(57)【要約】【課題】コンクリートの乾燥収縮の抑制効果と、アルカリ骨材反応の抑制効果を両立させ得るコンクリート用骨材及びその製造方法を提案する。【解決手段】砕石１の表面に撥水剤９からなる被覆層を設けてコンクリート用骨材２とする。係る構成によれば、上記骨材２が、例え空隙が多くて吸水し易い性状の岩種類で構成されたものであったとしても、係る性状に影響されることなく、コンクリートの乾燥収縮の抑制に寄与することができるとともに、コンクリートのアルカリ骨材反応を可及的に防止してコンクリートのヒビ割れ防止に貢献できるものである。また、コンクリート用骨材２を、砕石１の表面に撥水剤９を散布して、又は砕石１を撥水剤９中に浸漬させて、該砕石１の表面に撥水剤からなる被覆層を形成させることで製造する。係る構成によれば、上記被覆層の形成が容易であり、撥水性を備えたコンクリート用骨材２を安価に提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砕石の表面に撥水剤からなる被覆層を設けて構成されたことを特徴とするコンクリート用骨材。
【請求項２】
砕石の表面に撥水剤を散布して、又は砕石を撥水剤中に浸漬させて、該砕石の表面に撥水剤からなる被覆層を形成させることを特徴とするコンクリート用骨材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本願発明は、砕石でなるコンクリート用骨材、及び該骨材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、コンクリート構造体の耐震強度の向上等の観点から、コンクリートの収縮に起因するヒビ割れを抑制あるいは防止するための技術開発に対する要望が高くなっている。【０００３】  ところで、コンクリートの収縮形態の主たるものとしては、自己収縮、水和収縮及び乾燥収縮が知られているが、これらのうちでも、特に「乾燥収縮」は、収縮変形に伴って発生する応力が大きく、コンクリートのヒビ割れに与える影響も大きいことから、その抑制技術の開発に対する要望が最も高い。【０００４】  ここで、上記「乾燥収縮」は、セメントと水と骨材の混練時にセメントペーストの細孔内に毛細管張力で吸入保持されていた水が、セメントの水和反応に伴って系内の大きな毛細管空隙とか大気中に逸散・移動し、これによってコンクリートが収縮する現象である。【０００５】  このようなコンクリートの「乾燥収縮」の抑制する技術として従来から多数の提案がなされているが（例えば、特許文献１〜２参照）、これら従来の技術は、全てセメントペーストの収縮を抑制することによってコンクリートの乾燥収縮を抑制せんとするものであって、膨張剤とか収縮低減剤等の添加剤をセメントペーストに添加する「添加剤による対策」であり、一定の効果は得られるものの、十分とは言えないものである。【０００６】  また、コンクリートの乾燥収縮の要因の一つとして、「骨材の乾燥収縮」が挙げられており（非特許文献１参照）、また骨材の収縮特性に影響を及ぼす物理的要因として骨材の吸水率も挙げられている（非特許文献２参照）。さらに、係る観点から、コンクリート用骨材として、吸水率の低い石灰石を用いる技術も提案されている（特許文献３参照）。【０００７】  一方、コンクリートのヒビ割れの防止という観点からは、アルカリ骨材反応の抑制が注目されている。このアルカリ骨材反応は、アルカリ含有量の高いセメントを用いた場合、水和によって生じたアルカリ成分と、骨材中に含まれるシリカ鉱物とが化学反応を起こしてアルカリシリケートを生成するが、このアルカリシリケートがコンクリート中の水分を吸収して膨張し、コンクリートにヒビ割れを生じさせる現象である。係るアルカリ骨材反応の抑制に関する技術として、セメントにフライアッシュ等の添加物を添加する技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】  特開２０００−２８７８７２号公報
【特許文献２】  特開２００３−７２９９８号公報
【特許文献３】  特開平１１−３０２０５６号公報
【特許文献４】  特開２００８−１５６１９６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】  岩清水隆他、コンクリートの乾燥収縮に及ぼす骨材材質の影響に関する実験、日本建築学会大会梗概集Ａ、Ｐ１０７９〜１０８０、１９８９．９
【非特許文献２】  今本啓一他、各種骨材を用いたコンクリートの乾燥収縮特性と骨材表面積の影響、日本建築学会構造系論文集  第６０６号、Ｐ９〜１４、２００６．８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  ところで、骨材の乾燥収縮の機構は次のように説明される。【００１１】  即ち、骨材は、その岩種類とか産地等によって異なるものの、全ての骨材が微細孔あるいは微細溝（以下、「微細孔等」という）を有しており、この微細孔等に水分が毛細管張力によって吸引導入され且つ保持される。この微細孔等への吸水は、暴露状態にある骨材がその周囲の水分に触れてこれを吸入する場合に発生することは勿論のこと、その他に、骨材とセメントペーストとの混練時においても毛細管張力によってセメントペースト中の水分を吸入することによっても発生する。この骨材の微細孔等に吸入された水分は、該微細孔等において表面張力により保持されるが、この際、この保持水分の表面張力を受けて該微細孔等に潰れ変形を生じ、その体積減少によって骨材は収縮されることになる（この収縮形態を、説明の便宜上、「一次収縮」という）。【００１２】  一方、コンクリートに用いられる骨材は、セメントペーストの収縮（自然収縮、水和収縮あるいは乾燥収縮）を拘束する機能をもつことから、骨材にはモルタルペーストの乾燥収縮に伴って圧縮力（外力）が作用することになる。そして、この状態において、セメントの水和反応が進行すると、既に微細孔等に保持されていた水分は、毛細管張力によって、あるいは水和反応熱による膨張作用を受けて、次第に微細孔等からセメントペースト側へ滲み出て逸散し、該微細孔等のうち、水分が残留した部分を除く部分が空隙として残ることになる（以下、この残った空隙を「残留空隙」といい、骨材に当初から物理的に存在する「初期空隙」とは異なる概念である）。そして、この骨材内の残留空隙部分は、骨材に作用する外圧（即ち、セメントペーストの硬化収縮に伴う圧縮力）を受けることで次第に潰れ変形を生じ、この潰れ変形に伴う体積減少が骨材自体の収縮として表われる（この収縮形態を、説明の便宜上、「二次収縮」という）。【００１３】  これら一次収縮と二次収縮が加算された収縮量が「骨材の収縮量」であり、「コンクリートの乾燥収縮」の一因となるものである。【００１４】  以上のことからして、コンクリートの乾燥収縮を抑制するためには、その一因とされる骨材自体の乾燥収縮を抑えること、換言すれば、外部から骨材の微細孔等への水分の吸入を抑制すること、及び骨材の微細孔等に既に保持されている水分の該微細孔等からの逸散を抑制することが有効と考えられるが、係る観点からの有効な技術は未だ提案されていない。【００１５】  さらに、コンクリートのアルカリ骨材反応は、水和反応によって生じたアルカリ成分と、骨材中に含まれるシリカ鉱物とが化学反応を起こしてアルカリシリケートを生成することに起因する現象であるため、アルカリ成分と骨材中に含まれるシリカ鉱物との接触の機会を低減させることでアルカリ骨材反応を抑制することができると考えられるが、係る観点からの有効な技術は未だ提案されていないのが実情である。
そこで、本願発明は、コンクリートの乾燥収縮の抑制効果とアルカリ骨材反応の抑制効果を両立させ得るコンクリート用骨材及びその製造方法を提案することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。【００１７】  本願の第１の発明に係るコンクリート用骨材は、砕石の表面に撥水剤からなる被覆層を設けて構成されたことを特徴としている。【００１８】  本願の第２の発明に係るコンクリート用骨材の製造方法は、砕石の表面に撥水剤を散布して、又は砕石を撥水剤中に浸漬させて、該砕石の表面に撥水剤からなる被覆層を形成させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】  （ａ）本願の第１の発明に係るコンクリート用骨材では、該コンクリート用骨材が、砕石の表面に撥水剤からなる被覆層を設けて構成されているので、以下のような効果が得られる。【００２０】  （ａ−１）上記被覆層は、骨材の表面に開口する微細孔等に撥水剤が滲入しこれら周囲に拡散浸透して形成されるものであるところ、該微細孔等は骨材表面の全域に亘って略均等に分布していることから、上記被覆層の層厚さは骨材表面の全域に亘って略均等とされ、従って、該骨材表面の撥水性もその全域において略均等と考えることができる。【００２１】  このような被覆層によって上記骨材の表面全域が覆われていることで、例え初期空隙が多く吸水し易い性状をもつ岩種類で構成された骨材であっても、上記被覆層によって骨材の外部から骨材内部への水分の滲入が可及的に防止されることで骨材の一次収縮が抑制されるとともに、上記被覆層の形成時点において既に骨材内部に保持されていた水分の骨材外部への滲出（即ち、骨材内の残留空隙が拡大）が可及的に防止されることで骨材の二次収縮も抑制される。従って、上記骨材は、空隙が少なく吸水しにくい性状の岩種類で構成された骨材と同等の機能をもつことになる。【００２２】  この結果、上記骨材が、例え空隙（初期空隙）が多くて吸水し易い性状の岩種類で構成されたものであったとしても、係る性状に影響されることなく、コンクリートの乾燥収縮の抑制に寄与することになる。【００２３】  （ａ−２）上記骨材の表面が上記撥水性の被覆層で覆われ、骨材への水分の滲入が抑制されることから、この骨材への滲入水量だけ、セメントに加えられる水量そのものを減少させることができ、この加水量の減少によってコンクリートの水和収縮の低減が図られる。【００２４】  （ａ−３）上記骨材の表面が上記撥水性の被覆層で覆われていることから、骨材の外部側で行われる水和反応によって生じるアルカリ成分と、骨材中に含まれるシリカ鉱物との接触の機会が低減され、これら両者間での化学反応によるアルカリシリケートの生成そのものが抑制される。この結果、コンクリートのアルカリ骨材反応が可及的に防止され、延いてはコンクリートのヒビ割れ防止に貢献し得ることになる。【００２５】  （ｂ）本願の第２の発明に係るコンクリート用骨材の製造方法によれば、砕石の表面に撥水剤を散布して、又は砕石を撥水剤中に浸漬させて、該砕石の表面に撥水剤からなる被覆層を形成させるものであることから、該被覆層の形成が容易であり、撥水性を備えたコンクリート用骨材を安価に提供でき、延いては該コンクリート用骨材の需要喚起が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本願発明に係るコンクリート用骨材の製造に供される製造装置の概略図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】  以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００２８】  図１及び図２には、本願発明の実施形態に係るコンクリート用骨材の製造に供される製造装置Ｚを示している。
【００２９】  この実施形態に係るコンクリート用骨材は、上述のように、砕石の表面に撥水剤からなる被覆層を形成し、該砕石に撥水性を付与したものであり、係る構成によって、例え砕石が、空隙が多くて吸水し易い性状の岩種類で構成されたものであったとしても、係る性状に影響されることなく、コンクリートの乾燥収縮の抑制に寄与することができるとともに、コンクリートのアルカリ骨材反応を可及的に防止してコンクリートのヒビ割れ防止に貢献できるものである。
【００３０】  ここで、コンクリート用骨材の製造を、その工程に従って説明する。
【００３１】  先ず、上記製造装置Ｚの構成であるが、この製造装置Ｚは、原料砕石１を供給する供給コンベア３と、該供給コンベア３から供給される原料砕石１を受けて該原料砕石１を加振搬送する処理用コンベア４と、該処理用コンベア４から送給される処理砕石２、即ち、最終製品としてのコンクリート用骨材２を所要場所へ搬出する搬出用コンベア５を備える。
【００３２】  上記処理用コンベア４は、搬送方向に長軸をもつ長矩形の平面形体を有する枠体４１と、該枠体４１内に張設された所要メッシュ数（具体的には、上記原料砕石１を落下させることなく搬送できる大きさのメッシュ数）の網体４２と、上記枠体４１の側部に配置された起振装置４３を備えて構成される。そして、上記起振装置４３によって上記処理用コンベア４を上下方向及び前後方向に往復振動させることで、上記網体４２上に載せられた原料砕石１は、上下方向に小刻みに振動しながら前方へ間欠的に搬送され、これによって上記原料砕石１は上記網体４２上で適度に攪拌されることになる（図１のジグザグ矢印参照）。
【００３３】  また、上記処理用コンベア４の搬送方向の前半部分の上方には、複数の散布ノズル７を備えた散布装置６が配置され、上記各散布ノズル７から上記網体４２上を移動する上記原料砕石１に対して撥水剤９を散布するようになっている。さらに、上記処理用コンベア４の搬送方向の後半部分の上方には、送風装置１０が配置されており、該送風装置１０から上記網体４２上の枠体４１に対して、撥水剤乾燥用の常温風あるいは温風が吹き出されるようになっている。
【００３４】  一方、上記処理用コンベア４の下方側には、液受８が配置されている。この液受８は、上記散布装置６から上記原料砕石１に散布された後、該網体４２から下方へ落下する余剰の撥水剤９、及び上記送風装置１０からの乾燥風によって上記原料砕石１から吹き飛ばされて下方へ落下する撥水剤９を受け止めて収集するものであって、ここで収集された撥水剤９は上記散布装置６へ回送され、再使用される。
【００３５】  係る構成の製造装置Ｚを用いることで、上記供給コンベア３によって順次送給される原料砕石１は、上記処理用コンベア４上を振動攪拌されながら移動する間に、上記散布装置６から散布される撥水剤９がその表面に略均等に付着され、さらにこの付着した撥水剤９が上記送風装置１０からの乾燥風によって乾燥される。この結果、上記原料砕石１の表面全域が被覆層によって覆われた処理砕石２が得られ、この処理砕石２がコンクリート用骨材として使用に供されるものである。
【００３６】  なお、上記原料砕石１の表面への撥水剤９の付着は、該原料砕石１が攪拌送給されながら上記散布装置６から撥水剤９が散布されることで、その表面全域に万遍なく撥水剤９が付着される。
【００３７】  また、この実施形態では、撥水剤９を散布によって上記原料砕石１の表面に付着させるようにしているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、例えば、原料砕石１を撥水剤９内に浸漬して付着させるように構成することもできるものである。
【００３８】  上記撥水剤９は、撥水性をもつ液状物であればその種類は問わないが、例えば、シリコンオイルが好適である。
【００３９】  上記原料砕石１は、その岩種類は問わないが、例えば、砂岩とか安山岩等の吸水性の高い岩種類のものを用いた場合、本願発明の効果がより顕著となる。なお、上記原料砕石１の形状大きさは問わない。
【符号の説明】
【００４０】    １  ・・原料砕石
２  ・・処理砕石（コンクリート用骨材）
３  ・・供給コンベア
４  ・・処理用コンベア
５  ・・搬出用コンベア
６  ・・散布装置
７  ・・散布ノズル
８  ・・液受
９  ・・撥水剤
１０  ・・送風装置
【図１】
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【図２】
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