の代わりに、平均重合度１００、重量平均分子量１７０００のＣＭＣを水に溶解した、粘度８０mPa・sのＣＭＣ水溶液を用いた以外は、実施例１と同様に、試験用ブロックを調製し、吸水率を算出した。その結果、吸水率は実施例１より低い１１．８％であった。
【００２１】
実施例２
実施例１で用いたＣＭＣ水溶液の代わりに、平均重合度８００、重量平均分子量１７４０００のＣＭＣを水に溶解した、粘度５００mPa・sのＣＭＣ水溶液を用いた以外は、実施例１と同様に、試験用ブロックを調製し、吸水率を算出した。その結果、吸水率は実施例１より低い１４．８％であったが、粒度が整った球状のガラスビーズを用いた参考例１と同程度の高い吸水率が得られた。
【００２２】
実施例３
実施例１で調製した磨砕処理した非多孔質細骨材６０００質量部と、平均重合度８００、重量平均分子量１７４０００のＣＭＣ粉末４０質量部に水７６０質量部を混合して調製した、粘度３００mPa・sのＣＭＣ水溶液８００質量部とを混合し、更に普通ポルトランドセメント２０００質量部を混練りして、モルタル組成物を調製した。次いで、該モルタル組成物を、所定の型枠に導入し、加振及び加圧することにより成型し、養生固化して、４×４×１６ｃｍの試験用ブロックを調製した。
（保水効果の確認試験）
試験用ブロックの絶乾状態の質量を(WD)、試験用ブロックを２４時間吸水させた際の質量を(WW)とし、得られた試験用ブロックの吸水率Ｑを、Ｑ＝((WW)−(WD))／(WD)×１００により算出した。その後、温度２０℃、湿度６０％の恒温恒湿室内に放置して、２４時間ごとに質量を計測した。その質量を(Wn)とし、Ｑ＝((Wn)−(WD))／(WD)×１００により、合計２５日間、試験用ブロックの吸水率を求め、グラフにプロットした。結果を図１に示す。
（乾湿繰り返し効果の確認試験）
試験用ブロックの絶乾状態の質量を(WD)、試験用ブロックを２４時間吸水させた際の質量を(WW)とし、得られた試験用ブロックの吸水率Ｑを、Ｑ＝((WW)−(WD))／(WD)×１００により算出した。その後、温度２０℃、湿度６０％の恒温恒湿室内に放置して、２４時間ごとに質量を計測した。その質量を(Wn)とし、Ｑ＝((Wn)−(WD))／(WD)×１００により、合計２５日間、試験用ブロックの吸水率を求めた。但し、試験用ブロックの２４時間吸水後、上記恒温恒湿室内で５日間乾燥状態にした後、２日間吸水する工程を繰返し、乾燥及び加湿(吸水)状態を繰返しながら吸水率を測定した。結果を図２に示す。
【００２３】
実施例４
モルタル組成物に、吸水性を有する高分子繊維状物質として、セルロース(「ウルトラファイバー５００」（登録商標）、バッカイ社製)４質量部を更に加えた以外は、実施例３と同様に試験用ブロックを製造した。得られた試験用ブロックを用いて実施例３と同様に保水効果の確認試験及び乾湿繰り返し効果の確認試験を行った。結果を図１及び図２に示す。
【００２４】
比較例４
実施例１で調製した磨砕処理した非多孔質細骨材の代わりに、吸水率１．３７％、粗粒率２．７９、実積率６４．３％、微粒分量１．７％の大井川産細骨材(天然骨材)を用いた以外は、実施例３と同様に試験用ブロックを製造した。得られた試験用ブロックを用いて実施例３と同様に保水効果の確認試験及び乾湿繰り返し効果の確認試験を行った。結果を図１及び図２に示す。
【００２５】
比較例５
実施例１で調製した磨砕処理した非多孔質細骨材６０００質量部と、実施例３で調製したＣＭＣ水溶液の調製に用いたＣＭＣ粉末４０質量部と、水７６０質量部とを混合し、更に普通ポルトランドセメント２０００質量部を混練りして、モルタル組成物を調製した。次いで、実施例３と同様に試験用ブロックを製造した。得られた試験用ブロックを用いて実施例３と同様に保水効果の確認試験及び乾湿繰り返し効果の確認試験を行った。結果を図１及び図２に示す。
【００２６】
図１より、磨砕処理した骨材及び特定粘度のＣＭＣ水溶液を含む実施例３及び４の試験用ブロックは、初期の保水効果が大きく、３日間程度保水効果があることが分かった。この際、セルロースを含む実施例４は、実施例３に比して更に保水効果が高いことが分かった。
一方、細骨材として天然骨材を用いた比較例４では、ほとんど保水効果が得られなかった。また、用いた材料の成分は実施例３と同じである比較例５は、ＣＭＣを粉体の状態で混合しているので、実施例のような優れた保水性は得られなかった。
図２より、実施例３及び４では、乾燥により水分を失っても、水分補給を行えば保水効果が初期と同程度に回復することが分かった。ＣＭＣ粉末を混合した比較例５においても保水効果の回復は見られたが、保水効果自体が小さいものであった。
【００２７】
実施例５
実施例１で調製した磨砕処理した非多孔質細骨材１４０００質量部と、ＣＭＣ粉末１２０質量部に水２２８０質量部を混合して調製した、粘度３００mPa・sのＣＭＣ水溶液２４００質量部と、吸水性を有する高分子繊維状物質として、セルロース(「ウルトラファイバー５００」（登録商標）、バッカイ社製)６０質量部とを混合し、更に、秩父産粗骨材１４０００質量部及び普通ポルトランドセメント６０００質量部を混練りして、コンクリート組成物を調製した。次いで、該コンクリート組成物を、所定の型枠に導入し、加振及び加圧することにより成型し、養生固化して、５０×５０×６ｃｍの試験用ブロックを調製した。
得られた試験用ブロックを日中の外気温度が３０℃以上の室外に設置し、その後、１０リットル／ｍ2の散水を行った。散水前後の試験用ブロックの温度を計測し、散水温度挙動を観察した。結果を図３に示す。
また、比較として、上記と同じ条件で、市販の透水・保水性コンクリートブロック、芝生、自然土及びアスファルトについても同様に散水前後の温度を計測し、散水温度挙動を観察した。結果を図３に示す。
図３より、実施例５の試験用ブロックは、散水前の温度は市販の透水・保水性コンクリートブロックより高かったが、散水後の温度は急激に低下し、その持続時間が長いことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例３、４及び比較例４、５で行った保水効果の確認試験結果を示すグラフである。
【図２】実施例３、４及び比較例４、５で行った乾湿繰返し効果の確認試験結果を示すグラフである。
【図３】実施例５で行った散水温度挙動試験の結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
2010024118.tif 000004
【図３】
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