(57)【要約】【課題】  透水性と保水性のいずれにも優れ、耐クラック性などの機械的強度において補強されたコンクリート体を提供する。【解決手段】  水砕スラグ、ゼオライト、火山岩などの多孔質の骨材と、水溶性ポリマーなどの吸水性樹脂と、ガラス性、金属性または高分子材料性の繊維質物質と、ポルトランドセメント、エコセメント、高強度セメント、早強セメントなどの硬化材料を０スランプまたは低スランプの状態で硬く練り混ぜて成形ないし施工する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水砕スラグ、ゼオライト、火山岩などの多孔質の骨材と、水溶性ポリマーなどの吸水性樹
脂と、ガラス性、金属性または高分子材料性の繊維質物質と、ポルトランドセメント、エ
コセメント、高強度セメント、早強セメントなどの硬化材料を０スランプまたは低スラン
プの状態で硬く練り混ぜて成形ないし施工してなる透水性と保水性を兼備した高強度のコ
ンクリート体。
【請求項２】
吸水性樹脂の添加量をコンクリートに対して重量比で０．３％以内としたことを特徴とす
る請求項１に記載のコンクリート体。
【請求項３】
繊維性物質の添加量をコンクリートに対して重量比で３％以内としたことを特徴とする請
求項１または請求項２に記載のコンクリート体。
【請求項４】
水混入後のフレッシュコンクリートの状態が一般的な細骨材の表面乾燥飽和状態から表面
水率５％の範囲内となるように混入水量を調整することを特徴とする請求項１、請求項２
または請求項３に記載のコンクリート体。
【請求項５】
砂、砕石などの普通骨材を添加することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のコンクリート体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透水性と保水性を兼備しており、耐クラック性において強化されているコン
クリート製品あるいはコンクリート施工物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多孔質の水砕スラグ粒子をポルトランドセメントの重量１に対して重量比２〜１０の割合
で含有してなるコンクリート系の舗装用材料は既に知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この舗装用材料は、瞬間的な透水性能、ヒートアイランド現象の緩和、地下水の保持など
に一定の有用性が認められるものであるが、(1) 成形・施工時における混入水が過大にな
ると、透水性が低下する、(2) 成形・施工時に転圧が過大であると、透水性が低下する、
(3)
保水性能が欠け、長期的な保水が期待できない、(4) クラックが発生し易い、(5) 曲げ強度が低く、曲げ応力を良く発生する舗装工事には不適である。
【特許文献１】特許第３０５０７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、透水性と保水性に優れ、耐クラック性などの機械的強度において補強さ
れたコンクリート体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明の主たる特徴は、水砕スラグ、ゼオライト、火山岩などの多孔質の骨材と
、水溶性ポリマーなどの吸水性樹脂と、ガラス性、金属性または高分子材料性の繊維質物
質と、ポルトランドセメント、エコセメント、高強度セメント、早強セメントなどの硬化
材料を０スランプまたは低スランプの状態で硬く練り混ぜて成形ないし施工してなるもの
である。
【０００６】
請求項２の発明の特徴は、請求項１の発明において、吸水性樹脂の添加量をコンクリー
トに対して重量比で０．３％以内としたことである。
【０００７】
請求項３の発明の特徴は、請求項１または請求項２の発明において、繊維性物質の添加
量をコンクリートに対して重量比で３％以内としたことである。
【０００８】
請求項４の発明の特徴は、請求項１、請求項２または請求項３の発明において、水混入後
のフレッシュコンクリートの状態が一般的な細骨材の表面乾燥飽和状態から表面水率５％
の範囲内となるように混入水量を調整することである。
【０００９】
請求項５の発明の特徴は、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４の発明において
、多孔質骨材に加えて非多孔質の砂、砕石などの普通骨材を添加することである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、硬化材料によって相互に結合された骨材は多孔質であるため、例えば舗装
材料として使用されたコンクリート体の表面に散水や降水があっても、水はコンクリート
体の表面や表層部に滞留することなく即座にコンクリート体の下部層から、コンクリート
体の支持地盤へと浸透して行く。
しかしながら、コンクリート体には吸水性樹脂が一定割合で混入されているため、散水や
降水の全量がコンクリート体の支持地盤に逃げて行くのではなく、一定割合の水は吸水性
樹脂に吸収保持されることになり、この水分が毛細管現象でコンクリート体の表面に出て
行くため、この蒸発潜熱により路面温度を低下させ、ヒートアイランド現象を改善させる
ことができる。
また、図１に示したように、多孔質の骨材１と吸水性樹脂２はポルトランドセメントなど
の硬化材料によって結合されているだけでなく、ガラス繊維やメタルファイバーなどの繊
維質物質３によっても相互に結合一体化されているから、曲げ強度が向上して、ひび割れ（クラック）抑制効果が増大するため、道路舗装などの重負荷用途にも良好に適応する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
吸水性樹脂の混入量は、コンクリート体に対して重量比で０．３％以内とするのが好まし
く、この範囲内であればコンクリート体の強度と透水性にはほとんど影響を与えず、保水
性は２割から４割向上し、保水の保持時間も２倍から３倍程度向上し、長期的な保水性能
が期待できる。
【００１２】
吸水性樹脂としては、海水や地下水など電解質を多慮に含む水においても安定した吸水
性能を示す耐塩性吸水樹脂、例えば、株式会社日本触媒製のアクアリックＣＳ（登録商標
）が好ましい。このほか、ポリアクリル酸系吸水ポリマー、デンプンーアクリル酸系吸水
ポリマーなどが使用できる。
【００１３】
水砕スラグとしては軟質水砕スラグを使用することができ、この水砕スラグは、最外径が
１〜３ｍｍ程度のガラス質粒子の内部に無数の気泡を有している。ポルトランドセメント
などの硬化材料で結合された水砕スラグの粒子間の空隙と、水砕スラグそれ自体の内部の
空隙によって、良好な透水性能が確保される。
【００１４】
繊維質物質の混入によりコンクリートの曲げ強度が２割から３割向上し、耐クラック性が
飛躍的に改善される。コンクリートに対する重量比の添加量を０．０３％とした時点から
ひび割れはほとんど発生しなくなり、添加量の増大に伴いひび割れが全面的に消失する。
繊維質物質のコンクリートに対する添加量は重量比で３％以内とすれば十分である。
【００１５】
水をコンクリートに混入する場合には、水の混入量が過大になると、コンクリート体の透
水性能と保水性能がほぼ喪失されてしまうので、混入水量を適正に調整する必要がある。
水混入後のフレッシュコンクリートの状態が一般的な細骨材の表面乾燥飽和状態から表面
水率５％の範囲内になるようにしたときには、透水性能と保水性能を最大限に確保するこ
とができる。
【００１６】
必要に応じて適当な顔料と混和材を加えた上記した各材料は、０スランプまたはこれに近
い低スランプの状態で硬く混ぜられ、所要の型枠に充填して成形され、あるいは道路など
の施工現場において打ち込み施工等される。成形は、コンクリート材料を型枠に充填した
後、型枠とコンクリート材料を静置する方法のほか、必要に応じて型枠やコンクリート材
料に振動や圧力を負荷することによってなされる。
【００１７】
多孔質の骨材に加えて普通骨材をコンクリート材料に一定量添加したときには、コンクリート体の機械的強度が増強され、損耗による寿命低下が抑制される。多孔質骨材だけでは所要の強度が得られないときには、砂や砂利、砕石などの普通骨材を追加配合する。
【００１８】
本発明のコンクリート体は、舗装ブロックや路面ブロックなどの一般的なコンクリート製
品、多孔質（ポーラス）コンクリート製品、モルタルコンクリート製品あるいは多孔質（
ポーラス）モルタルコンクリート製品として工場生産して提供されるほか、道路・舗装や
グランドの舗装工事などにおいて現場施工される。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明のコンクリート体について実施した性能試験の結果を示す。
本試験は、多孔質の骨材を用いた透水コンクリートに吸水性樹脂（水溶性ポリマー）、
繊維性物質（ガラス繊維）を添加することにより、コンクリートの性能と機能への影響を
調べた試験である。
試験は表１の環境下で作成した供試体について、表２に示す項目、すなわち、圧縮強度、
曲げ強度、透水性能、保水性能、クラック防止につき行なわれた。
【表１】
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【表２】
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【００２０】
供試体の作成に使用した材料は表３に示した通りであり、試験配合は表４に示した通りで
あり、練り混ぜ方法は表５に示した通りである。
【表３】
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【表４】
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【表５】
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【００２１】
圧縮強度試験は、表１に示すcase-1、case-2、case-3、case-4について行なった。
表３に示す材料と表4に示す case-1、case-2、case-3、case-4の示方配合を用いて、JIS A 1332によって供試体を作製した。供試体の寸法は直径10cm、高さ20cm、養生は自然養生であり、養生期間はすべて一定条件で1ヶ月（30日）とした。圧縮試験機はJIS
B 7733に規定したものである。
試験方法はJIS A 1108に規定した方法を準じた。作成時のバラツキを考慮して供試体を3本作製して、その平均値を算出した。
圧縮強度は、試験機械に示す供試体破壊時の最大荷重を用いて、以下の式で算出した。
σc＝P/（π*(d/2)2）
σc：圧縮強度（N/ｍｍ2）
P：最大荷重（N）
d：供試体の直径（ｍｍ）
圧縮強度試験の結果は表６に示した。吸水性樹脂を添加することにより、樹脂種類（case
-2）により圧縮強度が低下することがあるが、粒度50μのCS6HMとガラス繊維を採用する
ことによりこれを改善し、case-1の同じ強度を得られた。
【表６】
2005314214.tif 000008
【００２２】
曲げ強度試験は表2に示すcase-1、case-2、case-3、case-4について行なった。
表３に示す材料と表4に示す case-1、case-2、case-3、case-4の示方配合を用いて、JIS A 1332によって供試体を作製した。供試体の寸法は4cm×4cm×16cmである。養生は自然養生であり、養生期間はすべて一定条件で1ヶ月（30日）とした。試験装置はJIS
B 7733に規定したものである。
試験方法はJIS A 1106に規定した方法を準じた。作成時のバラツキを考慮して供試体を3本作製して、その平均値を算出した。
曲げ強度は、試験機械に示す供試体破壊時の最大荷重を用いて、以下の式で算出した。
σb＝P*l/b*h2
σb：曲げ強度（N/ｍｍ2）
P：最大荷重（N）
l：スパン（ｍｍ）
b：破壊断面の幅(ｍｍ)
h：破壊断面の高さ(ｍｍ)
曲げ強度試験の結果を表７に示す。吸水性樹脂を添加することにより、曲げ強度が低下す
るが、ガラス繊維を添加することによりかなり改善され、case-1より1.44倍増大したことを確認した。
【表７】
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【００２３】
前記表４に示す配合のcase-4はガラス繊維などの繊維材を添加することにより、コンクリートの曲げ強度を増強し、耐クラック性も改善する。しかし、コンクリートの曲げ強度は、スラグなどの多孔質の材料（粒径が小さいので以後、砕石と区別するため細骨材とする）の性質により、増強の度合いは安定しないことがある。曲げ強度について安定した高い増強効果を得るには、使用する多孔質の細骨材の選別に充分の注意を払い、当該細骨材の性状と材質を目的とする一定範囲内のものに収める必要がある。
増強された曲げ強度を安定的に得る他の方法としては、細骨材としての前記スラグに加えて、粗骨材として粒径５ｍｍほどの砕石（JIS規準の分類：７号砕石）を添加使用する方法がある。表８は、全骨材に対する前記７号砕石の割合を２０％、３０％、７０％、８０％と変えて７号砕石を添加使用した供試体について、曲げ強度試験を施した結果を示すものである。
表８に示した通り、添加率の増加によってコンクリートの曲げ強度が安定して増強されることを確認した。この砕石の添加によって、透水性能が影響されることはなかった。保水性能については、case-3,case-4ではある程度の低下が見られたが、case-1,case-2では保水性能の低下は見られなかった。
【表８】
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【００２４】
ひび割れ防止試験は、表２に示すcase-3、case-4のコンクリートに耐アルカリ性ガラス繊維を添加したときのクラック防止効果を確認した。
クラックを誘発させるため図１に示すような、φ13ｍｍの鉄筋を固定した厚み4.5ｍｍ
の鉄板が設置された木製型枠を50ｍｍ角の枠木で囲った型枠を使用した。表３に示す材料
と表4に示すcase-3、case-4の示方配合を用いて、コンクリートを錬り混ぜ、図１に示す型枠に打設した。60℃の養生室内に24時間静置した。
鉄板と鉄筋を膨張させてクラックを誘発するため、脱型した供試体の鉄板側の鉄板面に
対して酸素ガスを用いて均等に過熱する。過熱時間は3分間とした。
図２に示したように示すように、ガラス繊維を添加していない供試体はクラックが多く発
生し、それによる破損した箇所も確認した。これに対してガラス繊維を添加した供試体は
、図３に示したようにクラックほとんど発生していなかった。
【００２５】
透水性能試験は表２に示すcase-1、case-2、case-3について行なった。
表３に示す材料と表4に示す case-1、case-2、case-3の示方配合を用いて、供試体を作製した。供試体の寸法は直径10cm、高さ3cmである。養生は自然養生であり、養生期間はすべて一定条件で1ヶ月（30日）とした。
試験は図４に示すJASS 7 M101（インターロッキングブロックの性能試験方法）に規定
し装置を用いて、上記供試体の寸法に対応できるように工夫した。作成時のバラツキを考
慮して供試体を3本作製して、その平均値を算出した。計測値により、透水係数の算出は
以下の式を用いた。
K=(H/h)×(Q/(A×30秒))
K：透水係数(cm/s)
H： ブロックの厚さ(cm)
h：水頭差(cm)
Q：30秒間排水される水量(cm3)
A：ブロックの面積(cm2)
表９の試験結果により、吸水性樹脂の添加は透水性能への影響がなく、同じ透水性能を
示していた。
【表９】
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【００２６】
保水性能試験は表２に示すcase-1、case-2、case-3について行なった。
表３に示す材料と表4に示す case-1、case-2、case-3の示方配合を用いて、供試体を作製した。供試体の寸法は直径10cm、高さ3cmである。養生は自然養生であり、養生期間はすべて一定条件で1ヶ月（30日）とした。
試験は保水能力と保水保持時間の性能を確認した。
保水能力試験においては、供試体を水道水で24時間飽和させ、飽和した供試体の重量（w1(g)）を測定した。そして、飽和した供試体を60度の恒温室で24時間乾燥し、乾燥した供試体の重量(w2(g))を測定した。
保水能力はブロックの含水比で表し、以下の式で算出した。
wl=(w1-w2)/w2×100
wl：含水比（％）
保水保持時間の確認試験においては、供試体を水道水で24時間飽和し、飽和した供試体の重量（w1(g)）を測定した。そして、飽和した供試体を60度の恒温室で乾燥し、1h、2h、3h、4h、5h、7h、24h時点の供試体の重量(wi(g))を測定し、含水比を算出した。
表８に示すcase-2、case-3の含水比の値はほぼ同じであり、いずれもcase-1の1.6倍以上になる。従って、吸水性樹脂の添加により、コンクリートの保水能力がかなり向上することを確認した。
表１０及び図５により、60℃急速乾燥時のブロックの内の含水量はcase-2、case-3の保水能力が高いため、含水比の低下速度はcase-1により遅く、7時間後にもcase-1より2倍と3倍以上の高い保水量を示している。
【表１０】
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【００２７】
以上の試験により、多孔質の骨材を主原料とするコンクリートに吸水性樹脂とガラス繊維
を添加すると、コンクリートの機能に以下のような変化があることを確認した。
(1)
圧縮強度の増強が期待できないが、適切な吸水性樹脂を採用すれば、圧縮強度への影
響がないことが確認した。
(2)
ガラス繊維の添加により、曲げ強度が増大傾向であり、クラック発生の抑制もかなり
期待できる。
(3)
吸水性樹脂の添加はコンクリートの保水性能を増大し、保水時間も長くなることを確
認した。透水性能への影響がない。
(4)
一定範囲の粒径の砕石を多孔質の細骨材に添加して使用すると、コンクリートの曲げ強度が安定的に増強される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のコンクリート体の模式的な部分断面図である。
【図２】本発明のコンクリート体のクラック防止試験において使用したクラック誘発装置の平面図である。
【図３】ガラス繊維を添加していない供試体におけるクラック発生状況を示す写真である。
【図４】ガラス繊維を添加した供試体におけるクラック発生状況を示す写真である。
【図５】透水試験に使用した透水試験装置の概略図である。
【図６】保水保持時間の確認試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１  多孔質の骨材
２  吸水性樹脂
３  繊維質物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月7日(2005.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ひび割れ防止試験は、表２に示すcase-3、case-4のコンクリートに耐アルカリ性ガラス繊維を添加したときのクラック防止効果を確認した。クラックを誘発させるため図２に示すような、φ13ｍｍの鉄筋を固定した厚み4.5ｍｍの鉄板が設置された木製型枠を50ｍｍ角の枠木で囲った型枠を使用した。表３に示す材料と表4に示すcase-3、case-4の示方配合を用いて、コンクリートを錬り混ぜ、図２に示す型枠に打設した。60℃の養生室内に24時間静置した。  鉄板と鉄筋を膨張させてクラックを誘発するため、脱型した供試体の鉄板側の鉄板面に対して酸素ガスを用いて均等に過熱する。過熱時間は3分間とした。図３に示したように示すように、ガラス繊維を添加していない供試体はクラックが多く発生し、それによる破損した箇所も確認した。これに対してガラス繊維を添加した供試体は、図４に示したようにクラックほとんど発生していなかった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
透水性能試験は表２に示すcase-1、case-2、case-3について行なった。  表３に示す材料と表4に示す case-1、case-2、case-3の示方配合を用いて、供試体を作製した。供試体の寸法は直径10cm、高さ3cmである。養生は自然養生であり、養生期間はすべて一定条件で1ヶ月（30日）とした。  試験は図５に示すJASS 7 M101（インターロッキングブロックの性能試験方法）に規定し装置を用いて、上記供試体の寸法に対応できるように工夫した。作成時のバラツキを考慮して供試体を3本作製して、その平均値を算出した。計測値により、透水係数の算出は以下の式を用いた。     K=(H/h)×(Q/(A×30秒))K：透水係数(cm/s)H： ブロックの厚さ(cm)h：水頭差(cm)Q：30秒間排水される水量(cm3)A：ブロックの面積(cm2)   表９の試験結果により、吸水性樹脂の添加は透水性能への影響がなく、同じ透水性能を示していた。    
【表９】
2005314214.tif 000019
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
保水性能試験は表２に示すcase-1、case-2、case-3について行なった。  表３に示す材料と表4に示す case-1、case-2、case-3の示方配合を用いて、供試体を作製した。供試体の寸法は直径10cm、高さ3cmである。養生は自然養生であり、養生期間はすべて一定条件で1ヶ月（30日）とした。  試験は保水能力と保水保持時間の性能を確認した。保水能力試験においては、供試体を水道水で24時間飽和させ、飽和した供試体の重量（w1(g)）を測定した。そして、飽和した供試体を60度の恒温室で24時間乾燥し、乾燥した供試体の重量(w2(g))を測定した。保水能力はブロックの含水比で表し、以下の式で算出した。       wl=(w1-w2)/w2×100          wl：含水比（％） 保水保持時間の確認試験においては、供試体を水道水で24時間飽和し、飽和した供試体の重量（w1(g)）を測定した。そして、飽和した供試体を60度の恒温室で乾燥し、1h、2h、3h、4h、5h、7h、24h時点の供試体の重量(wi(g))を測定し、含水比を算出した。  表８に示すcase-2、case-3の含水比の値はほぼ同じであり、いずれもcase-1の1.6倍以上になる。従って、吸水性樹脂の添加により、コンクリートの保水能力がかなり向上することを確認した。  表１０及び図６により、60℃急速乾燥時のブロックの内の含水量はcase-2、case-3の保水能力が高いため、含水比の低下速度はcase-1により遅く、7時間後にもcase-1より2倍と3倍以上の高い保水量を示している。    
【表１０】
2005314214.tif 000020