(57)【要約】  【課題】  保水性を有しつつ、且つ透水性をも発揮しうる保水性硬化体を提供することを一の課題とする。  【解決手段】  開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートの空隙中に充填し保水性の硬化体を構成する保水性硬化体用セメント組成物であって、セメント、保水性材料、及び水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させうる金属粉末を含有することを特徴とする保水性硬化体用セメント組成物による。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートの空隙中に充填し保水性の硬化体を構成する保水性硬化体用セメント組成物であって、セメント、保水性材料、及び水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させうる金属粉末を含有することを特徴とする保水性硬化体用セメント組成物。
【請求項２】
前記金属粉末が、マグネシウム、亜鉛、及びアルミニウムからなる群より選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１記載の保水性硬化体用セメント組成物。
【請求項３】
前記金属粉末の含有量が、０．００５〜０．０２５重量％であることを特徴とする請求項１又は２記載の保水性硬化体用セメント組成物。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の保水性硬化体用セメント組成物１００重量部に対し、水８０〜１２０重量部を混合してなることを特徴とするセメントミルク。
【請求項５】
請求項４記載のセメントミルクを、開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートの空隙中に充填する工程、前記セメントミルクの硬化前に前記金属粉末と水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させ、該ガスによってセメントミルク中に連通気泡を形成する工程を経て構成されたことを特徴とする保水性硬化体。
【請求項６】
セメント、保水性材料、及び水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させうる金属粉末を含有することを特徴とする保水性硬化体用セメント組成物と、水とを混合してセメントミルクを調製し、該セメントミルクを開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートの空隙中に充填し、該セメントミルクの硬化前に前記金属粉末と水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させ、該ガスによってセメントミルク中に連通気泡を形成すること特徴とする保水性硬化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保水性硬化体の製造に用いられるセメント組成物、セメントミルク、保水性硬化体及び保水性硬化体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、路面の温度上昇を抑制する観点から、１５〜３０％の空隙率を有する開粒度アスファルトやポーラスコンクリート等（以下、開粒度アスファルト等ともいう）の空隙中に、保水作用のある材料を含んだセメントミルクを浸透させ、これを硬化させてなる保水性舗装が知られている（下記特許文献１乃至４）。
即ち、該保水性舗装は、雨水等の水分を保水性材料に一時的に蓄えておき、晴天時の温度上昇に伴ってこの水分を蒸発させ、潜熱によって路面等の温度上昇を抑制するものであり、ヒートアイランド現象の防止策として注目されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４６５１３号公報
【特許文献２】特開２００１−３０３５０４号公報
【特許文献３】特開２００４−１６９４４９号公報
【特許文献４】特開２００５−４８４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の保水性舗装は、上記のような作用を発揮させるべく開粒度アスファルト等にセメントミルクを充填させた構成であるため、もともと開粒度アスファルト等が有していた透水性機能が発揮され難いという問題がある。即ち、保水性舗装による保水機能を上回る量の降雨があった場合などにおいては、舗装表面に水が溜まり、車両の走行時における安全性や視認性が劣るという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、保水性を有しつつ、且つ透水性をも発揮しうる保水性硬化体を提供することを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明は、開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートの空隙中に充填し保水性の硬化体を構成する保水性硬化体用セメント組成物であって、セメント、保水性材料、及び水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させうる金属粉末を含有することを特徴とする保水性硬化体用セメント組成物を提供する。
【０００７】
また、好ましくは、前記金属粉末が、マグネシウム、亜鉛、及びアルミニウムからなる群より選択される１種又は２種以上であることを特徴とする前記保水性硬化体用セメント組成物を提供する。
また、好ましくは、前記金属粉末の含有量が、０．００５〜０．０２５重量％であるであることを特徴とする前記保水性硬化体用セメント組成物を提供する。
【０００８】
また、本発明は、前記何れかの保水性硬化体用セメント組成物１００重量部に対し、水８０〜１２０重量部を混合してなることを特徴とするセメントミルクを提供する。
【０００９】
また、本発明は、前記セメントミルクを、開粒度アスファルト又はポーラスコンクリート中に浸透させる工程、前記セメントミルクの硬化前に前記金属粉末と水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させ、該ガスによってセメントミルク中に連通気泡を形成する工程を経て構成されたことを特徴とする保水性硬化体を提供する。
【００１０】
また、本発明は、セメント、保水性材料、及び水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させうる金属粉末を含有することを特徴とする保水性硬化体用セメント組成物と、水とを混合してセメントミルクを調製し、該セメントミルクを開粒度アスファルト又はポーラスコンクリート中に浸透させ、該セメントミルクの硬化前に前記金属粉末と水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させ、該ガスによってセメントミルク中に連通気泡を形成すること特徴とする保水性硬化体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属粉末と水酸化アルカリとの反応によって発生したガスが硬化途中にあるセメントミルク中に連通気泡を形成し、硬化後の保水性硬化体には該連通気泡によって透水性が付与されることとなる。また、該連通気泡を通して硬化体内部への水の供給が促進されるため、保水機能も向上する。
【００１２】
以上のように、本発明によれば、保水性を有しつつ透水性をも発揮しうる保水性硬化体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る保水性硬化体用セメント組成物は、セメント、保水性材料、及び水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させうる金属粉末を含有するものである。
【００１４】
前記金属粉末としては、水酸化アルカリとの反応によってガスを発生させうるものであれば特に限定されるものではない。該金属粉末の具体例としては、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、バリウム等を挙げることができるが、安全性、反応コントロール性及び経済性に優れるという点で、アルミニウムが好適である。
【００１５】
該アルミニウム粉末としては、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ５９０６「塗料用アルミニウム粉末」中に規定された２種（細粉）に相当する、薄いうろこ状の粒子からなるアルミニウム粉末が特に好適である。斯かるアルミニウム粉末を用いることにより、反応性を高め、ガスの発生を促進させることができる。
また、該アルミニウム粉末を用いた場合、水素ガスの発生は約２０〜６０分で終了するため、このような水素ガス発生が終了すると同時に凝結が開始されるよう、セメント等の配合を調整することが好ましい。凝結時間の調整には、例えば、凝結遅延剤として、住友大阪セメント社製、商品名「ジェットセッター」を使用することができる。
【００１６】
前記金属粉末は、セメントの水和反応によって生じる水酸化アルカリと反応し、ガスを発生する。アルミニウムを例に挙げると、該反応は、以下のような反応式で表される。
２Ａｌ  ＋  Ｃａ(ＯＨ)2  →  Ｃａ(ＡｌＯ2)2  ＋  ３Ｈ2↑
【００１７】
前記金属粉末の添加量は、本発明に係る保水性硬化体用セメント組成物中において、０．００５〜０．０２５重量％とすることが好ましく、０．０１０〜０．０１５重量％とすることがより好ましい。前記金属粉末をこのような割合で添加することにより、ガスの発生量が程よい状態となるため、透水性を発揮させる十分な水の通り道（即ち、連通起泡）が形成され、且つ強度発現性にも優れたものとなる。
【００１８】
尚、前記金属粉末の添加量を０．０２５重量％を越える値とした場合には、強度発現性には多少劣るものとなるが、吸水性および透水性が極めて優れたものとなる。このような配合保水性硬化体用セメント組成物は、強度が必要とされない部位に使用することができる。
【００１９】
一方、本発明において使用するセメントとしては、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、白色ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメントや、該ポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ等を混合してなる混合セメント、或いはジェットセメント、アルミナセメントなどの特殊セメント等が挙げられ、これらのセメントを、1種単独、又は２種以上混合して用いることができる。
中でも、前記ポルトランドセメントと、カルシウムアルミネート成分を含有するセメントとを混合したものが好ましい。
【００２０】
カルシウムアルミネートとしては、例えば１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2、非晶質１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・２Ａｌ2Ｏ3、４ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＳＯ3、非晶質１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2、非晶質１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3等のカルシウムアルミネートを使用でき、さらに、これらを含有してなるジェットセメントやアルミナセメント等を使用することもできる。
該カルシウムアルミネートのうち、特に、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2、非晶質１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、非晶質１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2、非晶質１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3が好適であり、これを採用することによって短時間での強度発現性に優れたものとなる。
【００２１】
また、前記セメント組成物においては、ＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3モル比が、０．８〜１．４であることが好ましく、０．９〜１．３であることがより好ましく、１．０〜１．２であることが更に好ましい。水硬性材料のＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3モル比を上記範囲とすることにより、前記保水性硬化体用セメント組成物を保水性材料と混合して開粒度アスファルト等へ充填した際の中長期的な強度発現性（例えば、材例７日圧縮強度）が大幅に改善されることとなる。
また、水硬性材料のＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3モル比が上記範囲であれば、硬化体は自己収縮量が少なく、しかも、低温時においても安定した強度発現性を有するものとなる。
【００２２】
本発明において使用する保水性材料としては、保水性硬化体中において降雨時等に水を吸水するとともに、晴天時等の乾燥状態においては吸水した水を放出するような、いわゆる保水性を発揮するものであれば特に限定されるものではない。該保水性材料としては、パーライト、バーミキュライト、ベントナイト、ゼオライト、気泡コンクリート等の吸水性の無機材料、多孔質フィラー、吸水性ポリマーなど、種々の材料を使用することができる。
中でも、優れた保水性と高強度とを兼ね備えている点で、ゼオライト、気泡コンクリート等の吸水性骨材を好適に使用することができる。
【００２３】
ゼオライトは、ケイ素（Ｓｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とが酸素（Ｏ）を介して結合し、このＳｉ−Ｏ−Ａｌ−Ｏ−Ｓｉの構造が三次元的に組み合わさった構造を有するものである。従って、このようなゼオライトを用いることにより、高い圧縮強度を有しつつ優れた吸水性能を発揮するものとなる。
【００２４】
さらに、該ゼオライトは、アルミニウム（＋３価）とケイ素（＋４価）が酸素（−２価）を互いに共有し、ケイ素の周りが電気的に中性、アルミニウムの周りが−１価となるものであるため、この負電荷を補償するべく陽イオンを吸着固定する性質を有する。
従って、該ゼオライトを用いることにより、六価クロム等の有害な重金属を吸着固定でき、環境汚染を低減できるという効果もある。
【００２５】
また、該ゼオライトとしては、粒径７５μｍ以下のものや、塩基置換容量が１５０ｍｅｑ／１００ｇ以上の純度のものを好適に使用することができる。
【００２６】
本発明に係る保水性硬化体用セメント組成物の一実施形態として、ポルトランドセメントを好ましくは２０〜４０重量％含有し、カルシウムアルミネートを、好ましくは５〜１５重量％、より好ましくは６〜１２重量％含有し、II型無水石膏を、好ましくは５〜１５重量％、より好ましくは６〜１１重量％含有し、アルミニウム粉末を、好ましくは０．００５〜０．０２５重量％、より好ましくは０．０１０〜０．０１５重量％含有するものを挙げることができる。
また、保水性硬化体用セメント組成物は、前記ゼオライトを好ましくは３０〜６０重量％含有する。
【００２７】
保水性硬化体用セメント組成物が、ポルトランドセメント、カルシウムアルミネート、前記II型無水石膏、金属粉末、及びゼオライトを、上記範囲で含有したものであれば、セメントミルクを調製する際に水材料比を低く抑えつつも流動性に優れたセメントミルクを調製でき、開粒度アスファルト等への充填作業性が良好となる。そして、該セメントミルクが開粒度アスファルト等の空隙中で硬化する過程においてガスが発生して十分な連通気泡を形成し、さらに、該セメントミルクが硬化した後には、優れた吸水性と透水性、および良好な強度特性を併せ持つ硬化体となる。
【００２８】
また、溶解度の遅いII型無水石膏を上記範囲で用いることにより、水和反応時の瞬結を防止し、短時間の強度発現に有効なエトリンガイトが生成し、かつ過剰なエトリンガイトが生成せず、モノサルフェートへの転移も緩やかになるＳＯ3／Ａｌ2Ｏ3のモル比１．４〜０．８とすることが可能となる。従って、優れた作業性を有するとともに、自己収縮量が小さく、しかも安定した強度発現性を発揮しうるものとなる。
【００２９】
また、本発明に係る保水性硬化体用セメント組成物中には、水酸化カルシウム（消石灰）や、炭酸リチウム、石灰石粉が含まれていることが好ましい。
【００３０】
炭酸リチウムは、カルシウムアルミネートの反応を促進するとともに、アルカリ骨材反応を抑制するので、安定性の高い保水性硬化体が得られ、作業性が良好となる機能を有する。該炭酸リチウムは、前記保水性硬化体用セメント組成物中、０．１〜１．５重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％、更に好ましくは０．２５〜０．７５重量％とする。斯かる範囲で含有させると、可使時間を確保するとともに経済性にも優れたものとなる。
【００３１】
該炭酸リチウムの粉末度は限定されないが、好適には平均粒径１０μｍ以下、好適には７μｍ以下、更に好適には５μｍ以下とすることが望ましい。炭酸リチウムの粉末度を上記範囲とすることにより、反応性が高まり、強度発現性を更に改善すると共に、低温時の安定性をより良好にすることができる。
尚、該炭酸リチウムの粒径は、レーザー回折式粒度分布装置（型番；マイクロトラックＳＲＡ ７９９５−１０−３０、ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ株式会社製）で測定した平均値を示す。
【００３２】
また、該炭酸リチウムは、面間隔が２．８１２Åの結晶面（０．０．２）の回折ピークから測定した結晶度指数が半値幅で０．２０以上のものが特に好ましい。
このような、結晶性が低く、より反応性の高い炭酸リチウムを使用することにより、強度発現性を更に改善するとともに、低温時の安定性をより良好にすることができる。
ここで、結晶度指数については、粉末Ｘ線回折装置（型番；ロータフレックスＲＵ−２００型、株式会社リガク製）で測定した半値幅を示す。
【００３３】
また、水酸化カルシウム（消石灰）は、前記保水性硬化体用セメント組成物中、１〜３重量％とすることが好ましい。
【００３４】
また、本発明に係る保水性硬化体用セメント組成物中には、本発明の作用効果を阻害しない範囲内において、これ以外の成分を添加することができる。
他の成分の具体例としては、消石灰粉末、石灰石粉末、高炉スラグ粉、各種石膏等が挙げられる。高炉スラグ粉としては、例えば、ＪＩＳ  Ａ  ６２０６の「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定された高炉スラグ微粉末や、ＪＩＳ  Ａ  ５０１１の「高炉スラグ骨材」に規定された高炉スラグ粗骨材又は高炉スラグ細骨材を粉砕したもの等を好適に使用することができる。
【００３５】
本発明に係るセメントミルクは、上記のような構成の保水性硬化体用セメント組成物と、水とを混合してなるものである。水の添加量については特に限定されないが、開粒度アスファルト等への充填の際の作業性に優れ、しかも硬化後の強度を高く維持しうるという観点から、前記保水性硬化体用セメント組成物１００重量部に対し、水８０〜１２０重量部となる配合が好ましい。
【００３６】
また、必要に応じて適宜セメント用混和剤等を添加してセメントミルクを調製してもよく、混和剤としては、クエン酸等のオキシカルボン酸やリグニンスルホン酸等の公知の凝結遅延剤や、ポリカルボン酸系、ナフタレンスルフォン酸系、メラミン系等の公知の減水剤を使用することができる。
【００３７】
本発明に係る保水性硬化体の製造方法は、上述のような構成のセメントミルクを調製した後、該セメントミルクを開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートの空隙中に充填し、該セメントミルクが硬化前、即ちセメントミルクの硬化過程において前記金属粉末の反応によってガスを発生させ、該ガスによってセメントミルク中に連通気泡を形成し、その後、該セメントミルクを完全に硬化させることにより、保水性硬化体を製造するものである。セメントミルクの調製手段や、開粒度アスファルト等への浸透手段などについては、従来公知の種々の手段を採用することが可能である。
【００３８】
対象となる前記開粒度アスファルトやポーラスコンクリートとしては、上記のようなセメントミルクを浸透させうる空隙を有するものであれば特に限定されるものではない。該開粒度アスファルト等は、通常、空隙率が１０％以上であり、好ましくは１５％以上、３０％以下のものである。
これらの開粒度アスファルトやポーラスコンクリートの具体例としては、路面の舗装として構成されたものが最も一般的であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
さらに、本発明に係る保水性硬化体は、上述のような方法を経て作製されたものである。従って、該保水性硬化体は、開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートと、該開粒度アスファルト又はポーラスコンクリートの空隙中に充填された状態で硬化したセメントミルク硬化体とを備えて構成されており、該セメントミルク硬化体は、金属粉末の反応で発生したガスにより形成された連通気泡を有したものとなっている。
【００４０】
該連通気泡は、保水性硬化体に所望の透水性を発揮させるものであり、セメントミルク硬化体単体において測定した場合に、透水係数が２０ｍＬ／１５ｓｅｃ以上となるものが好ましく、５０ｍＬ／１５ｓｅｃ以上となるものがより好ましい。透水係数の調整は、ガスの発生量、即ち、保水性硬化体用セメント組成物中に添加する前記金属粉末の量により調整することができる。
尚、透水係数は、下記実施例に記載の方法によって測定されるものである。
【実施例】
【００４１】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００４２】
（実施例１）
カルシウムアルミネートとして、アルミナセメント（ラファージュ社製、カルシウムアルミネートの主成分はＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）７重量部、早強ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）２４重量部、II型無水石膏（廃脱硫塩石膏）６．５重量部、炭酸リチウム（日本科学産業社製、平均粒径９．６μｍ、半値幅０．２４）０．５重量部、消石灰２重量部、石灰石粉（近江鉱業社製、ＬＰ２００）１０重量部、およびゼオライト（日東粉化工業社製、ＳＰ＃２３００）５０重量部を混合し、ベースとなるセメント組成物を作成した。
【００４３】
【表１】
2008121223.tif 000002
【００４４】
さらに、該セメント組成物に、アルミニウムの含有量が下記表２となるようにアルミニウム粉末（大和金属粉工業社製、商品名「Ｎｏ．Ｋ−２５０」、８８μｍ透過率：８５％以上、４４μｍ透過率：６０〜８０％、溶剤可溶分：３％以下）を添加し、実施例及び比較例の保水性硬化体用セメント組成物を調製した。
【００４５】
（圧縮強度）
上述のようにして調製した実施例および比較例の各保水性硬化体用セメント組成物１００重量部に、凝結遅延剤（住友大阪セメント社製、ジェットセッター、主成分：クエン酸）０．２〜０．４重量部、水１００重量部をそれぞれ加え、ハンドミキサーにて均一に混合して、調整後３０分経過時までのＰロート流下時間がおよそ９〜１２秒の範囲内となるようにセメントミルクを調製し、内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設した。
そして、材齢３時間となる直前に脱型して材齢３時間での圧縮強度を測定するとともに、材齢１日で脱型した後、材齢７日まで水中養生を行い材齢７日の圧縮強度を測定した。圧縮強度については、それぞれ、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１の圧縮強さ試験に準じて試験を行った。結果を表２に示す。
【００４６】
（吸水率試験）
同様にして調製した各セメントミルクを内寸４×４×１６ｃｍの型枠に打設し、材齢３日で脱型することによって供試体を作成した。該供試体を２４時間水中に浸漬させて吸水状態の重量（Ｗ1）を測定した後、６０℃の通風式乾燥機内に２４時間放置して乾燥させた状態の重量（Ｗ0）を測定し、次式に基づいて最大吸水率を算出した。
最大吸水率（％）＝（Ｗ1−Ｗ0）／Ｗ0×１００
結果を表２に示す。
【００４７】
（透水試験）
さらに、同様にして調製した各セメントミルクを用いて厚さ１０ｃｍの平板状の硬化体を作製し、それぞれの硬化体について、（社）日本道路協会発行「舗装試験法便覧」に記載された「透水性アスファルト舗装の現場透水試験方法」に基づき、透水量（mL/15sec）の測定を行った。
結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
2008121223.tif 000003
【００４９】
表２に示したように、本発明の実施例では、従来のようなベースセメント組成物を用いた場合と比較して吸水性が大幅に改善されており、また、良好な透水性を発揮していることが認められる。
中でも、アルミニウムを０．００５〜０．０２５重量％の割合で添加した実施例１〜４の場合には、吸水性と透水性に係る効果に加え、強度発現性にも優れていることが認められる。