(57)【要約】【課題】複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなる浮体構造物において、浮体ブロックどうしの連結をボルト・ナットによる連結だけで行うことができる浮体構造物を提供する。【解決手段】セメント質硬化体からなる複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなる浮体構造物において、前記セメント質硬化体が、セメント、平均粒径１．０μｍ以下のポゾラン質微粉末、最大粒径２ｍｍ以下の細骨材、金属繊維若しくは有機質繊維、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子若しくは薄片状粒子、減水剤及び水を含む配合物の硬化体である浮体構造物。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント質硬化体からなる複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなる浮体構造物において、
前記セメント質硬化体が、セメント、平均粒径１．０μｍ以下のポゾラン質微粉末、最大粒径２ｍｍ以下の細骨材、金属繊維若しくは有機質繊維、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子若しくは薄片状粒子、減水剤及び水を含む配合物の硬化体であることを特徴とする浮体構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント質硬化体からなる複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなる浮体構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種公害に起因する環境問題、又、我が国の全国的な土地不足を反映し、各種の浮体構造物の必要性が益々叫ばれている。これらの浮体構造物は、一般に鋼構造方式若しくはコンクリート構造方式で構築されるが、コンクリートは、鋼材と比較して耐腐蝕性に優れ保守等の手間が少なく、経済的であり、また、浮体構造物として安定性があり、動揺が少ない等海洋環境において鋼材より優れている。
近年、コンクリート製の浮体構造物において、圧縮強度が６０ＭＰａ程度の高強度コンクリートを用いて複数のコンクリート製の浮体ブロックを製造し、該浮体ブロックを海面に浮かべた状態で、浮体ブロックどうしを連結して浮体構造物を構築する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記コンクリート製の浮体構造物の構築において、圧縮強度が６０ＭＰａ程度の高強度コンクリートを用いて縦２．０ｍ×横２．０ｍ×高さ３．０ｍの浮体ブロックを製造した場合、水圧に対しての該浮体ブロックの強度等から、該浮体ブロックの壁厚は１０５ｍｍ以上、床厚は１２５ｍｍ以上にする必要があり、重量が大きくなる（７．３ｔｏｎ以上）。その結果、該浮体ブロックの沈み深さは大きくなる（沈み深さは、海洋において１．２〜１．４ｍになる）。
ところで、浮体ブロックを海面に浮かべた状態で浮体ブロックどうしを連結する際に、ボルト・ナットにより浮体ブロックどうしを連結する場合は、海面より上の部分をボルト・ナットにより連結する必要がある。
そのため、圧縮強度が６０ＭＰａ程度の高強度コンクリートを用いる場合であっても、浮体ブロックどうしの連結は、ボルト・ナットによる緊結だけでは不十分であり、例えば、上部構造物を介して一体化を図る等の手段を併用する必要があり、手間がかかるものであった。
【０００４】
そのため、複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなる浮体構造物において、浮体ブロックどうしの連結をボルト・ナットによる連結だけで行うことができる浮体構造物が求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、特定の材料を含むセメント質硬化体で浮体ブロックを形成することにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
即ち、本発明は、セメント質硬化体からなる複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなる浮体構造物において、
前記セメント質硬化体が、セメント、平均粒径１．０μｍ以下のポゾラン質微粉末、最大粒径２ｍｍ以下の細骨材、金属繊維若しくは有機質繊維、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子若しくは薄片状粒子、減水剤及び水を含む配合物の硬化体であることを特徴とする浮体構造物である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で使用する材料とその配合割合について説明する。
本発明において、セメントの種類は限定するものではなく、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、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高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントを使用することができる。
本発明において、早期強度発現性を向上しようとする場合は、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、配合物の流動性を向上しようとする場合は、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【０００８】
ポゾラン質微粉末としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。これらの中では、シリカフューム又はシリカダストは、その平均粒径が１．０μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないのでコスト的に有利である。
ポゾラン質微粉末の平均粒径は１．０μｍ以下である。ポゾラン質微粉末の平均粒径が１．０μｍを越えると、硬化体の強度発現性が低下するので好ましくない。ポゾラン質微粉末の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度発現性や耐久性から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部とするのが好ましい。ポゾラン質微粉末がセメント１００重量部に対して５重量部未満では、配合物の流動性が低く成形等の作業が困難となる。また、硬化体の強度発現性が低下し耐久性も低下するので好ましくない。ポゾラン質微粉末がセメント１００重量部に対して５０重量部を越えると、配合物の流動性が低く成形等の作業が困難となる。また、硬化体の強度発現性が低下し耐久性も低下するので好ましくない。
【０００９】
本発明においては、最大粒径２ｍｍ以下の細骨材が用いられる。細骨材の最大粒径が２ｍｍを超えると、硬化体の強度発現性が低下し耐久性も低下するので好ましくない。
なお、本発明においては、硬化体の強度発現性や耐久性から最大粒径が１．５ｍｍ以下の細骨材を用いることが好ましい。
細骨材としては、川砂、陸砂、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。
細骨材の配合量は、配合物の流動性や、硬化体の強度発現性、さらには、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減から、セメント１００重量部に対して５０〜２５０重量部が好ましく、８０〜１８０重量部がより好ましい。
【００１０】
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも鋼繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維は、長さが２ｍｍ以上で、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、長さが２〜３０ｍｍで、長さ／直径比が２０〜２００のものがより好ましい。長さが２ｍｍ未満では曲げ強度を向上させる効果が低下するので好ましくない。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際ファイバーボールが生じやすくなるので好ましくない。長さ／直径比が２０未満では、同一配合量での本数が少なくなり、曲げ強度を向上させる効果が低下するので好ましくない。長さ／直径比が２００を越えると、繊維自身の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなるので好ましくない。
金属繊維の配合量は、配合物の体積の０．１〜４％、好ましくは０．５〜３．５％である。これは、金属繊維の配合量が少ないと曲げ強度が低下し、金属繊維の配合量が多過ぎると混練時の作業性等を確保するために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ためである。
【００１１】
有機質繊維としては、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、炭素繊維等が挙げられるが、中でもビニロン繊維及び／又はポリプロピレン繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。有機質繊維は、長さが２ｍｍ以上で、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、長さが２〜３０ｍｍで、長さ／直径比が２０〜５００のものがより好ましい。長さが２ｍｍ未満では破壊強度を向上させる効果が低下するので好ましくない。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際ファイバーボールが生じやすくなるので好ましくない。長さ／直径比が２０未満では、同一配合量での本数が少なくなり、破壊強度を向上させる効果が低下するので好ましくない。長さ／直径比が５００を越えると、繊維自身の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなるので好ましくない。
有機質繊維の配合量は、配合物の体積の０．１〜１０％、好ましくは０．５〜８．０％である。これは、有機質繊維の配合量が少ないと破壊エネルギーが低下し、有機質繊維の配合量が多過ぎると混練時の作業性等を確保するために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ためである。
【００１２】
石英粉末としては、石英や非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ含有粉末等が挙げられる。石英粉末の平均粒径は３〜２０μｍであり、好ましくは４〜１０μｍである。石英粉末の平均粒径が上記範囲外では、配合物の流動性が低下するうえ、硬化体の強度発現性や耐久性も低下するので好ましくない。
石英粉末の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度発現性や耐久性から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部とするのが好ましい。
【００１３】
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が、薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。これらの繊維状粒子若しくは薄片状粒子の平均粒度は１ｍｍ以下である。なお、粒子の粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。
繊維状粒子若しくは薄片状粒子の平均粒度が１ｍｍを越えると、硬化体の強度発現性が低下するので好ましくない。
繊維状粒子若しくは薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度発現性、耐久性や靱性から、セメント１００重量部に対して４〜３５重量部とするのが好ましい。
なお、繊維状粒子においては、硬化体の靱性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が３以上のものを用いるのが好ましい。
【００１４】
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できる。これらのうち、減水効果の大きな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。
減水剤の配合量は、セメント１００重量部に対して、固形分換算で０．１〜４．０重量部が好ましく、より好ましくは固形分換算で０．３〜１．５重量部である。セメント１００重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が０．１重量部未満では、混練が困難になるとともに、配合物の流動性が低くなり好ましくない。セメント１００重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が４．０重量部を超えると、硬化体の強度発現性が低下するので好ましくない。
なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
【００１５】
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。セメント１００重量部に対して、水量が１０重量部未満では、混練が困難になるとともに、配合物の流動性が低くなり好ましくない。セメント１００重量部に対して、水量が３０重量部を超えると、硬化体の強度発現性が低下するので好ましくない。
【００１６】
配合物の混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、
１）水、減水剤以外の材料を予め混合しておき（プレミックス）、該プレミックス、水、減水剤をミキサに投入し、混練する。
２）水以外の材料を予め混合しておき（プレミックス、ただし減水剤は粉末タイプのものを使用する）、該プレミックス、水をミキサに投入し、混練する。
３）各材料を、それぞれ個別にミキサに投入し、混練する。
などの方法が挙げられる。
混練に用いるミキサは、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よく、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。
【００１７】
混練後、所定の型枠に配合物を投入して成形し、その後、養生して浮体ブロックを製造する。本発明の配合物は、「ＪＩＳ　Ｒ　５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないで測定したフロー値が、２３０ｍｍ以上と流動性に優れるものであり、型枠への投入等の作業が容易である。養生は、気中養生や蒸気養生等を行えば良い。
なお、浮体ブロックは、浮体ブロックどおしの連結作業を行う必要があることから、上面が開口した箱状のものとすることが好ましい。浮体ブロックの好ましい寸法は、縦１．０〜３．０ｍ×横１．０〜３．０ｍ×高さ１．０〜４．０ｍで、壁厚は４０〜８０ｍｍ、床厚は５０〜１００ｍｍである。
【００１８】
本発明の浮体構造物は、前記製造した浮体ブロックを海面に浮かべた状態で、浮体ブロックどうしをボルト・ナットにより連結することにより得られるものである。
本発明のセメント質硬化体は、１４０ＭＰａ以上の圧縮強度と２０ＭＰａ以上の曲げ強度を発現するので、浮体ブロックの壁厚や床厚を薄くすることができ、浮体ブロックの重量を小さくすることができる。そして、その結果、浮体ブロックの沈み深さも小さくすることができるので、浮体ブロックどうしの連結をボルト・ナットのみでも十分に行うことができる。
浮体ブロックを連結をした後、その開口部にスラブ等を設置することで、ポンツーン等の浮体構造物とすることができる。
なお、本発明のセメント質硬化体は、極めて緻密なものであるので海洋環境下においても耐久性に優れるものである。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
１．使用材料
以下に示す材料を使用した。
１）セメント；低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
２）ポゾラン質微粉末；シリカフューム（平均粒径０．２５μｍ）
３）細骨材；珪砂５号
４）金属繊維；鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
５）有機質繊維；ビニロン繊維（直径：０．３ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
６）減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
７）水；水道水
８）石英粉末（平均粒径７μｍ）
９）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）
【００２０】
実施例１
低熱ポルトランドセメント１００重量部、シリカフューム３０重量部、細骨材１２０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２２重量部、石英粉末３２重量部、ウォラストナイト２４重量部、鋼繊維（配合物中の体積の２％）を二軸練りミキサに投入し、混練した。
該配合物のフロー値を、「ＪＩＳ　Ｒ　５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないで測定した。その結果、フロー値は２５０ｍｍであった。
また、前記配合物をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後９０℃で４８時間蒸気養生した。該硬化体の圧縮強度（３本の平均値）は２３０ＭＰａであった。
また、前記配合物を４×４×１６ｃｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後９０℃で４８時間蒸気養生した。該硬化体の曲げ強度（３本の平均値）は４５ＭＰａであった。
また、前記配合物をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後９０℃で４８時間蒸気養生した。該硬化体の透水係数を「地盤工学会基準ＪＧＳ　０２３１（土の透水試験方法）」の変水位透水試験方法で測定した。その結果、水の浸透は認められず、透水係数は０であった。
【００２１】
実施例２
低熱ポルトランドセメント１００重量部、シリカフューム３０重量部、細骨材１２０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２２重量部、石英粉末３２重量部、ウォラストナイト２４重量部、ビニロン繊維（配合物中の体積の３％）を二軸練りミキサに投入し、混練した。
該配合物のフロー値を、「ＪＩＳ　Ｒ　５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないで測定した。その結果、フロー値は２４０ｍｍであった。
また、前記配合物をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後９０℃で４８時間蒸気養生した。該硬化体の圧縮強度（３本の平均値）は１５０ＭＰａであった。
また、前記配合物を４×４×１６ｃｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後９０℃で４８時間蒸気養生した。該硬化体の曲げ強度（３本の平均値）は２２ＭＰａであった。
また、前記配合物をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後９０℃で４８時間蒸気養生した。該硬化体の透水係数を「地盤工学会基準ＪＧＳ　０２３１（土の透水試験方法）」の変水位透水試験方法で測定した。その結果、水の浸透は認められず、透水係数は０であった。
【００２２】
実施例３
実施例１の配合物を用いて、縦２．０ｍ×横２．０ｍ×高さ３．０ｍ、壁厚４０ｍｍ、床厚５０ｍｍで、上面が開口している浮体ブロックを製造した。養生は、２０℃で４８時間前置き後９０℃で４８時間蒸気養生した。
該浮体ブロックの重量は３．２ｔｏｎであり、海洋における沈み深さは０．５〜０．６ｍであった。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の浮体構造物は、１４０ＭＰａ以上の圧縮強度と２０ＭＰａ以上の曲げ強度を発現するセメント質硬化体からなる複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなるものであるので、浮体ブロックどうしの連結をボルト・ナットによる連結だけで行うことができ、その構築が容易である。
また、本発明においては、流動性に優れる配合物を用いるので、浮体ブロックの成形などの作業も容易である。
【００２４】
また、本発明の浮体構造物は、複数の浮体ブロックを海面に浮かべた状態で連結してなるものであるので、その大きさを自在に設定することが可能であり、例えば、浮桟橋、ポンツーン、ドック、洋上プラント設備、海上ヘリポート、海上空港等に適用可能である。