(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の硬化体と、該硬化体に打継がれる透水性コンクリートの間に介在させて用いるための速硬型のペースト又はモルタルであって、
水硬性材料100重量部、細骨材0〜300重量部、減水剤0.1〜2.0重量部、水15〜30重量部を含み、
前記水硬性材料が、カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカ20〜60重量％、ポルトランドセメントクリンカ20〜70重量％、無水石膏0.5〜30重量％、アルカリ金属の炭酸塩0.1〜3.0重量％、有機酸0.05〜4.0重量％からなり、かつ、SO3/Al2O3のモル比が1.0〜1.4である速硬性セメントであることを特徴とする透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタル。
【請求項２】
上記水硬性材料中の無水石膏の一部は、上記カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカ及び上記ポルトランドセメントクリンカと共に混合して粉砕されるものであり、残部は、ブレーン比表面積3,000cm2/g以下の粗粉状態で後添加されるものである請求項１に記載の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタル。
【請求項３】
上記水硬性材料中の無水石膏の一部は、ブレーン比表面積4,000〜12,000cm2/gの微粉末状態で添加されるものであり、残部は、ブレーン比表面積3,000cm2/g以下の粗粉状態で添加されるものである請求項１に記載の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタル。
【請求項４】
上記水硬性材料100重量部に対して、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末50重量部以下を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設のコンクリート舗装等の硬化体と、該硬化体に対して新たに打継がれる透水性コンクリートの間に介在させて用いるための速硬型の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
透水性コンクリートは、雨水の水はけが良くなるので、歩道や駐車場の舗装として実用化されている。また、近年、優れた透水性と大きな曲げ強度を兼ね備えた透水性コンクリートが開発され、交通量の多い車道の舗装材等への用途も検討されている。例えば、特開平7-206537号公報には、粗骨材と共に用いられるペースト又はモルタルの配合量や構成成分等を特定することによって、大きな曲げ強度と良好な透水係数を有する透水性コンクリートが得られることが開示されている。
【０００３】
一方、今後、交通量の多い車道の舗装材等の用途において、透水性コンクリートの広汎な利用を図るには、既設の硬化体（例えば、コンクリート舗装やコンクリート構造物等のコンクリート硬化体、アスファルト舗装等）の上方に透水性コンクリートを打継ぐ方法を確立することが必要である。その際、既設の硬化体と透水性コンクリートの間に介在させて用いる打継ぎ用ペースト又はモルタルを開発することは、重要課題の一つである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、既設の硬化体と透水性コンクリートの間に介在させて用いる打継ぎ用ペースト又はモルタルは、提案された例がなかった。すなわち、透水性コンクリートを打継ぐためには、打継ぎ用ペースト又はモルタルとして、従来の打継ぎ用モルタルよりも付着力の大きなものを用いることが必要であるにもかかわらず、従来、この目的に適合する打継ぎ用ペースト又はモルタルについての知見は、今まで全くなかった。
また、従来の打継ぎ用モルタルは、透水性コンクリートの打継ぎ用として用いるには付着力が小さいことに加えて、一定以上の付着強度を発現するのに長時間を要するという問題があった。つまり、従来の打継ぎ用モルタルを交通量の多い車道に適用しようとすれば、数日間、交通を遮断しなければならない等の問題が生じる。
このように、付着強度の早期発現性に優れ、既設の硬化体と透水性コンクリートの間に介在させて用いるのに好適な打継ぎ用ペースト又はモルタルの開発が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタルは、既設の硬化体と、該硬化体に打継がれる透水性コンクリートの間に介在させて用いるための速硬型のペースト又はモルタルであって、水硬性材料100重量部、細骨材0〜300重量部、減水剤0.1〜2.0重量部、水15〜30重量部を含み、前記水硬性材料が、カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカ20〜60重量％、ポルトランドセメントクリンカ20〜70重量％、無水石膏0.5〜30重量％、アルカリ金属の炭酸塩0.1〜3.0重量％、有機酸0.05〜4.0重量％からなり、かつ、SO3/Al2O3のモル比が1.0〜1.4である速硬性セメントであることを特徴とする。
このように構成した透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタルは、短時間で硬化し、一定以上の付着強度を早期に発現することができる。
【０００６】
上記打継ぎ用ペースト又はモルタルは、上記水硬性材料中の無水石膏の一部が、上記カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカ及び上記ポルトランドセメントクリンカと共に混合して粉砕されるものであり、残部が、ブレーン比表面積3,000cm2/g以下の粗粉状態で後添加されるものであるように構成することができる（請求項２）。
このように構成すれば、粒度の異なる２種の無水石膏が存在することによって、良好な作業性や、凝結時の安定性（膨張による亀裂発生が生じないこと）を確保するとともに、凝結後の長期強度を向上させることができる。
【０００７】
上記打継ぎ用ペースト又はモルタルは、上記水硬性材料中の無水石膏の一部が、ブレーン比表面積4,000〜12,000cm2/gの微粉末状態で添加されるものであり、残部が、ブレーン比表面積3,000cm2/g以下の粗粉状態で添加されるものであるように構成することができる（請求項３）。
このように構成すれば、粒度の異なる２種の無水石膏が存在することによって、良好な作業性や、凝結時の安定性（膨張による亀裂発生が生じないこと）を確保するとともに、凝結後の長期強度を向上させることができる。
【０００８】
上記打継ぎ用ペースト又はモルタルは、上記水硬性材料100重量部に対して、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末50重量部以下を含有することができる（請求項４）。
このように特定の無機粉末を含有することによって、打継ぎ用ペースト又はモルタルを打設する際の作業性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタルを構成する材料及びその配合割合は、次の通りである。
（１）水硬性材料
水硬性材料としては、カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカ20〜60重量％、ポルトランドセメントクリンカ20〜70重量％、無水石膏0.5〜30重量％、アルカリ金属の炭酸塩0.1〜3.0重量％、有機酸0.05〜4.0重量％からなり、かつ、SO3/Al2O3モル比が1.0〜1.4である速硬性セメントを使用する。
【００１０】
本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルにおいては、前記水硬性材料を使用することによって、混練後60分程度まで流動性を有し、良好な作業性を確保することができるとともに、打設後6時間以内に1.0N/mm2以上の付着強度を発現させることができる。したがって、本発明の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタルを用いると、交通量の多い車道に適用した場合でも、早期の交通開放が可能になる。
水硬性材料（速硬性セメント）の成分の種類や配合割合が前記の条件を外れると、流動性を有する時間が短すぎて作業可能時間を十分確保することができなかったり、作業性が低下したり、付着強度が早期に発現しなかったり、長期強度発現性（ペースト又はモルタル自体が長期的に大きな強度を発現する性質）が低下する等の不都合があるので、好ましくない。
【００１１】
本発明の水硬性材料（速硬性セメント）の成分の種類及び配合割合について更に詳述すると、次の通りである。
カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカは、付着強度の早期発現性及び長期強度発現性を付与するための成分である。
水硬性材料中の該クリンカの配合割合は、20〜60重量％である。該クリンカの配合割合が20重量％未満では、付着強度の早期発現性及び長期強度発現性が劣り、60重量％を超えると、コストが高くなり、かつ作業性が低下する。
【００１２】
ポルトランドセメントクリンカは、コストの低減、作業性の向上等のために添加される。
水硬性材料中のポルトランドセメントクリンカの配合割合は、20〜70重量％である。ポルトランドセメントクリンカの配合割合が20重量％未満では、コストの低減等の上記目的を十分に達成することができず、70重量％を超えると、付着強度の早期発現性及び長期強度発現性を確保することができない。
なお、ポルトランドセメントクリンカとしては、例えば、普通ポルトランドセメントクリンカが好ましく用いられる。
【００１３】
無水石膏としては、通常、II型無水石膏が用いられる。
無水石膏は、打継ぎ用ペースト又はモルタルの作業性と、付着強度の早期発現性及び長期強度発現性とを一層向上させるために、特定の数値範囲内に粒度を限定した２種の無水石膏が存在することが好ましい。
好ましい態様の一例を挙げると、無水石膏は、一部が、クリンカ（すなわち、カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカ及びポルトランドセメントクリンカ）の粉砕時にクリンカと共に混合して粉砕され、残部が、ブレーン比表面積3,000cm2/g以下の粗粉状態で後添加されるように構成することができる。なお、この場合、カルシウムサルホアルミネートを主成分とするクリンカと、ポルトランドセメントクリンカと、無水石膏の一部とからなる混合物の粉砕は、好ましくはブレーン比表面積で4,000〜12,000cm2/gとなるように行なわれる。
【００１４】
好ましい態様の他の例として、無水石膏は、一部が、ブレーン比表面積4,000〜12,000cm2/gの微粉末状態で添加されるものであり、残部が、ブレーン比表面積3,000cm2/g以下の粗粉状態で添加されるものであるように構成することができる。この場合、無水石膏の一部を微粉末状態にするには、クリンカの粉砕とは別に粉砕する方法を採用しても差し支えない。ただし、クリンカと共に粉砕した方が、作業の効率性が高まり、好ましい。
無水石膏中、クリンカと共に混合して粉砕されるか又は微粉末状態で添加される無水石膏の割合は、45〜75％、好ましくは55〜65％であり、粗粉状態で添加される無水石膏の割合は、25〜55％、好ましくは35〜45％である。
水硬性材料中の無水石膏の配合割合は、0.5〜30重量％である。無水石膏の配合割合が0.5重量％未満では、作業可能時間を十分に確保することができない上、作業性も低下し、30重量％を超えると、早期強度発現性が低下する。
【００１５】
アルカリ金属の炭酸塩は、早期強度発現性を向上させるために添加される。アルカリ金属の炭酸塩の具体例としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。中でも、低温での早期強度発現性、作業性等の点で、炭酸リチウムを使用するのが好ましい。
アルカリ金属の炭酸塩は、ブレーン比表面積2,000cm2/g以上のものであれば使用することができるが、早期強度発現性の向上の点で、ブレーン比表面積3,000cm2/g以上のものが好ましく、4,000〜12,000cm2/gのものがより好ましい。
水硬性材料中のアルカリ金属の炭酸塩の配合割合は、0.1〜3.0重量％である。アルカリ金属の炭酸塩の配合割合が0.1重量％未満では、早期強度発現性が低下し、3.0重量％を超えると、強度発現性が低下する。
【００１６】
有機酸は、適当な長さの作業可能時間を確保するために添加される。
有機酸としては、オキシカルボン酸等が好ましい。オキシカルボン酸の例としては、クエン酸、乳酸、グリコール酸、グルコン酸、トリオキシ酪酸、トリオキシ吉草酸、トリオキシヘキサン酸、ヘプトン酸、酒石酸等が挙げられる。中でも、クエン酸及び／又はヘプトン酸が好ましく用いられる。
水硬性材料中の有機酸の配合割合は、0.05〜4.0重量％である。有機酸の配合割合が0.05重量％未満では、作業可能時間を十分に確保することができず、4.0重量％を超えると、早期強度発現性が低下する。
なお、有機酸の配合割合は、透水性コンクリートを打ち継ぐ際の気温が25℃以下の場合、0.05〜2.5重量％とするのが好ましく、25℃を超える場合、1.0〜4.0重量％とするのが好ましい。
速硬性セメントにおけるSO3/Al2O3のモル比は、1.0〜1.4である。モル比が1.0未満では、作業性が低下し、1.4を超えると、早期強度発現性が低下する。
【００１７】
（２）細骨材
細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、又はこれらの混合物が挙げられる。
本発明において、細骨材は、打継ぎ用ペースト又はモルタルの作業性から、最大粒径が2.5mm以下のものが好ましく、1.5mm以下のものがより好ましい。
細骨材の添加量は、セメント100重量部に対して0〜300重量部、好ましくは50〜250重量部、より好ましくは100〜200重量部である。細骨材を添加することによって、ペースト又はモルタルの作業性が良好になるとともに、硬化後の乾燥による収縮を抑制することができる。細骨材の添加量が300重量部を超えると、付着強度が低下するので好ましくない。
【００１８】
（３）水
水の量は、セメント100重量部に対して、15〜30重量部であり、好ましくは16〜28重量部である。
水の量が15重量部未満では、作業可能時間を十分に確保することができない上、作業性も低下するので好ましくない。水の量が30重量部を超えると、付着強度が低下するので好ましくない。
【００１９】
（４）減水剤
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。
減水剤の量は、セメント100重量部に対して、固形分換算で0.1〜2.0重量部、好ましくは0.2〜1.5重量部である。減水剤の量が0.1重量部未満では、作業可能時間を十分に確保することができないうえ、作業性も低下するので好ましくない。減水剤の量が2.0重量部を超えると、付着強度が低下するので好ましくない。
なお、減水剤は、液状又は粉末状のいずれでも使用可能である。
【００２０】
（５）無機粉末
本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルは、作業性を向上させるために、前記水硬性材料100重量部に対して、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末50重量部以下を含有することが好ましい。中でも、好ましい無機粉末は、フライアッシュである。無機粉末の量が50重量部を超えると、付着強度が低下するので好ましくない。
無機粉末のブレーン比表面積は、入手の容易さや、打継ぎ用ペースト又はモルタルの作業性から、3,000〜10,000cm2/gが好ましい。
【００２１】
各材料の混練に用いるミキサは、特に限定されるものではなく、パンタイプミキサ、二軸ミキサ等の慣用のミキサを用いればよい。
混練方法も特に限定されるものではない。
【００２２】
本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルは、混練後60分程度まで流動性を有し、作業性が良好であるとともに、打設後6時間以内に1.0N/mm2程度以上の付着強度を発現することができる。
したがって、本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルを用いれば、交通量の多い車道に適用した場合でも、早期の交通開放が可能になる。
なお、本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルにおいて、本発明の目的を阻害しない範囲で、消泡剤、増粘剤、遅延剤等のセメント混和剤を添加することは差し支えない。
【００２３】
次に、本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルを使用して、透水性コンクリートを打継ぐ方法について説明する。
透水性コンクリートを打継ぐには、既設の硬化体の上面に本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルを打設した後、当該打継ぎ用ペースト又はモルタルが硬化する前に、当該打継ぎ用ペースト又はモルタルの上面に透水性コンクリートを打設すればよい。
ここで、既設の硬化体としては、例えば、コンクリート舗装、コンクリート構造物等のコンクリート硬化体や、アスファルト舗装等が挙げられる。なお、コンクリートとしては、通常のコンクリートや、各種繊維で補強した繊維補強コンクリート等が挙げられる。
【００２４】
本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルを打設する方法は、特に限定されるものではなく、慣用の任意の方法を用いることができる。打設後に形成されるペースト又はモルタル層の厚みは、1〜40mm程度であり、施工期間の短縮やコストの低減等の面から、好ましくは1〜10mm、より好ましくは1〜5mmである。
なお、本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルを打設するには、予め、既設の硬化体の上面のレイタンス層又は薄いペースト層を除去するとともに、凹凸を有する粗面を形成させる前処理を行なうことが好ましい。前処理は、例えば、ワイヤーブラシを用いてブラッシングする方法や、湿砂を吹き付ける方法等によって行なうことができる。
【００２５】
本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルの層の上に新たに打設される透水性コンクリートの種類は、特に限定されるものではないが、例えば、本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルの材料である速硬性セメントを含む速硬型透水性コンクリートを用いるのが好ましい。
このような速硬型透水性コンクリートとしては、例えば、粗骨材と、該粗骨材に対する容積比が30〜80％のペースト又はモルタルとからなる組成物の混練物を成形してなるとともに、上記ペースト又はモルタルが、水硬性材料100重量部、細骨材0〜150重量部、減水剤0.1〜2.0重量部、水15〜30重量部を含み、上記水硬性材料が、本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルの材料である速硬性セメントと同様に構成されたものである速硬型透水性コンクリートが挙げられる。速硬型透水性コンクリートを用いることによって、交通量の多い車道に施工する場合に、早期に交通を開放することが可能になる。
【００２６】
透水性コンクリートの他の例としては、特開平９−２７３１０５号公報に開示されている「粗骨材と、該粗骨材100％に対する容積比が30〜80％のペースト又はモルタルからなり、該ペースト又はモルタルが、セメント又はセメントを含む粉体混合物100重量部、細骨材0〜140重量部、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤0.5〜2.0重量部及び水16〜28重量部である舗装用混練物を敷設してなる透水性コンクリート舗装」や、特公平５−３４２９９号公報に開示されている「セメントコンクリート１ｍ３当たり、300〜400kgのポルトランドセメント、該セメント1重量部に対して0.005〜0.01重量部のバインダーと0.35〜0.45重量部の水、及び残部の骨材からなる配合割合で構成されるセメントコンクリート混合物を混練し、該混練物をフィニッシャーで被舗装面に打設してなる、透水性セメントコンクリート舗装」等が挙げられる。
【００２７】
【実施例】
以下、試験例により本発明を説明する。
［１．使用材料］
（１）水硬性材料
▲１▼水硬性材料Ａ：
実施例１〜３で用いる水硬性材料Ａを次のように調製した。
カルシウムサルホアルミネート系クリンカ37.5重量％、普通ポルトランドセメントクリンカ46.8重量％、II型無水石膏14.3×0.6重量％を混合して、ブレーン比表面積4,500cm2/g程度に粉砕した後、ブレーン比表面積2,500cm2/gのII型無水石膏14.3×0.4重量％とクエン酸0.4重量％及び炭酸リチウム(Li2CO3)1.0重量％を添加し、混練して、水硬性材料Ａを得た。水硬性材料ＡにおけるSO3/Al2O3のモル比は、1.18であった。
▲２▼水硬性材料Ｂ：
比較例１で用いる水硬性材料Ｂとして、早強ポルトランドセメントを用いた。
【００２８】
（２）水硬性材料以外の材料
以下に示す材料を使用した。
▲１▼減水剤；  高性能減水剤「マイティ150（商品名）」（花王（株）製）
▲２▼細骨材；  東北珪砂６号と東北珪砂７号の１：１（重量比）混合品（粒径2.5mm以下）
▲３▼水；  水道水
▲４▼無機粉末；  フライアッシュ（関電化工（株）製）
【００２９】
［２．打継ぎ用ペースト又はモルタルの調製］
前記材料を使用し、表１に示す配合割合で各材料をハンドミキサ（0.01m3）で90秒間混練して、打継ぎ用ペースト又はモルタルを調製した。
【００３０】
【表１】
0004481510.tif 000002
【００３１】
［３．透水性コンクリートの調製］
透水性コンクリートとしては、上記の「水硬性材料Ａ」100重量部、細骨材（市原産細目山砂；粒径2.5mm以下）50重量部、粗骨材（青梅産砕石６号；粒径5〜13mm）393重量部、高性能減水剤（「マイティ150」（商品名）；花王（株）製）1.0重量部及び水（水道水）26重量部の配合割合で、振動数3,000vpmにて20秒間締め固めたものを用いた。
【００３２】
［４．供試体の作製］
硬化したφ10cmのコンクリート円柱供試体の上面を、ブラッシングおよび洗浄することによって、表面のレイタンス層を除去し、凹凸が形成された粗面とした。その上に表１に示すモルタル（実施例１〜３、比較例１）を打設（塗布）し、厚さ5mm程度のモルタル層を形成させた後、速やかに透水性コンクリートを打設（２０℃、室内実験）し、２０℃で６時間及び７日間、気中養生し、供試体を作製した。
【００３３】
［５．評価方法及び結果］
▲１▼流動性
打継ぎ用ペースト又はモルタルを調製した際に、J14ロート流下時間を測定し、流動性の良否を判定した。J14ロートの流下時間は、一般に、3〜15秒であることが好ましく、4〜12秒であることがより好ましい。
▲２▼作業性
打継ぎ用ペースト又はモルタルを打設（塗布）する際の作業性を、「◎：非常に良好」、「○：良好」、「×：悪い」で評価した。
▲３▼付着強度
供試体の作製後、各供試体の付着強度を、「JIS A 6909（建築用仕上塗材）」に準じて測定した。
それらの結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
0004481510.tif 000003
【００３５】
表２に示すように、本発明の打継ぎ用ペースト又はモルタルを用いた実施例１〜３では、打設後６時間で1.0 N/mm2以上の付着強度を得ているのに対し、水硬性材料として早強ポルトランドセメントを用いた比較例１では、打設後６時間の時点では測定可能な付着強度を発現しなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の透水性コンクリート打継ぎ用ペースト又はモルタルは、一定以上の付着強度を早期に発現するため、既設の硬化体（特に、交通量の多い道路の舗装）と、その上方に新たに打設される透水性コンクリートの間に介在させて用いるペースト又はモルタルとして、好適に用いることができる。