(57)【要約】【課題】本発明は、年間の平均気温が高い地域においても、長期材齢における曲げ強度が大きく、かつ疲労度が小さく耐用年数が長いコンクリート舗装等を提供する。【解決手段】本発明は、下記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュ、ポルトランドセメント、減水剤、細骨材、および粗骨材を少なくとも含むコンクリート舗装である。  （ａ）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００〜６０００ｃｍ２／ｇ  （ｂ）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下  （ｃ）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上  （ｄ）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２〜１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュ、ポルトランドセメント、減水剤、細骨材、および粗骨材を少なくとも含むコンクリート舗装。
（ａ）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００〜６０００ｃｍ２／ｇ
（ｂ）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
（ｃ）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
（ｄ）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２〜１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
【請求項２】
前記フライアッシュとポルトランドセメントの合計を１００質量％として、前記フライアッシュの含有率が１０〜５０質量％である、請求項１に記載のコンクリート舗装。
【請求項３】
前記フライアッシュが、さらに下記（５）の条件を満たす、請求項１または２に記載のコンクリート舗装。
（５）フライアッシュ中の石英の格子体積が１１３．５〜１１４．５Å３（ただし、前記格子体積はリートベルト解析法を用いて求めた値である。）
【請求項４】
環境温度（コンクリートの周囲の年間の平均温度）が１５℃以上の環境下で使用される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンクリート舗装。
【請求項５】
骨材の一部または全部が石灰石骨材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンクリート舗装。
【請求項６】
下記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュ、ポルトランドセメント、減水剤、細骨材、粗骨材、および水を少なくとも含む混練物を、敷き均して締固めた後、養生して施工する、コンクリート舗装の施工方法。
（ａ）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００〜６０００ｃｍ２／ｇ
（ｂ）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
（ｃ）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
（ｄ）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２〜１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、年間の平均気温が高い地域においても、長期材齢における曲げ強度が高く、かつ疲労度が小さく耐用年数が長いコンクリート舗装等に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国のコンクリート舗装では、耐久性や経済性等を考慮して高炉セメントＢ種や普通ポルトランドセメント等が用いられてきた。しかし、近年、初期強度を高めるため、スラグの混合率や粉末度を調整した結果、高炉セメントを用いたコンクリートの温度上昇が、普通ポルトランドセメントを用いたコンクリートよりも高くなり、舗装版の寸法や環境条件、特に、外気温が高い場合や外気温の日変化が大きい場合に、コンクリート舗装の耐久性が低下してひび割れが発生する事例が報告されている（非特許文献１）。したがって、高温環境下では、高炉セメントを用いたコンクリート舗装は、ひび割れを抑制するための対策が必要になる。
また、高炉セメントは長期の強度発現性が高いという特性があるものの、高炉セメントを用いたコンクリート舗装がこの特性を発揮するためには、充分な湿潤養生が必要である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】舗装委員会 舗装設計施工小委員会  著、コンクリート舗装 ブックガイド２０１６、８４頁、公益社団法人 日本道路協会  平成２８年３月  発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は、年間の平均気温が高い地域においても、長期材齢における曲げ強度が高く、かつ疲労度が小さく耐用年数が長いコンクリート舗装等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者は、前記目的を達成できるコンクリート舗装を鋭意検討したところ、特定の条件を満たすフライアッシュ等を含むコンクリート舗装は前記目的を達成できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の構成を有するコンクリート舗装等である。
【０００６】
［１］下記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュ、ポルトランドセメント、減水剤、細骨材、および粗骨材を少なくとも含むコンクリート舗装。
（ａ）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００〜６０００ｃｍ２／ｇ
（ｂ）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
（ｃ）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
（ｄ）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２〜１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
［２］前記フライアッシュとポルトランドセメントの合計を１００質量％として、前記フライアッシュの含有率が１０〜５０質量％である、前記［１］に記載のコンクリート舗装。
［３］前記フライアッシュが、さらに下記（５）の条件を満たす、前記［１］または［２］に記載のコンクリート舗装。
（５）フライアッシュ中の石英の格子体積が１１３．５〜１１４．５Å３（ただし、前記格子体積はリートベルト解析法を用いて求めた値である。）
［４］環境温度（コンクリートの周囲の年間の平均温度）が１５℃以上の環境下で使用される、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のコンクリート舗装。
［５］骨材の一部または全部が石灰石骨材である、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のコンクリート舗装。
［６］下記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュ、ポルトランドセメント、減水剤、細骨材、粗骨材、および水を少なくとも含む混練物を、敷き均して締固めた後、養生して施工する、コンクリート舗装の施工方法。
（ａ）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００〜６０００ｃｍ２／ｇ
（ｂ）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
（ｃ）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
（ｄ）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２〜１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
【発明の効果】
【０００７】
本発明のコンクリート舗装は、年間の平均気温が高い地域においても、長期材齢における曲げ強度が大きく、かつ疲労度が小さく耐用年数が長い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】環境温度が２７℃における、砂岩粗骨材を用いたコンクリート舗装の（Ａ）曲げ強度と設計材齢の関係、（Ｂ）疲労度と設計材齢の関係、および（Ｃ）耐用年数と設計材齢の関係を示す図である。
【図２】環境温度が２０℃における、砂岩粗骨材を用いたコンクリート舗装の（Ａ）曲げ強度と設計材齢の関係、（Ｂ）疲労度と設計材齢の関係、および（Ｃ）耐用年数と設計材齢の関係を示す図である。
【図３】環境温度が２７℃における、石灰石粗骨材を用いたコンクリート舗装の（Ａ）曲げ強度と設計材齢の関係、（Ｂ）疲労度と設計材齢の関係、および（Ｃ）耐用年数と設計材齢の関係を示す図である。
【図４】環境温度が２０℃における、石灰石粗骨材を用いたコンクリート舗装の（Ａ）曲げ強度と設計材齢の関係、（Ｂ）疲労度と設計材齢の関係、および（Ｃ）耐用年数と設計材齢の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
初めに、本発明のコンクリート舗装について説明する。
１．コンクリート舗装
本発明のコンクリート舗装は、前記のとおり、下記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュ、ポルトランドセメント、減水剤、細骨材、および粗骨材を少なくとも含むコンクリート舗装である。
（ａ）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００〜６０００ｃｍ２／ｇ
（ｂ）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
（ｃ）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
（ｄ）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２〜１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
【００１０】
（１）フライアッシュとポルトランドセメント
フライアッシュのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満では、コンクリートの強度発現性が低下し、６０００ｃｍ２／ｇを越えると、コンクリート舗装の疲労度が高くなり耐用年数が減少するほか、ブレーン比表面積が６０００ｃｍ２／ｇを越えるフライアッシュは入手が困難である。なお、該ブレーン比表面積は、好ましくは２７００〜５０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２９００〜４０００ｃｍ２／ｇである。
また、フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％を越えると、コンクリートの強度発現性が低下する。なお、該質量減少率は、入手の容易性や強度発現性から、好ましくは０．５〜４．５質量％、より好ましくは０．７〜４．３質量％、さらに好ましくは１．０〜４．０質量％である。
また、フライアッシュのＳｉＯ２の含有率が５０質量％未満では、コンクリートの強度発現性が低下する。なお、該ＳｉＯ２の含有率は、入手の容易性や強度発現性から、好ましくは５１〜７０質量％、より好ましくは５２〜６５質量％である。
さらに、フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２未満では、コンクリートの環境温度（コンクリートの周辺の温度）が高くなった場合(例えば２７℃以上の場合)に強度発現性が低下し、１．０を越えるとコンクリートの環境温度が高くなった場合(例えば２７℃以上の場合)にコンクリート舗装の疲労度が高くなり耐用年数が低下する。なお、該比は、好ましくは０．２５〜０．８、より好ましくは０．２８〜０．７、さらに好ましくは０．３〜０．６である。
【００１１】
また、前記ポルトランドセメントは、日本工業規格（以下「ＪＩＳ」という。）のＲ  ５２１０「ポルトランドセメント」に規定される普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、および低熱ポルトランドセメントから選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、前記ポルトランドセメントは、コンクリートの強度発現性の向上等から、好ましくは普通ポルトランドセメントおよび／または早強ポルトランドセメントである。
【００１２】
本発明においてフライアッシュの含有率は、フライアッシュとポルトランドセメントの合計を１００質量％として１０〜５０質量％である。フライアッシュの含有率が１０質量％未満では、コンクリート舗装の疲労度が高くなり耐用年数が低下し、５０質量％を越えると、コンクリートの強度発現性が低下する。なお、該フライアッシュの含有率は、好ましくは１２〜４０質量％、より好ましくは１４〜３５質量％である。
【００１３】
また、フライアッシュは、通常、石英を５〜２５質量％含むものであり、本発明で用いるフライアッシュ中の石英の格子体積は、リートベルト解析法を用いて求めた値で、好ましくは１１３．５〜１１４．５Å３である。石英の格子体積がこの範囲内にあれば、コンクリートの環境温度が高くなった場合(例えば２７℃以上の場合)に、コンクリート舗装の疲労度をより低くでき、耐用年数をより長くできる。なお、石英の格子体積は、より好ましくは１１３．６〜１１４．４Å３、さらに好ましくは１１３．７〜１１４．３Å３である。
フライアッシュ中の石英のリートベルト解析は、フライアッシュのＸ線回折図に基づき、例えば、Bruker社製の解析ソフト(Topas ver. 2.1)、および結晶構造データ（ICDD number）として331161(Quartz)を用いて行うことができる。
【００１４】
フライアッシュとポルトランドセメントの合計の単位量は、好ましくはコンクリート１ｍ３あたり３００〜４１０ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、強度発現性、流動性、およびワーカビリティー等が高い。なお、該単位量は、より好ましくはコンクリート１ｍ３あたり３１０〜４００ｋｇ、さらに好ましくはコンクリート１ｍ３あたり３２０〜３９０ｋｇである。
【００１５】
（２）減水剤
本発明で用いる減水剤は、ＪＩＳ  Ａ  ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定する減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、および高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記減水剤は、減水成分で表わせば、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、リグニンスルホン酸、および、これらの塩から選ばれる１種以上が挙げられる。
前記減水剤の添加量は、フライアッシュとポルトランドセメントの合計１００質量部に対し、好ましくは０．１〜４質量部（Ｂ×０．１〜４％）である。該添加量がこの範囲内であれば、コンクリートの作業性や中長期の強度発現性が良好である。なお、該添加量は、前記フライアッシュとポルトランドセメントの合計１００質量部に対し、より好ましくは０．１５〜３質量部（Ｂ×０．１５〜３％）、さらに好ましくは０．２〜２質量部（Ｂ×０．２〜２％）である。なお、前記「Ｂ」は結合材（フライアッシュおよびポルトランドセメントの混合物）を意味する。
【００１６】
（３）細骨材
本発明で用いる細骨材は、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、石灰石細骨材、および軽量細骨材から選ばれる１種以上が挙げられる。また、細骨材は天然骨材のほか、再生骨材を用いることができる。
細骨材の単位量は、好ましくはコンクリート１ｍ３あたり５５０〜８００ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、コンクリートの流動性およびワーカビリティー等が良好である。なお、該単位量は、より好ましくはコンクリート１ｍ３あたり６００〜７５０ｋｇである。
【００１７】
（４）粗骨材
本発明で用いる粗骨材は、砂利、砕石、スラグ粗骨材、石灰石粗骨材、および軽量粗骨材から選ばれる１種以上が挙げられる。また、粗骨材は、前記細骨材と同様に、天然骨材のほか再生骨材を用いることができる。
粗骨材の単位量は、好ましくはコンクリート１ｍ３あたり９５０〜１２５０ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、コンクリートの流動性およびワーカビリティー等が高い。なお、該単位量は、より好ましくはコンクリート１ｍ３あたり１０００〜１２００ｋｇである。
【００１８】
本発明のコンクリート舗装は、骨材の一部または全部を石灰石骨材にすれば、コンクリート舗装の耐用年数が大きく向上する。ここで、「骨材の一部を石灰石骨材にする」とは、細骨材のみ若しくは粗骨材のみを石灰石骨材にするか、または、細骨材および粗骨材のそれぞれの一部を石灰石骨材にすることを意味する。
【００１９】
（５）水
本発明で用いる水は、コンクリートの強度や流動性等の物性に悪影響を与えないものであれば用いることができ、水道水、下水処理水、および生コンクリートの上澄水等が挙げられる。
水の単位量は、好ましくはコンクリート１ｍ３あたり１００〜２００ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、コンクリートの流動性およびワーカビリティー等が高い。なお、該単位量は、より好ましくは該コンクリート１ｍ３あたり１３０〜１８０ｋｇである。
なお、本発明のコンクリート舗装は、前記必須の構成成分の他に、任意の構成成分として、高炉スラグ粉末、無水石膏粉末、半水石膏粉末、二水石膏粉末、石灰石粉末、石英粉末、シリカフューム、膨張材、収縮低減剤、凝結遅延剤、および空気量調整剤等を含むことができる。
【００２０】
本発明のコンクリート舗装は、長期材齢における曲げ強度が高くなるため、環境温度（コンクリートの周囲の年間の平均温度）が、好ましくは１５℃以上の環境下で使用される。なお、該環境温度は、より好ましくは２０℃以上、さらに好ましくは２３℃以上、特に好ましくは２５℃以上である。
【００２１】
２．コンクリート舗装の施工方法
本発明のコンクリート舗装の施工方法は、前記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュ、ポルトランドセメント、減水剤、細骨材、粗骨材、および水を少なくとも含む混練物を、敷き均して締固めた後、養生して施工する方法である。具体的には、二軸強制練りミキサー等でコンクリートを混練した後、該混練物を、レーキ、振動機付きレーキ、スコップ等で敷きならして、バイブレータやタンパ等の所要の締固め器具・機械で締固め、簡易フィニッシャなどで荒仕上げを行った後に、フロートやコテなどで仕上げて養生する。また、前記養生は、例えば、水性養生剤を用いた気中養生、養生シートを用いた加温養生、および蒸気養生等が挙げられるが、これらに限定されない。
【実施例】
【００２２】
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ない。
１．使用材料およびコンクリートの配合
使用材料を表１に示し、コンクリートの配合を表２と表４（以上、環境温度は２７℃である。）および表３と表５（以上、環境温度は２０℃である。）に示す。なお、表１中のフライアッシュ ＦＡ１は前記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすが、フライアッシュ ＦＡ２は前記（ｂ）および（ｃ）の条件を満たさない。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
【表４】
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【００２７】
【表５】
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【００２８】
２．コンクリートの混練および評価
（１）コンクリートの混練
表２、３に示す配合に従い、各材料を二軸強制練りミキサーに一括して投入し、９０秒間混練した。
（２）評価項目
（Ａ）曲げ強度
ＪＩＳ  Ａ  １１０６に準拠して、各コンクリートの曲げ強度を測定した。
（Ｂ）疲労度
疲労度の算出は、各コンクリートを版厚２５ｃｍで目地間隔１０ｍの普通コンクリート舗装として、舗装設計便覧（日本道路協会）に示される理論的設計方法によった。具体的には、主な設計条件として、設計耐用年数を４０年、路盤反力係数（ｋ７５）を１００ＭＰａ／ｍ、信頼性を９０％とした。疲労曲線は日本のコンクリート舗装の実績によって検証されている疲労曲線を用いた。走行位置分布は舗装した十分な幅の路肩があり、車線数が４のもの、大型車交通比率は郊外部のもの、温度条件は温度差の小さいところを採用した。コンクリートの曲げ強度および静弾性係数は実測値を用いた。なお、静弾性係数は、ＪＩＳ  Ａ  １１４９「コンクリートの静弾性係数試験方法」に準拠して測定した。
（Ｃ）耐用年数
下記式により耐用年数を算出した。
耐用年数＝設計耐用年数（４０年）／疲労度
これらの結果を図１〜４に示す。
【００２９】
図１〜４に示すように、前記（ａ）〜（ｄ）の条件を全て満たすフライアッシュＦＡ１を用いたコンクリートは、フライアッシュＦＡ２を用いたコンクリートと比べ、環境温度が２７℃および２０℃において、長期の曲げ強度が大きい。また、フライアッシュＦＡ１を用いたコンクリート舗装は、フライアッシュＦＡ２を用いたコンクリート舗装と比べ、疲労度が小さく耐用年数が長い。
また、粗骨材の全部に石灰石骨材を用いたコンクリート（図３、４）は、粗骨材の全部に砂岩粗骨材（図１、２）を用いたコンクリートに比べて、耐用年数が長い。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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