(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維径が０．０４〜０．３ｍｍであり、かつ、アスペクト比が８０〜１０００であるモノフィラメントタイプのアラミド繊維を含み、かつ、「ＪＩＳ  Ａ  １１０１（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じて測定されるスランプが１ｃｍ以下である繊維補強超硬練りコンクリートであって、
単位セメント量が３００〜５５０ｋｇ／ｍ３、単位水量が１２０〜１５０ｋｇ／ｍ３、単位細骨材量が４００〜８００ｋｇ／ｍ３、単位粗骨材量が１２００〜１６００ｋｇ／ｍ３、減水剤量がセメント１００質量％に対して、固形分換算で０〜１．０質量％であり、かつ、上記アラミド繊維の配合量がコンクリート中の割合として０．３〜３．０体積％であり、
モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ）が、１．１〜１．９であり、ペースト細骨材空隙比（Ｋｐ）が、１．７〜２．５である繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法であって、
（Ａ）水とセメントを混練してセメントペーストを得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたセメントペーストと上記アラミド繊維を混練して、繊維含有セメントペーストを得る工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた繊維含有セメントペーストと細骨材を混練して、繊維含有モルタルを得る工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られた繊維含有モルタルと粗骨材を混練して、繊維補強超硬練りコンクリートを得る工程を含む、繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路、幹線道路、生活道路等の舗装用材料として、舗装用アスファルト及び舗装用コンクリートが知られている。舗装用アスファルト及び舗装用コンクリートは、それぞれの長所を生かして使い分けがなされている。
舗装用アスファルトは、建設時の経済性や施工性に優れ、通行する車両に優れた走行性を与え、補修が容易である等の優れた点を多く有する。その一方で、耐久性（例えば、曲げタフネス）、及び、耐摩耗性に乏しいという問題があった。
一方、舗装用コンクリートは、耐久性及び耐摩耗性に優れている。例えば、特許文献１には、舗装用コンクリートとして、繊度が１０００〜８０００デニールでアスペクト比が４０以上の有機モノフィラメントを体積比で０．５〜３％有する転圧コンクリートが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１３９０４５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】超硬練りコンクリート研究委員会  報告書，ｐｐ．５３−７７
【非特許文献２】土木学会論文集  Ｎｏ．５３２，Ｖ．３０（１９９６．２），ｐｐ．１０９−１１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
舗装用コンクリートの品質の向上のために、耐久性のさらなる向上が求められている。
そこで、本発明の目的は、より耐久性に優れる、繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、斯かる実情に鑑み鋭意検討した結果、特定のモノフィラメントタイプのアラミド繊維を含み、スランプが１ｃｍ以下であり、単位セメント量等が特定の数値範囲内である繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法であって、特定の４つの工程（工程（Ａ）〜工程（Ｄ））を含む繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法によれば、本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］を提供するものである。
［１］  繊維径が０．０４〜０．３ｍｍであり、かつ、アスペクト比が８０〜１０００であるモノフィラメントタイプのアラミド繊維を含み、かつ、「ＪＩＳ  Ａ  １１０１（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じて測定されるスランプが１ｃｍ以下である繊維補強超硬練りコンクリートであって、
単位セメント量が３００〜５５０ｋｇ／ｍ３、単位水量が１２０〜１５０ｋｇ／ｍ３、単位細骨材量が４００〜８００ｋｇ／ｍ３、単位粗骨材量が１２００〜１６００ｋｇ／ｍ３、減水剤量がセメント１００質量％に対して、固形分換算で０〜１．０質量％であり、かつ、上記アラミド繊維の配合量がコンクリート中の割合として０．３〜３．０体積％であり、
モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ）が、１．１〜１．９であり、ペースト細骨材空隙比（Ｋｐ）が、１．７〜２．５である繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法であって、
（Ａ）水とセメントを混練してセメントペーストを得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたセメントペーストと上記アラミド繊維を混練して、繊維含有セメントペーストを得る工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた繊維含有セメントペーストと細骨材を混練して、繊維含有モルタルを得る工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られた繊維含有モルタルと粗骨材を混練して、繊維補強超硬練りコンクリートを得る工程を含む、繊維補強超硬練りコンクリートの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、耐久性に優れた、繊維補強超硬練りコンクリートを提供することができる。
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートは、舗装用コンクリートとして好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートは、特定のアラミド繊維を含み、スランプが１ｃｍ以下のものである。以下、詳細に説明する。
本発明のコンクリートに含まれるアラミド繊維は、繊維径が０．０４〜０．３ｍｍ、好ましくは０．０４〜０．２ｍｍ、より好ましくは０．０４５〜０．１ｍｍであるモノフィラメントタイプのアラミド繊維である。繊維径を上記範囲内とすることで、コンクリートと繊維の付着力が高くなるため、補強効果が向上する。
上記アラミド繊維の繊維径が０．０４ｍｍ未満の場合、入手が困難であるとともに、材料を混練する際にファイバーボールができやすくなる。該繊維径が０．３ｍｍを超えると、得られるコンクリートの曲げ強度が低下するとともに、耐久性（例えば、曲げタフネス）が低下する。
上記アラミド繊維のアスペクト比（繊維長／繊維径の比）は８０〜１０００、好ましくは９０〜８００、より好ましくは１００〜４００である。該アスペクト比が８０未満の場合、得られるコンクリートの曲げ強度が低下するとともに、耐久性（例えば、曲げタフネス）が低下する。該アスペクト比が１０００を超えると、材料を混練する際にファイバーボールができやすくなる。
【０００９】
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートの、上記アラミド繊維以外の材料について、以下説明する。
本発明のコンクリートの材料として用いられるセメントとしては、普通、早強、中庸熱、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として使用したセメント（エコセメント）や、高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント等が挙げられる。中でも、コストや汎用性等の観点から、普通ポルトランドセメントが好ましい。
細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、又はこれらの混合物を使用することができる。
粗骨材としては、例えば、砂利、砕石、又はこれらの混合物を使用することができる。
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。これらの中でも、所定の作業性（混練性、施工性）を確保する観点から、減水剤、又はＡＥ減水剤を使用することが特に好ましい。
また、上記材料以外にも、必要に応じてシリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、石灰石粉末、石英粉末等も使用することができる。
【００１０】
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートは、該コンクリートの製造（混練）の容易性、締固め性、硬化時の表面のプラスチック収縮ひび割れの防止、硬化後の強度発現性、及び耐久性の向上等の観点から、各材料の配合量は、以下のものが好ましい。
単位セメント量は好ましくは３００〜５５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは３０５〜４８０ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは３１０〜４００ｋｇ／ｍ３である。
単位セメント量が３００ｋｇ／ｍ３未満の場合、硬化後の強度発現性が悪くなる。単位セメント量が５５０ｋｇ／ｍ３を超えると、混練性が悪くなるとともに、コンクリートの水和熱が大きくなり、温度ひび割れが発生しやすくなる。
単位水量は好ましくは１２０〜１５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１２２〜１４２ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは１２５〜１３５ｋｇ／ｍ３である。
単位水量が１２０ｋｇ／ｍ３未満の場合、混練性が悪くなるとともに、硬化時のコンクリートの表面にプラスチック収縮ひび割れが発生しやすくなる。単位水量が１５０ｋｇ／ｍ３を超えると、硬化後の強度発現性、耐久性（曲げタフネス）、及び、締固め性が悪くなる。
単位細骨材量は好ましくは４００〜８００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは５００〜７５０ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは６００〜７００ｋｇ／ｍ３である。
単位細骨材量が４００ｋｇ／ｍ３未満の場合、材料分離が生じやすくなる。単位細骨材量が８００ｋｇ／ｍ３を超えると、作業性（混練性、締固め性）が悪くなる。
単位粗骨材量は好ましくは１２００〜１６００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１２５０〜１５５０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは１２８０〜１４５０ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは１３００〜１４００ｋｇ／ｍ３である。
単位粗骨材量が１２００ｋｇ／ｍ３未満の場合、耐磨耗性およびすべり抵抗性が悪くなる。単位粗骨材量が１６００ｋｇ／ｍ３を超えると、締固め性が悪くなる。
減水剤量の配合量は、セメント１００質量％に対して、固形分換算で好ましくは０〜１．０質量％、より好ましくは０．１〜０．９質量％、特に好ましくは０．１５〜０．８質量％である。該配合量が１．０質量％を超えると、スランプを１ｃｍ以下にできない場合がある。
本発明で用いるアラミド繊維の配合量はコンクリート中の割合として、好ましくは０．３〜３．０体積％、より好ましくは０．４〜２．５体積％、特に好ましくは０．５〜２．０体積％である。該配合量が０．３体積％未満の場合、硬化後の耐久性（曲げタフネス）が悪くなる。該配合量が３．０体積％を超えると、混練時にファイバーボールが発生し、混練性が悪くなる。
【００１１】
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートの混練に用いられるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでも良く、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
混練方法は、特に限定されるものではないが、混練の容易性の観点から、例えば、以下の手順（工程（Ａ）〜工程（Ｄ））とすることが好ましい。
すなわち、好ましい混練方法の一例は、（Ａ）水とセメントを混練してセメントペーストを得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたセメントペーストと上記アラミド繊維を混練して、繊維含有セメントペーストを得る工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた繊維含有セメントペーストと細骨材を混練して、繊維含有モルタルを得る工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で得られた繊維含有モルタルと粗骨材を混練して、繊維補強超硬練りコンクリートを得る工程、を含む。
各工程における混練時間は、使用するミキサの種類等の条件によっても異なるが、工程（Ａ）が、好ましくは２０〜３０秒間、工程（Ｂ）が、好ましくは６０〜１２０秒間、工程（Ｃ）が、好ましくは３０〜９０秒間、工程（Ｄ）が、好ましくは１２０〜２４０秒間である。
なお、減水剤およびその他の材料は、工程（Ａ）〜工程（Ｄ）のいずれの工程で投入してもよいが、工程（Ａ）で投入することが、材料を均一に混練する観点から好ましい。
【００１２】
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートの、「ＪＩＳ  Ａ  １１０１（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じて測定されるスランプは１ｃｍ以下、好ましくは０．８ｃｍ以下、より好ましくは０．６ｃｍ以下、更に好ましくは０．５ｃｍ以下、特に好ましくは０．４ｃｍ以下である。
該スランプが１ｃｍを超えると、硬化前の荷重支持力が低下し、舗装面を平坦にすることが困難になる。
【００１３】
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートのモルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ）は、好ましくは１．１〜１．９、より好ましくは１．３〜１．７であり、特に好ましくは１．４〜１．６である。該Ｋｍが１．１未満の場合、締固め性が悪くなる、空隙率が大きくなる、又は硬化後の強度発現性が悪くなる場合がある。該Ｋｍが１．９を超えると、スランプを１ｃｍ以下にできない場合がある。
ここで、本明細書中、上記モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ）とは、超硬練りコンクリート研究委員会  報告書，ｐｐ．５３−７７および土木学会論文集  Ｎｏ．５３２，Ｖ．３０（１９９６．２），ｐｐ．１０９―１１８の「締固め仕事量の評価に基づく超硬練りコンクリートの配合設計」に記載されているように、下記式（１）により算出することができる。なお、明細書中、単位量とは、特に説明がない限りコンクリート１ｍ３中に対する量とし、空隙量はコンクリート１ｍ３中の全空隙の容積とする。
Ｋｍ＝ｍ／Ｇ×ｅｇ  ・・・（１）
（上記式（１）中、ｍは「単位モルタル体積（Ｌ／ｍ３）」を表し、Ｇは「単位粗骨材質量（ｋｇ／ｍ３）」を表し、ｅｇはｅｇ＝１／Ｔｇ−１／Ｐｇの式で表される。Ｔｇは「吸水率を考慮した粗骨材の単位容積質量（ｋｇ／Ｌ）」を表し、Ｐｇは「粗骨材の表乾比重（ｇ／ｃｍ３）」を表す。）
超硬練りコンクリートは、通常のスランプを有するプラスチックなコンクリートに比較して骨材量が多く、ペースト量が少ないので粒状混合物に近い。したがって、コンクリートの締固め性や変形抵抗性を検討する場合には、粗骨材とモルタルの２層材料としてとらえれば、フレッシュコンクリートの性状を把握しやすい。また、モルタルに着目した場合には、細骨材とペーストの２層材料としてとしてとらえれば、フレッシュコンクリートの性状を把握しやすい。
モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ）とは、コンクリート１ｍ３中の粗骨材粒子間に形成される空隙容積に対するモルタル容積の割合である。この値が１に近づくほど粗骨材量が多くなり、締固めが行いにくくなる。
【００１４】
また、本発明の繊維補強超硬練りコンクリートのペースト細骨材空隙比（Ｋｐ）は、好ましくは１．７〜２．５、より好ましくは１．９〜２．３、特に好ましくは２．０〜２．２である。該Ｋｐが１．７未満の場合、硬化後のコンクリートの強度発現性が悪くなる場合がある。また、混練性が悪くなり、混練時にファイバーボールが発生する場合がある。該Ｋｐが２．５を超えると、作業性（例えば、混練性）が悪くなり、また、材料分離が生じやすくなる場合がある。
ここで、本明細書中、上記ペースト細骨材空隙比（Ｋｐ）とは、超硬練りコンクリート研究委員会  報告書，ｐｐ．５３−７７および土木学会論文集  Ｎｏ．５３２，Ｖ．３０（１９９６．２），ｐｐ．１０９−１１８の「締固め仕事量の評価に基づく超硬練りコンクリートの配合設計」に記載されているように、下記式（２）により算出することができる。
Ｋｐ=ｐ／Ｓ×ｅｓ  ・・・（２）
（上記式（２）中、ｐは「単位ペースト体積（Ｌ／ｍ３）」を表し、Ｓは「単位細骨材質量（ｋｇ／ｍ３）」を表し、ｅｓはｅｓ＝１／Ｔｓ−１／Ｐｓの式で表される。Ｔｓは「吸水率を考慮した細骨材の単位容積質量（ｋｇ／Ｌ）」を表し、Ｐｓは「細骨材の表乾比重（ｇ／ｃｍ３）」を表す。）
ペースト細骨材空隙比（Ｋｐ）とは、コンクリート１ｍ３中の細骨材粒子間に形成される空隙に対するペースト容積の割合である。超硬練りコンクリートで水セメント比が大きい配合ではこの値が１を下回ることがあり、このような配合では、締固めの程度に関わらず物理的な空隙が存在することとなる。
【００１５】
本発明の繊維補強超硬練りコンクリートを用いたコンクリート舗装の構築方法は、特に限定されるものではないが、例えば、（ａ）コンクリート混練物をコンクリート工場から施工現場まで運搬し、打設した後に、締固めて施工現場に敷設してもよいし（現場打ち）、（ｂ）コンクリート製品工場において、コンクリート混練物を用いてコンクリート舗装版を製造し、該コンクリート舗装版を施工現場に設置してもよい。
上記現場打ちにおいては、コンクリート工場から施工現場までのコンクリート混練物の運搬は、ダンプトラックを用いて行うことができる。また、コンクリート混練物の敷設には、タンピングランマー、プレートコンパクター、バイブロコンパクター、フィニッシャー等を用いて、該コンクリート混練物を締固めて施工現場に敷設する。敷設後、コンクリート舗装の表面を養生シートで覆い、養生すれば、コンクリート舗装が得られる。
コンクリート舗装版の製造においては、所定の型枠にコンクリート混練物を投入し、必要に応じて振動成形を行えばよい。養生条件も特に限定するものではなく、蒸気養生等を行えばよい。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
使用材料としては、以下に示す材料を使用した。
（１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（２）水；水道水
（３）細骨材；山砂（表乾比重：２．５９ｇ／ｃｍ3、実積率６６．１％）
（４）粗骨材；山砂（表乾比重：２．６３ｇ／ｃｍ3、実積率６１．３％）
（５）ＡＥ減水剤；ＢＡＳＦポゾリス社製「ポゾリスＮｏ．７０」
（６）繊維Ａ；モノフィラメントタイプのアラミド繊維（繊維径０．０４５ｍｍ、長さ５ｍｍ、アスペクト比１１１．１）
（７）繊維Ｂ；モノフィラメントタイプのアラミド繊維（繊維径０．０４５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、アスペクト比２２２．２）
（８）繊維Ｃ；モノフィラメントタイプのビニロン繊維（繊維径０．３ｍｍ、長さ２０ｍｍ、アスペクト比６６．６）
【００１７】
［実施例１］
上記材料を使用し、表１に示す配合に従ってコンクリートを混練した。混練は、パンタイプミキサを使用して、以下の方法で混練した。
セメント、水、ＡＥ減水剤をミキサに投入し、２０秒間混練を行ってセメントペーストを得た。その後、繊維を投入し、９０秒間混練を行った。その後、細骨材を投入し、６０秒間混練を行った。その後、粗骨材を投入し、１８０秒間混練を行った。
混練後、各物性を以下のように測定した。結果を表２に示す。
（１）スランプ
混練直後のスランプを「ＪＩＳ  Ａ  １１０１（コンクリートのスランプ試験方法）」に準じて測定した。
（２）締固め性
「超硬練りコンクリートの締固め性試験方法（ＪＳＣＥ−Ｆ  ５０８）」に準じて測定した。
（３）曲げ強度試験および曲げタフネスの測定
供試体寸法は１００×１００×４００ｍｍとし、鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度試験および曲げタフネス試験方法（ＪＳＣＥ−Ｇ  ５５２−２０１０）に準じて測定した。試験材齢は７日および２８日とし、所定の材齢になるまで水中養生を行なった供試体で実施した。
［実施例２および比較例１〜４］
実施例１と同様にして、表１に示す配合に従ってコンクリートを混練した。混練後、各物性を実施例１と同様にして測定した。結果を表２に示す。
【００１８】
【表１】
0005869395.tif 000002
【００１９】
【表２】
0005869395.tif 000003
【００２０】
実施例１及び２と比較例１及び４を比較すると、本発明の繊維補強超硬練りコンクリート（実施例１及び２）は、比較例１及び４と比べて、曲げタフネスが大きく向上している。
比較例２は、ファイバーボールが生じて混練が困難であり、また、締固め性も悪かった。比較例３は、混練が不可能であった。