(57)【要約】  【課題】単位水量の管理が比較的容易であり、しかも、硬化体としての強度と、緑化用としても好適な空隙とを併せ持つポーラスコンクリートを提供することを課題とする。  【解決手段】粗骨材とセメント系粉体とを混合する第１工程と、粗骨材とセメント系粉体との混合物に対して練混ぜ水を添加してさらに混合し、粗骨材の表面にセメント系粉体を付着させ、粗骨材を核とした造粒物を形成する第２工程と、該造粒物に混和剤を添加する第３工程とを備え、該第１乃至第３工程によって水セメント比が２０％以下となるように調整することを特徴とするポーラスコンクリートの製造方法による。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗骨材とセメント系粉体とを混合する第１工程と、粗骨材とセメント系粉体との混合物に対して練混ぜ水を添加してさらに混合し、粗骨材の表面にセメント系粉体を付着させ、粗骨材を核とした造粒物を形成する第２工程と、該造粒物に混和剤を添加する第３工程とを備え、該第１乃至第３工程によって水セメント比が２０％以下となるように調整することを特徴とするポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項２】
前記粗骨材の最小粒径が１３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項３】
前記第１工程において、粗骨材として表面に水溶性ポリマーが塗布されたものを用いることを特徴とする請求項１又は２記載のポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項４】
前記第２工程において、練混ぜ水として水溶性ポリマーを溶解させたものを用いることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項５】
前記セメント系粉体には、高炉スラグ微粉末、シリカフュームおよびフライアッシュから選択される少なくとも１種の混和材が、５〜２０質量％含まれていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載のポーラスコンクリートの製造方法によって製造されたことを特徴とする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、ポーラスコンクリートおよびその製造方法に関し、特に、植物の育成に必要な空隙と高強度とを併せ持ち、緑化用として好適なポーラスコンクリートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポーラスコンクリートは、一般的な道路舗装用としてのみならず、植物の育成を目的とした、いわゆる緑化用としても注目されている。緑化用のポーラスコンクリートにおいては、道路舗装用のポーラスコンクリートの場合とは若干異なり、植物の根系が充分に伸長・発達できるような、また、小動物の生活空間が確保されるようなより大きな空隙径を有するものが好ましいと考えられている。
ポーラスコンクリートの空隙径を大きくするには粒径の大きな粗骨材を使用することが必要であり、具体的には、草木類の細根が容易にの進入することができる３ｍｍの空隙径を確保する為には、粗骨材の最小粒径を１２ｍｍ以上とし、また、空隙率を２０％以上とすることが必要となる。
【０００３】
しかしながら、粒径の大きな粗骨材を使用すると、粗骨材同士の接点の数が減少するため、硬化体としてのポーラスコンクリートの強度が低下するという問題がある。また、通常のコンクリートのように水セメント比を小さくする方法では、バインダーとなるセメントペーストの流動性が悪化することとなって粗骨材に対するバインダーの付着状態が不均一となり、結果として硬化体であるポーラスコンクリートの強度改善を図ることができない。
【０００４】
従来、斯かる問題を解決すべく、スラグ細骨材を用いたモルタルをバインダーとすることにより、ポーラスコンクリートの強度を高める方法が開示されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７４９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、該特許文献１記載の従来技術のように細骨材を用いた場合には、一般的に、細骨材に含まれる表面水量が変動しやすいため、コンクリート中の単位水量の管理が難しいという問題がある。特に、通常のコンクリートに比べて単位水量が非常に少ないポーラスコンクリートにおいては、表面水量の変動によって単位水量が大きく変動し、その結果バインダーの粘性や流動性が大幅に変動してしまい、バインダーのダレ量が増えたり施工性が悪化するという問題が生じ、これを防ぐためには単位水量の高度な管理が必要になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、単位水量の管理が比較的容易であり、しかも、硬化体としての強度と緑化用としても好適な空隙とを併せ持つポーラスコンクリートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、本発明は、粗骨材とセメント系粉体とを混合する第１工程と、粗骨材とセメント系粉体との混合物に対して練混ぜ水を添加してさらに混合し、粗骨材の表面にセメント系粉体を付着させ、粗骨材を核とした造粒物を形成する第２工程と、該造粒物に混和剤を添加する第３工程とを備え、該第１乃至第３工程によって水セメント比が２０％以下となるように調整することを特徴とするポーラスコンクリートの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、セメント系粉体と練混ぜ水とからなるバインダーの層を粗骨材表面に形成する方法として、まず第１工程で粗骨材とセメント系粉体とを混合することによって粗骨材表面に粉状であるセメント系粉体をなじませる。次に、第２工程で練混ぜ水を加えてさらに混合することによって、練混ぜ水がセメント系粉体の造粒に作用して粗骨材を核とした造粒物が形成される。続く、第３工程において、造粒物に混和剤を添加して造粒物表面に粘着力を付与することで、造粒物同士が接着した状態となる。そして、このようなフレッシュ状態のポーラスコンクリートを所定の形状に成形又は打設することにより、粗骨材同士が強固に結合した高強度のポーラスコンクリートを製造することができる。
さらに、水セメント比が２０％となるように調整しているため、粗骨材に対して均一に付着したバインダー層は安定して厚くなり、硬化体としてのポーラスコンクリートの強度を高めることができる。
【００１０】
尚、本発明において、水セメント比とは、セメント系粉体全体の単位量に対する水の単位量とし、水の単位量には粗骨材表面の付着水、練混ぜ水、混和剤の希釈水および必要に応じて加えられる水溶性ポリマーの希釈水が含まれるものとする。
【００１１】
また、本発明に係るポーラスコンクリートの製造方法においては、好ましくは前記粗骨材の最小粒径を１３ｍｍ以上とする。
【００１２】
粗骨材として最小粒径が１３ｍｍ以上のものを使用することにより、植物の根系が生長しやすく、小動物の生息しやすい環境を与えることができる。
【００１３】
また、本発明に係るポーラスコンクリートの製造方法においては、好ましくは前記第１工程において、粗骨材として表面に水溶性ポリマーを塗布したものを用いるものとする。
表面に水溶性ポリマーを塗布した粗骨材を用いることにより、粗骨材とバインダーとの界面に水溶性ポリマーを集中的に存在させて、粗骨材とバインダーとの付着強度をさらに高めるとともに、第２工程で練混ぜ水を用いてセメント系粉体を造粒する過程では該水溶性ポリマーが粗骨材表面からバインダー層へと拡散していくので、バインダー自体の内部構造を緻密化してバインダー自体の強度をも高めることができる。
【００１４】
また、本発明に係るポーラスコンクリートの製造方法においては、好ましくは前記第２工程において、練混ぜ水として水溶性ポリマーを溶解させたものを用いるものとする。
水溶性ポリマーを練混ぜ水に溶解しておけば、バインダー層に均一に水溶性ポリマーが行き渡り易くなるため、バインダー自体の内部構造を均一に緻密化してバインダー自体の強度を高めることが確実にできる。
【００１５】
また、本発明に係るポーラスコンクリートの製造方法においては、好ましくは前記セメント系粉体として、高炉スラグ微粉末、シリカフュームおよびフライアッシュから選択される少なくとも１種の混和材が、５〜２０質量％含まれたものを使用する。
ポーラスコンクリートの高強度化を図るべく水セメント比を下げた場合には混和剤等の作用によってチクソトロピー性が増大しすぎる傾向にあるが、斯かるセメント系粉体を用いることにより、この増大しすぎたチクソトロピー性を適正な範囲に抑えることができ、粗骨材へのバインダーの付着をより均一なものとすることができる。
【００１６】
さらに、本発明は、斯かるポーラスコンクリートの製造方法によって製造されたことを特徴とするポーラスコンクリートを提供するものである。
【００１７】
上述のような製造方法によって製造されたポーラスコンクリートは、硬化体としての強度と、緑化用としても好適な空隙率および空隙径とを併せ持ち、しかも細骨材を使用していないために単位水量の変動が少なく、安定した物性を発揮するものとなる。よって、該ポーラスコンクリートは、一般的な路面舗装用としてのみならず、緑化用としても好適に使用しうるものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明に係るポーラスコンクリートおよびその製造方法によれば、細骨材を使用していないが故に単位水量の管理が比較的容易であり、しかも、硬化体としての強度と、緑化用としても好適な空隙率および空隙径とを併せ持ったポーラスコンクリートを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るポーラスコンクリートおよびその製造方法について、より詳細に説明する。
【００２０】
本発明のポーラスコンクリートの製造方法は、粗骨材とセメント系粉体とを混合する第１工程と、その混合物に練混ぜ水を添加してさらに混合し、造粒物を形成する第２工程と、さらに造粒物に混和剤を添加して造粒物同士を接着させる第３工程とからなる。
【００２１】
粗骨材としては、最小粒径１３ｍｍ以上のものを使用することが好ましいが、より好ましくは最小粒径２０ｍｍ以上のものを使用する。最小粒径１３ｍｍ以上の粗骨材としては、例えば、ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定されたＳ−２０（５号）、Ｓ−３０（４号）、Ｓ−４０（３号）、およびＪＩＳ  Ａ  ５００５に規定された砕石４０２０、砕石２５１５、砕石２０１５を挙げることができ、最小粒径２０ｍｍ以上の粗骨材としては、同じくＳ−３０（４号）、Ｓ−４０（３号）およびＪＩＳ  Ａ  ５００５に規定された砕石４０２０を挙げることができる。
【００２２】
セメント系粉体としては、ＪＩＳに定められた各種ポルトランドセメント、混合セメント等の水硬性セメントを好適に使用することができる。また、該セメント系粉体には、高炉スラグ微粉末、シリカフュームおよびフライアッシュから選択される少なくとも１種の混和材が、５〜２０質量％含まれたものを好適に使用することができる。
【００２３】
第１工程において、該粗骨材およびセメント系粉体を混合すると、粗骨材表面にセメント系粉体が均一にまぶされ、粗骨材とセメント系粉体とがなじんだ状態となり、製造したポーラスコンクリートの粗骨材とバインダーとの付着強度を高めることができる。この際、粗骨材に少量の付着水が含まれていると、より効果的にセメント系粉体をまぶすことができる。付着水がない場合には、少量の水を添加して粗骨材表面を湿らせておくことが好ましい。
また、粗骨材表面には水溶性ポリマーを塗布しておくことが好ましい。水溶性ポリマーを塗布しておくことにより、粗骨材とバインダーとの界面に水溶性ポリマーを集中的に存在させて、祖骨材とバインダーとの付着強度をさらに高めるとともに、後述の第２工程で練混ぜ水を用いてセメント系粉体を造粒する過程では該水溶性ポリマーがバインダー表面に向かって浸透するので、バインダー自体の内部構造も緻密化してバインダー自体の強度も高めることができる。
【００２４】
次に、第２工程においては、第１工程において作製した粗骨材とセメント系粉体との混合物に対して練混ぜ水を添加し、さらに混合する。これにより粗骨材の表面にセメント系粉体を付着させ、粗骨材を核とした造粒物を形成することができる。ここで、練混ぜ水の添加量は、セメント系粉体を粘性スラリー状のペーストとするのではなく、水の架橋効果によってセメント系粉体同士の凝集を促進する程度の量とする。
具体的には、前述の第１工程において粗骨材表面の付着水として持ち込まれる水や、後述の第３工程において混和剤から持ち込まれる希釈水等を考慮して、最終的なポーラスコンクリートの水セメント比が２０％以下となるように、好ましくは１５％以下となるように調整する。
水セメント比が２０％を超えると、硬化体として十分な強度を発現することができず、２０％以下であれば、セメント混和剤が添加されない限り、水量が多すぎてセメント系粉体がスラリー状になるおそれがなく、良好な造粒物を形成することができる。
従って、一般的にペーストの流動性を高めるために練混ぜ水に添加して用いられるセメント混和剤は、この第２工程においては、添加されない。
【００２５】
このような第２工程により、粗骨材表面のバインダー層はセメント系粉体の造粒によって形成されていくこととなり、セメント系粉体をペースト状として粗骨材に被覆させる従来の方法とは異なり、水量不足による作業性の低下や水量過剰によるペーストのダレを生じさせることなく、安定して厚いバインダー層を形成することができる。
【００２６】
尚、水セメント比の下限については特に制限するものではないが、粗骨材を核とした造粒物の形成において架橋効果を発揮させる観点から、概ね１０％以上とすることが好ましい。
【００２７】
練混ぜ水を添加する際には、同時に水溶性ポリマーを溶解させたものを用いて、混合することが好ましい。水溶性ポリマーを練混ぜ水に溶解させることにより、バインダー層に水溶性ポリマーが行き渡り、バインダー自体の内部構造を均一に緻密化してバインダー自体の強度を高めることが確実にできる。
【００２８】
水溶性ポリマーは、上述のように、第１工程において粗骨材表面に塗布される場合と、第２工程において練混ぜ水に溶解して用いられる場合とがあるが、いずれも共通のものを使用することができる。
具体的には、該水溶性ポリマーとして、ポリマーセメント用として公知のものを使用することができ、特に、酢酸ビニル共重合系、アクリル系、ゴム系のものを好適に使用することができる。酢酸ビニル共重合系としては、エチレン−酢酸ビニル共重合系や、酢酸ビニル−ベオバ共重合系が挙げられる。アクリル系としては、スチレン−アクリル共重合系及びオールアクリル系が挙げられる。ゴム系としては、スチレン−ブタジエン共重合系が挙げられる。
【００２９】
該水溶性ポリマーの配合量は、セメント系粉体１００質量部に対して、０．１〜２．０質量部（固形分換算）とすることが好ましい。
【００３０】
さらに、該第２工程で練混ぜ水を添加して混合した後、続く第３工程として、さらに混和剤を添加し、造粒物表面に粘着力を与えることにより、造粒物同士を接着させる。バインダー層は第２工程で造粒物が形成された段階ではセメント系粉体同士が凝集している状態であり、流動性は殆どないが、該第３工程で混和剤を添加することにより、混和剤がバインダー層の表面から内部へ浸透して、主にバインダー層表面側に流動性が付与されてペースト状となり、造粒物表面に粘着力が生じるため、造粒物同士を接着させることができる。
【００３１】
斯かる混和剤としては、コンクリートの流動性向上の為に用いられる公知のコンクリート用混和剤を使用することができ、例えば、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤等を使用することができる。これらの混和剤は、好ましくは水溶液の状態で添加される。
【００３２】
本発明において使用する混合手段としては、公知のコンクリート用の混練装置を使用することができる。該混練装置としては、例えば、オムニタイプミキサ、パンタイプミキサ、強制二軸練りミキサ等を挙げることができる。
【００３３】
本発明のポーラスコンクリートは、上述のような手順で粗骨材、セメント系粉末、練混ぜ水、混和剤等を混合した後、型枠等に充填したり、或いは、直接現場に打設した後、養生することにより得ることができる。
【実施例】
【００３４】
下記表１に示す配合に基づき、実施例１〜９および比較例１、２のポーラスコンクリートを試験製造した。即ち、普通ポルトランドセメントとシリカフュームと粗骨材（砕石４０２０）とをそれぞれ下記表１に示した割合で強制二軸練りミキサ（太平洋機工社製、ＳＤ−５５）に投入して３０秒間混合した。その後、各配合に応じて所定量の水溶性ポリマーを練混ぜ水に溶解させたものを添加し、６０秒間混合した。尚、実施例９については、水溶性ポリマーの半分量を投入前に粗骨材に塗布し、残りの半分量を練混ぜ水に溶解させてミキサに投入した。
さらに、混和剤として高性能ＡＥ減水剤（花王社製マイティ３０００Ｈ）を所定量添加して９０秒間混合し、フレッシュ性状のポーラスコンクリートを作製した。そして、そのポーラスコンクリートを円柱型枠（寸法：Φ１５０×３００ｍｍ）に打設し、その後２０℃の水中にて４週間養生することにより、硬化体としてのポーラスコンクリートを作製した。
【００３５】
【表１】
2005187286.tif 000002
Ｗ：練混ぜ水（水溶性ポリマーおよび高性能ＡＥ減水剤を含む）
Ｃ：セメント
ＳＦ：シリカフューム（混入率は全粉体質量の内割り質量百分率）
Ｐｏｌ：水溶性ポリマー（添加率は全粉体質量に対する質量百分率）
ＳＰ：高性能ＡＥ減水剤（添加率は全粉体質量に対する質量百分率）
Ｇ：粗骨材
【００３６】
圧縮強度試験
作製したポーラスコンクリートを供試体とし、ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて圧縮試験を行った。結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
2005187286.tif 000003
【００３８】
表２に示すように、実施例１及び２のポーラスコンクリートでは圧縮強度が１４Ｎ／ｍｍ2、実施例３〜９のポーラスコンクリートでは圧縮強度が１８Ｎ／ｍｍ2以上となっており、何れも高強度のポーラスコンクリートとなっていることが認められた。
これに対し、比較例１及び２のポーラスコンクリートは、いずれも圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2未満であり、強度の低いものであった。
【００３９】
また、各実施例のポーラスコンクリートの空隙率は３０％であり、しかもその空隙径は５〜２０ｍｍのものであることが認められた。