(57)【要約】      （修正有）【課題】土木用構造物の構築に用いる骨格構造体用基礎体の強度を改良し、組み立てられる土木用骨格構造体全体の強度および安全度を向上できる土木用骨格構造体用基礎体を提供をすること（“骨格構造体”の用途の拡大に繋げる）。【解決手段】セメント、平均粒径１μｍ以下のポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、繊維（長さが２ｍｍ以上および長さ／直径比が２０以上の鋼繊維が好ましい）、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子および／または薄片状粒子、減水剤および水を含む配合物を用いて作製した土木用骨格構造体用基礎体（パネルまたは骨ピ−スが好ましい）、および該基礎体を組み立ててなる土木用骨格構造体であること。【選択図】  図１
2004231461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、平均粒径１μｍ以下のポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、繊維、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子および／または薄片状粒子、減水剤および水を含む配合物を用いて作製したものであることを特徴とする土木用骨格構造体用基礎体。
【請求項２】
前記繊維の長さが２ｍｍ以上および長さ／直径比が２０以上の鋼繊維であることを特徴とする請求項１に記載の土木用骨格構造体用基礎体。
【請求項３】
前記基礎体がパネルまたは骨ピ−スであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の土木用骨格構造体用基礎体。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のいずれかの土木用骨格構造体用基礎体を組み立ててなることを特徴とする土木用骨格構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木用骨格構造体用基礎体および該基礎体を組み立ててなる土木用骨格構造体に関し、特に、素材を特定して作製した基礎体、およびその基礎体を用いた骨格構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、道路、盛土、護岸、人工島などの陸上・水中構造物の土木工事は、施工順序を大まかに言えば、基盤を施工整備したのち、その上に「構造物」の軸に相当する“骨格構造体”を構築し、最終的に目的に応じた路盤、擁壁などを施工する方法が採られている。
【０００３】
その場合、上記“骨格構造体”は、鉄筋コンクリ−トで一体的に構築する方法が多く採用されている。
他の方法として、最近、数種のシンプルな形状（例：一文字形、多角形、ブロック形）の基礎体（いわゆるセグメント）を多数製造し、それらの１種または複数を繋ぎ組み合わせて“骨格構造体”を構築し施工する方法が開発されている。
【０００４】
例えば、該基礎体として骨ピ−ス、パネルピ−ス、ブロックピ−スなど（以下「ピ−ス類」という）が知られ、それらを巧みに係止して“骨格構造体”を組み立て、前述した「構造物」を構築することが提案されている。
図３は、従来法のピ−ス類およびその組み立て方を示したものであり、（ａ）は骨ピ−ス、（ｂ）は方形パネルピ−スの各斜視図であり、（ｃ）は該方形パネルピ−スを山状構造体（１０）に組み立てたときの１例を示す部分的斜視図である。
図３に示すように、骨ピ−ス（６）は、中間部（７）およびその端部に貫通孔（８）からなる一文字形であり、方形パネルピ−ス（９）は、中間部（７）および隅部に貫通孔（８）を有する四角形である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６４９８７号公報（請求項１、請求項７〜８、請求項１２、［０００８］［００５７］［００８６］［００９９］第１図（ｃ）、第４０図（ｃ）、第４２図）
【０００６】
上記ピ−ス類は、例えば、図３（ｃ）に例示するように、方形パネルピ−ス（９）の隅部の貫通孔（８）を軸にしてピ−ス類を３次元方向に積層し、該貫通孔に丸棒、パイプなどの貫通部材（１１）を挿入して方形パネルピ−ス（９）を一体化することにより山状構造体（１０）の“骨格構造体”を組み立てる。
上記のように、ピ−ス類を用いて施工をすることにより、
・施工現場への建設資材の搬入効率を向上させ、かつ、
・基礎体の形状がシンプルなため、構築時の取り扱いを容易にする、
という効果を有している（例えば、前掲の特許文献１参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記ピ−ス類は、コンクリ−トなどのセメント系固化材、プラスチックなどの合成樹脂を主材とし、必要に応じて鉄筋などの補強材を埋め込んで製造されている（例えば、前掲の特許文献１参照）。
これら材料を用いて作製したピ−ス類は、侵食が小さく、化学的耐久性に優れている。
【０００８】
“骨格構造体”は、例えば、土中に埋設した場合には土圧を、また、水中に構築した場合には水圧をあらゆる角度から受け続ける。ピ−スへの圧力は大きく、しかも圧力の方向と大きさが経時的に変動する、という条件のもとに置かれている。
そのような条件下の“骨格構造体”は、その組み立てに使用されるピ−ス類（基礎体）それ自体、高強度を具備していることが要求される。
しかるに、前記従来法のピ−ス類は、合成樹脂などで製造された場合、それ自体の強度が比較的小さい。そのため、組み立てられる“骨格構造体”の使用箇所は、土圧や水圧の最高圧が低く、しかも構造体全体にかかる圧力の高低差が小さく、経時変動が小さい「構造物」への施工に限られていた。また、通常のコンクリ−トで製造した場合、耐久性などを考慮して大型化するために、ピ−ス類の重量が大きくなり取り扱いが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記従来法の問題点を考慮しなされたものであって、その目的は、
・土木用構造物の構築に用いる骨格構造体用基礎体の強度を改良すること
にあり、これにより、
組み立てられる土木用骨格構造体全体の強度および安全度を向上できる土木用骨格構造体用基礎体を提供をすることにあり、もって、
“骨格構造体”の用途の拡大に繋げるものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明（土木用骨格構造体用基礎体）は、
「・セメント、
・平均粒径１μｍ以下のポゾラン質微粉末、
・粒径２ｍｍ以下の細骨材、
・繊維、
・平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、
・平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子および／または薄片状粒子、
・減水剤、および、
・水
を含む配合物を用いて作製したものであること」（請求項１）
である。
【００１１】
そして、上記本発明は、
・繊維の長さが２ｍｍ以上および長さ／直径比が２０以上の鋼繊維であること（請求項２）、および
・基礎体がパネルまたは骨ピ−スであること（請求項３）
さらに、土木用骨格構造体が
・土木用骨格構造体用基礎体を組み立ててなること」（請求項４）
を特徴とする。
【００１２】
本発明を大まかに言えば、土木用骨格構造体の組み立てに用いる基礎体を製造するために、数種の粉粒体（素材）を配合した特定のセメントモルタルを使用することにある。
以下、本発明の該基礎体作製用の粉粒体（素材）および配合について詳細に説明する。
【００１３】
セメントは、一般土木施工用のものが使用され、特に限定しない。
例えば、普通・早強・中庸熱・低熱ポルトランドセメント、高炉・フライアッシュセメントなどが例示される。
セメントを選択するにあたり、早期強度を求める場合には早強ポルトランドセメント、またモルタル混練物の流動性を高める場合には中庸熱・低熱ポルトランドセメントなどの使用が好ましい。
【００１４】
本発明で使用するポゾラン質微粉末は、シリカフュ−ム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈殿シリカなどであり、これらの１種または２種以上を混合して使用する。
該ポゾラン質微粉末は、その平均粒径が１μｍ以下のものを使用する。平均粒径が１μｍを超える場合、硬化体の強度が低下し好ましくないので、粉砕して使用する。
なお、シリカフュ−ムおよびシリカダストは、平均粒径が１μｍ以下であり、粉砕を要せず、そのまま使用できるので経済的に有利である。
【００１５】
ポゾラン質微粉末の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度の観点から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部配合するのが好ましい。
配合量が５重量部未満および５０重量部を超える場合、配合物の流動性が悪くなり基礎体の成形が困難になり、かつ、強度も低下するので好ましくない。
【００１６】
細骨材は、川砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂など慣用のものが使用される。
その細かさは、最大粒径が２ｍｍ以下でなければならない。該粒径が２ｍｍを超える場合、強度が低下するので好ましくない。
なお、好ましいのは、最大粒径が１．５ｍｍ以下の細骨材である。
【００１７】
細骨材の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度の点から、セメント１００重量部に対して５０〜２５０重量部配合するのが好ましく、８０〜１８０重量部がより好ましい。
【００１８】
繊維としては、金属繊維、有機質繊維などが使用される。
金属繊維および有機質繊維の混合使用は、相互に繊維が絡まり分散しないので好ましくない。
以下、上記繊維を個別に説明する。
１）金属繊維：
鋼繊維、アモルファス繊維などが挙げられる。特に、鋼繊維は、強度に優れ、入手し易く経済的であり好ましい。
【００１９】
金属繊維は、長さが２ｍｍ以上、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、さらに前者が２〜３０ｍｍ、後者が２０〜２００のものがより好ましい。
長さが２ｍｍ未満の場合、曲げ強度の改良効果が低下するので、また、３０ｍｍを超える場合、配合物を混練したさいにファイバ−ボ−ルが生じ分散しにくくなるので、いずれの場合も好ましくない。
長さ／直径比が２０未満では、同一配合量の場合と比較すると、配合される金属繊維の本数が少なく、曲げ強度を改良する効果が低下するので好ましくない。２００を超えると、金属繊維自身の強度が不足し、張力を受けたさいに切れ易くなるので好ましくない。
【００２０】
金属繊維の配合量は、配合物の全体積の０．１〜４体積％、好ましくは０．５〜３．５体積％である。
該配合量が少なすぎると曲げ強度が低下し、逆に過多になると混練時の作業性を確保するために単位水量を増加させるので強度低下を招き好ましくない。
【００２１】
２）有機質繊維：
ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維などが挙げられる。
これら繊維は、１種または２種以上を配合することができる。ビニロン繊維およびポリプロピレン繊維の２つの繊維は、特に強度に優れ、またコストの面および入手し易さの点から好ましい。
【００２２】
上記有機質繊維は、長さが２ｍｍ以上、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、前者が２〜３０ｍｍ、後者が２０〜５００のものがより好ましい。
長さが２ｍｍ未満では、強度の改良効果が低くなり、逆に、３０ｍｍを超えると混練のさいファイバ−ボ−ルが生じ分散しにくくなり、いずれも好ましくない。  長さ／直径比が２０未満では、同一配合量の場合と比較すると、配合される有機質繊維の本数が少なく、強度を改良する効果が低下するので好ましくない。また、５００を超えると、繊維自身の強度が不足し、張力を受けたさい切れ易くなるので好ましくない。
【００２３】
有機質繊維の配合量は、配合物の体積の０．１〜１０体積％、好ましくは０．５〜８．０体積％である。
該配合量が少ないと破壊エネルギ−が低下し、多すぎると混練時の作業性確保のため単位水量を増加しなければならず、強度や耐久性の低下を招くので、いずれも好ましくない。
【００２４】
次いで、石英粉末について説明する。
石英粉末は、具体的に石英粉末、非晶質石英粉末のほか、オパ−ル質・クリストバライト質シリカ含有粉末が挙げられる。
配合する石英粉末は、平均粒径が３〜２０μｍの細かさのものを用いる。好ましくは、４〜１０μｍである。平均粒径が該範囲外の場合、配合物の流動性および強度発現性が低下し好ましくない。
【００２５】
石英粉末の配合量は、配合物の流動性および強度発現性の観点から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部、好ましくは８〜４５重量部である。
【００２６】
次に、繊維状粒子および薄片状粒子について説明する。
具体的には、
・繊維状粒子；ウォラストナイト、ボ−キサイト、ムライトなど、
・薄片状粒子；マイカフレ−ク、タルクフレ−ク、バ−ミキュライトフレ−ク、アルミナフレ−クなど
が挙げられる。
これらは、繊維状粒子および薄片状粒子を１種または２種以上を混合して配合することができる。
繊維状粒子および薄片状粒子は、平均粒度が１ｍｍ以下のものを用いる。１ｍｍを超えると、強度が低下するので好ましくない。
なお、ここで、粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子では、その長さ）を示す。
【００２７】
繊維状粒子および／または薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、強度や靱性の点から、セメント１００重量部に対して４〜３５重量部が好ましく、４〜３０重量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子は、靱性を高める観点から針状度（＝長さ／直径比）が３以上であることが好ましい。
【００２８】
減水剤は、慣用のリグニン系・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、高性能ＡＥ減水剤が使用できる。これらの中で、特に、減水効果の大きい高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が好ましい。
なお、減水剤は、液状、粉末状いずれも使用できる。
【００２９】
減水剤の配合量は、セメント１００重量部に対し固形分換算で０．１〜４．０重量部が好ましい。より好ましいのは、０．３〜１．５重量部である。
配合量が０．１重量部未満では、配合物の流動性が低下し、混練が困難になり成形性も悪く好ましくなく、逆に４．０重量部を超えると強度が低下するので、やはり好ましくない。
【００３０】
水量は、セメント１００重量部に対して１０〜３０重量部が好ましく、より好ましくは１５〜２５重量部である。１０重量部未満では、配合物の流動性が低下し混練が困難になり、また３０重量部を超えると強度が低下し、いずれも好ましくない。
【００３１】
配合物の混練方法は、特に限定するものではないが、例えば、
１）水および減水剤を除く材料を混合してプレミックスを製造したのち、該プレミックス、水および減水剤をミキサに投入し混練する方法
２）水を除く材料（減水剤は、粉末状のものを使用する）を混合してプレミックスを製造したのち、該プレミックスおよび水をミキサに投入し混練する方法
３）各材料を個別にミキサに投入し混練する方法
などが挙げられる。
ミキサとしては、コンクリ−トの混練に用いる慣用のもの、例えば、振動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサなどが使用できる。
【００３２】
次に、前記材料を含む配合物を用いて作製する土木用骨格構造体用基礎体について説明する。
該基礎体として、前述した骨ピ−ス、パネルなど（図３（ａ）および（ｂ）参照）のほか、それらの変形が挙げられる。
図１は、本発明に係る粉粒体（素材）を用いて作製した土木用骨格構造体用基礎体（パネル）を示すものであって、図１（ａ）は、各隅部付近に係止用孔（３）を設けた平面が方形の板状体、および図１（ｂ）は、同図（ａ）の板状体の軽量化を意図してその中央に正８角形の穴（２）を設けた板状体、それぞれを示す斜視図である。
なお、図１では、基礎体（パネル）（１）が正方形のものを示したが長方形であっても良い。また、同図（ｂ）の中央の穴（２）は、パネルの中心にあって、左右上下対称の角形（四角以上）が好ましく、特に正８角形が好ましい。
【００３３】
基礎体は、前述した素材の配合物を混練してモルタル混練物を製造し、その後は慣用手段にしたがって型枠に充填し、脱型し、養生することによって作製することができる。
【００３４】
該モルタル混練物は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロ−試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を省略して測定したフロ−値が２３０ｍｍ以上を有する流動性に優れたものである。
また、本発明の配合物の硬化体は、１２０ＭＰａ以上の圧縮強度と２０ＭＰａ以上の曲げ強度を発現するうえ、極めて緻密質となるため塩害などに対する耐久性にも優れている。
【００３５】
前記配合物（モルタル混練物）から、図１（ａ）（ｂ）および図３（ａ）（ｂ）に示すような基礎体を作製し、土木用骨格構造体を組み立てることができる。
土木用骨格構造体は、前述したように道路、盛土などの陸上・水中構造物の骨格となる。
図２は、本発明に係る粉粒体（素材）を配合し作製した基礎体（図１（ｂ）に示す正８角形の穴を有するパネル）を用いて組み立てた土木用骨格構造体（５）を示した正面図（側面図、背面図も同じであるため、それら図面は省略した）である。
該土木用骨格構造体（５）は、Ｌ型鋼を溶接し製作された鉄製支持体（図示せず）の外側に、基礎体（パネル）（１）をボルト、ビスなどの係止具（４）で固定することにより組み立てることができる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
下記要領で基礎体を作製し、骨格構造体を組み立てた。
１．使用材料
（１）基礎体（パネル）
１）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（社）製）
２）ポゾラン質微粉末：シリカフュ−ム（平均粒径；０．２５μｍ）
３）細骨材：珪砂５号（最大粒径；２ｍｍ以下）
４）繊維：鋼繊維（直径；０．２ｍｍ、長さ；１５ｍｍ）
５）石英粉末：（平均粒径；７μｍ）
６）繊維状粒子：ウォラストナイト（平均長さ；０．３ｍｍ、長さ／直径の比；４）
７）減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
８）水：水道水
【００３７】
（２）鉄製支持体および係止具
１）鉄製支持体：Ｌ型鋼（１００×１００ｍｍ）
２）係止具：ボルト（Ｍ８）
【００３８】
２．パネル（基礎体）の作製
低熱ポルトランドセメント１００重量部、シリカフュ−ム３０重量部、珪砂５号１２０重量部、石英粉末３２重量部、ウォラストナイト２４重量部、高性能ＡＥ減水剤１．０重量部（セメントに対する固形分）、水道水２２重量部および全配合物の体積の２％に相当する鋼繊維を二軸練りミキサに投入し混練してモルタル配合物（混練物）を製造した。
次いで、中央に正８角形の穴を有する型枠に該配合物（混練物）を充填し、脱型し、図１（ｂ）に示すような正方形（縦５０×横５０×厚１．０ｃｍ）の板状基礎体（パネル）を作製した。なお、正８角形の穴の寸法は、１辺１５．６ｃｍである。
【００３９】
基礎体（パネル）の作製と平行して、上記配合物のフロ−値および圧縮・曲げ強度を測定した。
１）フロ−値は、前述した測定方法（段落番号［３２］）にしたがって測定した結果、２５０ｍｍであった。
２）圧縮・曲げ強度は、前記配合物を型枠に流し込み、２０℃、４８時間前置き後、脱型し、９０℃、４８時間蒸気養生して得た供試体の強度を測定した（供試体の寸歩は、圧縮強度の場合がφ５０×１００ｍｍ、曲げ強度の場合が４×４×１６ｃｍであった）。その結果、圧縮強度は；２００ＭＰａ、曲げ強度；４５ＭＰａであった（なお、各強度は、３本の供試体の測定値の平均値である）。
【００４０】
３．土木用骨格構造体の組み立て
予めＬ型鋼を溶接して製作しておいた鉄製支持体（図示せず）の外側面に前記基礎体（パネル）をボルトで固定し、図２に示すような縦１．０×横１．０×高さ１．５ｍの土木用骨格構造体を組み立てた。基礎体（パネル）は、該側面の１面あたり６枚（４面合計２４枚）ある。
該構造体は、上載荷重；１ｔおよび構造体の上端部への横荷重；１ｔを加えても破壊されなかった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、土木用骨格構造体用基礎体を、特定の粒度を有するポゾラン質微粉末、細骨材、石英粉末および繊維状・薄片状粒子を配合し、かつ、繊維を混合したセメントモルタル配合物で作製することを特徴とし、これにより、
土木用構造物の構築に使用する骨格構造体用基礎体の
・強度が改良できる、および
・軽量化が図れる、
という効果を奏する。
【００４２】
その結果、該基礎体を用い製作される土木用骨格構造体全体の強度の向上、および軽量化も図ることができ、構造上の安全度が高められるので、骨格構造体の用途が拡大でき、土木施工に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉粒体（素材）を用いて作製した土木用骨格構造体用基礎体（パネル）を示すものであって、図１（ａ）は、各隅部付近に係止用孔（３）を設けた平面が方形の板状体、および図１（ｂ）は、同図（ａ）の板状体の軽量化を意図してその中央に正８角形の穴を設けた板状体、それぞれを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る粉粒体（素材）を配合し作製した基礎体（図１（ｂ）に示す正８角形の穴を有するパネル）を用いて組み立てた土木用骨格構造体を示した正面図（側面図、背面図も同じである）である。
【図３】従来法のピ−ス類およびその組み立て方を示したものであり、（ａ）は骨ピ−ス、（ｂ）は方形パネルピ−スの各斜視図であり、（ｃ）は該方形パネルピ−スを山状構造体に組み立てたときの１例を示す部分的斜視図である。
【符号の説明】
１  基礎体（パネル）
２  穴
３  係止用孔
４  係止具
５  土木用骨格構造体
６  骨ピ−ス
７  中間部
８  貫通孔
９  方形パネルピ−ス
１０  山状構造体
１１  貫通部材
【図１】
2004231461.tif 000003
【図２】
2004231461.tif 000004
【図３】
2004231461.tif 000005