(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントの単位量が５６８〜５７６ｋｇ／ｍ３、細骨材の単位量が１０６〜１１４ｋｇ／ｍ３、粗骨材の単位量が１５４０〜１５５１ｋｇ／ｍ３、水の単位量が９１〜１１５ｋｇ／ｍ３、増粘剤又は水中不分離性混和剤の単位量が４．０〜４．５ｋｇ／ｍ３、高性能ＡＥ減水剤の配合量がセメントに対して３．５〜３．８質量％、および水セメント比が１６〜２０質量％であることを特徴とする水中不分離性ポーラスコンクリート。
【請求項２】
無機系混和材を、セメントとの合計量１００質量部に対して４０質量部以下含む請求項１に記載の水中不分離性ポーラスコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に打設しても材料分離が少なく、強度発現性や耐久性に優れる水中不分離性ポーラスコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポーラスコンクリートを水中打設して、水中に潜堤や藻場等のポーラスコンクリート構造物を形成することが提案されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、特許文献１には、ポーラスコンクリートの材料とその配合割合は記載されていない。
一方、大きな透水係数と一定以上の強度を有するポーラスコンクリートも知られている。例えば、特許文献２には、セメント及び必要に応じて添加されるその他の材料からなる粉体と、該粉体に対する重量比が０〜３００％となるような粒径が５ｍｍ未満の細骨材と、該粉体に対する重量比が８〜３０％の水と、該粉体に対する重量比が１〜５％の界面活性剤とからなる未固化状態のペーストを、粗骨材１００％に対してその容積比が３０〜５０％となるように、粒径が５ｍｍ以上の粗骨材に被覆させてなる粒体を用い、該粒体を相互に付着させて硬化したものからなり、透水係数が１．７ｃｍ／ｓｅｃ以上、圧縮強度が１２０ｋｇｆ／ｃｍ２ 以上であるポーラスコンクリートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８２０２８号公報
【特許文献２】特開平７−２０６５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２のポーラスコンクリートを水中打設すると、粗骨材にモルタルが被覆した粒体が水中を沈降する間に、粗骨材とモルタルが分離して水質を汚染（汚濁）する虞がある。また、硬化後のポーラスコンクリートが、所定の強度や耐久性が得られない虞もある。
本発明は、水中に打設しても材料分離が少なく、強度発現性や耐久性に優れる水中不分離性ポーラスコンクリート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】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、増粘剤又は水中不分離性混和剤、および高性能ＡＥ減水剤を特定量配合したポーラスコンクリートであれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］  セメントの単位量が１２５〜９５０ｋｇ／ｍ３、細骨材の単位量が４０〜３５０ｋｇ／ｍ３、粗骨材の単位量が１１００〜２１００ｋｇ／ｍ３、水の単位量が２０〜１８０ｋｇ／ｍ３、増粘剤又は水中不分離性混和剤の単位量が０．７〜６．０ｋｇ／ｍ３、および高性能ＡＥ減水剤の配合量がセメントに対して１．７〜６．０質量％であることを特徴とする水中不分離性ポーラスコンクリート、を提供する。
［２］  無機系混和材を、セメントとの合計量１００質量部に対して４０質量部以下含む［１］の水中不分離性ポーラスコンクリート、を提供する。
［３］  下記の方法により算出されるモルタル流下率が１０体積％以下である［１］又は［２］の水中不分離性ポーラスコンクリート、を提供する。
モルタル流下率算出方法：篩に詰めたポーラスコンクリートの上に篩蓋を載せ、当該篩蓋の上から壁打バイブレータを用いて加振し、加振開始から１２０秒経過した時点で流下したモルタルの体積（Ｖｆ）に基づき、下記（１）式を用いてモルタル流下率を算出する。
モルタル流下率（体積％）＝１００×Ｖｆ／Ｖｏ        ……（１）
（（１）式中、Ｖｆは加振により流下したモルタルの体積を表し、Ｖｏは加振前のポーラスコンクリート中のモルタルの体積を表す。）
［４］  さらに、下記の方法により算出される水中空隙率が３０体積％以下である［１］〜［３］のいずれかに記載の水中不分離性ポーラスコンクリート、を提供する。
水中空隙率算出方法：水中に浸漬させた内径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠内（水面と型枠の上面との距離が１０ｃｍ）に、２．６ｋｇのポーラスコンクリートを３層に分けて水中を自由落下させて投入する。投入したポーラスコンクリートの上に、直径９９ｍｍ、厚さ１ｍｍの鉄板を置き、沈下が停止した時点における型枠上面から、ポーラスコンクリートの上に置いた鉄板までの距離を測定し、型枠内におけるポーラスコンクリート体積（Ｖｗ）を求め、下記（２）式を用いてポーラスコンクリートの空隙率を算出する。
水中空隙率（体積％）＝１００−Ｗ／（Ｖｗ×Ｔ）×１００    ……（２）
（（２）式中、Ｗは型枠内に投入したポーラスコンクリートの質量を表し、Ｖｗは水中型枠内のポーラスコンクリートの体積を表し、Ｔは空隙率を０体積％として計算したポーラスコンクリートの配合上の単位容積質量を表す。）
【０００７】
増粘剤又は水中不分離性混和剤、および高性能ＡＥ減水剤の特定量と、これを含む、まだ固まらない状態のポーラスコンクリートが、所定のモルタル流下率（体積％）、所定の水中空隙率をみたすことで、まだ固まらない状態のポーラスコンクリートの水中不分離性が更に高まり、硬化後の強度発現性や耐久性が格段に向上する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水中不分離性ポーラスコンクリートは、水中に打設しても材料分離が少なく、強度発現性や耐久性に優れるポーラスコンクリート硬化体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モルタル流下率の測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１０】
１０    まだ固まらないポーラスコンクリート
１１    流下したモルタル
２０    モルタル流下率測定装置（篩）
２１    篩蓋部
２２    篩枠部
２３    篩網部
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明で使用する材料とその好ましい配合割合を説明する。
セメントは、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、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、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の各種混合セメント、エコセメント、シリカフュームプレミックスセメントや、石灰石粉末混合セメント等を使用することができる。
セメントの単位量は、硬化後の強度発現性や耐久性の観点から、好ましくは１２５〜９５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２００〜８５０ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは３００〜７５０ｋｇ／ｍ３である。
【００１２】
水は、特に限定されず、水道水、スラッジ水、下水処理水等を用いることができる。
水の単位量は、混練のし易さ、硬化後の強度発現性や耐久性の観点から、好ましくは２０〜１８０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは４０〜１５０ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは６０〜１３０ｋｇ／ｍ３である。
【００１３】
細骨材としては、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、人工細骨材（例えば、スラグ細骨材や、フライアッシュ等を焼成してなる焼成細骨材）、再生細骨材またはこれらの混合物等を使用することができる。
細骨材の単位量は、混練のし易さ、硬化後の強度発現性や耐久性の観点から、好ましくは４０〜３５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは６０〜３００ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは８０〜２５０ｋｇ／ｍ３である。
【００１４】
粗骨材としては、川砂利、山砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材（例えば、スラグ粗骨材や、フライアッシュ等を焼成してなる焼成粗骨材）、再生粗骨材またはこれらの混合物等を使用することができる。
粗骨材の単位量は、硬化後の空隙率、強度発現性や耐久性の観点から、好ましくは１１００〜２１００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１２００〜２０００ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは１３００〜１９００ｋｇ／ｍ３である。
【００１５】
増粘剤又は水中不分離性混和剤としては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等のセルロース系増粘剤又は水中不分離性混和剤、およびアクリルアミドの単独重合体、アクリルアミドの共重合体等のアクリル系増粘剤又は水中不分離性混和剤から選ばれる１種以上が挙げられる。
増粘剤又は水中不分離性混和剤の単位量は、混練のし易さや水中打設時の材料分離の防止の観点から、好ましくは０．７〜６．０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１．５〜５．５ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは２．０〜５．０ｋｇ／ｍ３である。
【００１６】
高性能ＡＥ減水剤としては、ナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系等の高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。
高性能ＡＥ減水剤の配合量は、混練のし易さ、硬化後の強度発現性や耐久性の観点から、セメントに対して１．７〜６．０質量％が好ましく、２．０〜５．０質量％がより好ましく、２．５〜４．５質量％が特に好ましい。
【００１７】
本発明では、必要に応じて無機系混和材を配合してもよい。必要に応じて配合される無機系混和材としては、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、珪石粉末、シリカフューム、火山灰、石灰石粉末、無水石膏や二水石膏等の石膏類、膨張材等が挙げられる。
無機系混和材の配合量は、混練のし易さ、硬化後の強度発現性や耐久性の観点から、セメントとの合計量１００質量部に対して４０質量部以下であること（セメントの４０質量％部分の代替を上限とする）が好ましい。
【００１８】
本発明では、必要に応じてＡＥ剤を配合してもよい。
ＡＥ剤の配合量は、硬化後の強度発現性や耐久性の観点から、セメントに対して０．１質量％以下が好ましく、０．０１〜０．０３質量％がより好ましい。
【００１９】
本発明においては、水中打設時の材料分離の防止、硬化後の強度発現性や品質安定性の観点から、下記の方法により算出されるモルタル流下率が１０体積％以下（より好ましくは８体積％以下、さらに好ましくは５体積％以下、特に好ましくは３体積％以下）であることが好ましい。
【００２０】
モルタル流下率は、図１に示すように、篩２０に詰めたまだ固まらないポーラスコンクリート１０の上に篩蓋２１を載せ、篩蓋２１の上から壁打バイブレータを用いて加振し、加振開始から１２０秒経過した時点で流下したモルタル１１の体積に基づき、前記（１）式を用いて算出する。なお、篩蓋２１は特に限定されず、化粧合板、鉄板、樹脂板が好ましい。モルタル流下率は水中打設時の材料分離を評価するための指標であり、この値が小さい程、水中打設時の材料分離が少なくなる。また、モルタル流下率は水中硬化後のポーラスコンクリートの性状を評価することもでき、この値が小さい程、水中硬化後のポーラスコンクリートの強度発現性や品質安定性が向上する。
【００２１】
本発明においては、硬化後の品質安定性の観点から、下記方法により算出される水中空隙率が３０体積％以下であることが好ましい。
水中空隙率の算出方法を説明する。
まず、水中に浸漬させた内径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠内に、２．６ｋｇのポーラスコンクリートを３層に分けて水中を自由落下させて投入する。なお、
水面と型枠の上面との距離は１０ｃｍとする。また、投入するポーラスコンクリートは、所要の配合で製造されたポーラスコンクリート全体から満遍なく測定用試料を採取することが好ましい。
次に、投入したポーラスコンクリートの上に、直径９９ｍｍ、厚さ１ｍｍの鉄板を置く。そして、沈下が停止した時点における型枠上面から、ポーラスコンクリートの上に置いた鉄板までの距離を測定し、型枠内におけるポーラスコンクリート体積を求め、前記（２）式を用いてポーラスコンクリートの空隙率を求める。
なお、本発明においては、上記「型枠上面から、ポーラスコンクリートの上に置いた鉄板までの距離」は５箇所以上で測定し、その平均値とすることが好ましい。そして、「型枠上面から、ポーラスコンクリートの上に置いた鉄板までの距離」の最小値と最大値の差が1ｃｍ以上になった場合は、水中空隙率を算出しないものとする。
【００２２】
本発明においては、水中空隙率の測定は、同一バッチのポーラスコンクリートにおいて、５回行い、その全ての水中空隙率が３０体積％以下（より好ましくは１０〜２８体積％、さらに好ましくは１２〜２６体積％、特に好ましくは１５〜２４体積％）であることが好ましい。また、強度発現性や品質安定性の観点から、標準偏差が１以下（より好ましくは０．５以下、特に好ましくは０．３以下）であることが好ましい。
【００２３】
本発明の水中不分離性ポーラスコンクリートを用いたポーラスコンクリート硬化体の製造方法を説明する。
まず、本発明の水中不分離性ポーラスコンクリートを構成する各材料をミキサに投入し、粗骨材にモルタルが被覆した粒体が得られるまで混練する。
混練に用いる装置は特に限定されるものではなく、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等の慣用のミキサを使用することができる。また、各材料のミキサへの投入順序も特に限定されるものではない。
【００２４】
次に、上記混練物を、水中に設置した型枠内に打設してポーラスコンクリート成形体を構築する。
水中への打設は、トレミー管を用いて上記混練物を水中に投入し、該混練物を水中に自由落下させて行うことができる。
打設後、所定期間水中養生し、型枠を除去することにより、ポーラスコンクリート硬化体（構築物）を製造することができる。
なお、本発明においては、型枠の代わりに、水中に設置した鉄籠に上記混練物を打設しても良い。この場合は型枠を除去する作業が不要になる。
【００２５】
[実施例]
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。
１．使用材料
表１に使用材料の種類・名称、産地・製造元を示した。また簡略化記号、密度も併記した。なお、太平洋エルコンは水溶性セルロースエーテルを主成分とするセルロース系増粘剤である。
【００２６】
【表１】
0006576189.tif 000002
【００２７】
２．配合条件
５種類の実験例につき、配合条件を、表２に示した。
【００２８】
【表２】
0006576189.tif 000003
【００２９】
３．コンリートの混練と評価
混練は２軸強制練りミキサを用いて、全ての材料を一括してミキサに投入し２分間混練した。
混練物のモルタル流下率および水中空隙率を、先に示した手順で測定した。
即ち、モルタル流下率は、下記（ａ）〜（ｅ）の手順に従い、流下したモルタルの体積（Ｖｆ）を測定し、該値と前記（１）式を用いて混練直後の時点でのモルタル流下率を算出した。
（ａ）調製したポーラスコンクリートの全体から、満遍なく均一に試料を採取して、１．５ｋｇの試料を計量した。
（ｂ）公称目開きが４．７５ｍｍの篩２０に、偏在しないよう平坦に均して詰めた。
（ｃ）試料の上面に、直径２００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの化粧合板製の篩蓋２１を置いた。
（ｄ）重さ５．９ｋｇの壁打バイブレータを篩蓋２１の上に置き、該バイブレータの重さと振動以外の外力を加えないように注意しながら、篩蓋２１の上から満遍なく１２０秒間加振した。
（ｅ）加振後、流下したモルタルの体積（Ｖｆ）を測定した。
【００３０】
水中空隙率は、下記（ａ）〜（ｃ）の手順に従い、算出した。
（ａ）水中に浸漬させた内径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠内（水面と型枠の上面との距離が１０ｃｍ）に、２．６ｋｇの調製したポーラスコンクリート混練物を３層に分けて水中を自由落下させて投入した。
（ｂ）投入したポーラスコンクリートの上に、直径９９ｍｍ、厚さ１ｍｍの鉄板を置いた。
（ｃ）沈下が停止した時点で、型枠上面から、ポーラスコンクリートの上に置いた鉄板までの距離を測定し、型枠内におけるポーラスコンクリート体積Ｖｗを求め、前記（２）式を用いて混練直後の時点での水中空隙率を算出した。
【００３１】
また、ＪＳＣＥ−Ｄ  １０４  コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格  付属書２  水中不分離性コンクリートの水中不分離度試験方法に準拠して混練物を水中自由落下させた場合の懸濁物質量およびｐＨを測定した。
また、２０℃の水中に浸漬させた内径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠内（水面と型枠の上面との距離が１０ｃｍ）に、混練物を水中を自由落下させて強度試験用試験体を成形した（なお、振動締固めは行わなかった）。試験体成形後水中から型枠を取り出し２０℃の恒温室内で２日間養生後、脱型した。その後、材齢２８日まで２０℃で水中養生し、圧縮強度を測定した（通常の水中不分離コンクリートの試験方法に準拠した方法である）。
【００３２】
４．水中不分離度試験結果および強度（Ｎ／ｍｍ２）試験結果
表３に、混練物を水中自由落下させた場合の懸濁物質量およびｐＨの測定結果を示した。
【００３３】
【表３】
0006576189.tif 000004
【００３４】
実施例１、３及び参考例においては、懸濁物質量およびｐＨの値は、ＪＳＣＥ−Ｄ  １０４  コンクリート用水中不分離性混和剤品質規格に示される規格値（懸濁物質量５０ｍｇ／Ｌ以下、ｐＨ１２以下）を満足した。また、１０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度が得られ、強度発現性にも優れるものであった。一方、高性能ＡＥ減水剤の配合量が少ない比較例１は、強度発現性が劣っていた。また、増粘剤の配合量が少ない比較例２は、材料分離が激しく、強度発現性も著しく劣るものであった。
【００３５】
５．モルタル流下率と水中空隙率の測定結果
表４にモルタル流下率の測定結果を示した。また、表５に水中空隙率の測定結果を示した。
【００３６】
【表４】
0006576189.tif 000005
【００３７】
【表５】
0006576189.tif 000006
【００３８】
実施例１、３及び参考例においては、モルタル流下率が１０体積％以下であった。また、水中空隙率も５回の測定が全て３０体積％以下であり、標準偏差も１以下であった。なお、実施例１、３及び参考例の結果から、モルタル流下率が小さく、水中空隙率の標準偏差が小さい程、強度発現性が高いことが分かる。一方、比較例１においては、水中空隙率が３０体積％を越えることがあり、また、標準偏差も大きかった。さらに、比較例２では、モルタル流下率が極めて大きかった。
【図１】
0006576189.tif 000007