(57)【要約】【課題】従来のコンクリート部材に含まれる量よりも少ないセメント量で、従来品と同様の強度及び発色性を有するコンクリート部材を提供する。【解決手段】ガーデニングブロックは、結合材（Ｂ）と、細骨材（Ｓ）と、粗骨材（ＷＣ）と、水（Ｗ）と、顔料（Ｇ）とを含むコンクリートを型枠内に投入することにより製作される。結合材（Ｂ）は、セメント（Ｃ）と、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）と、高炉スラグ微粉末（ＢＦ）とから構成される。本実施形態では、セメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）及び高炉スラグ微粉末（ＢＦ）をそれぞれ４０質量％、３０質量％及び３０質量％含むように配合した。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と結合材と細骨材と粗骨材と顔料とを含むコンクリートを温風で養生することにより形成されたコンクリート部材であって、
前記結合材としてフライアッシュとセメントとを含み、前記結合材に占める前記フライアッシュの含有率が１０質量％以上３０質量％以下であり、前記結合材に占める前記セメントの含有率が４０質量％以上６０質量％以下であるコンクリートからなることを特徴とするコンクリート部材。
【請求項２】
前記粗骨材は、木片であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のコンクリート部材。
【請求項３】
前記顔料と前記結合材の含有比率を質量比で１００：３．５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部材。
【請求項４】
コンクリート部材の製造方法において、
結合材としてフライアッシュとセメントとを含み、前記結合材に占める前記フライアッシュの含有率が１０質量％以上３０質量％以下で、かつ、前記結合材に占める前記セメントの含有率が４０質量％以上６０質量％以下である前記結合材と、水と、細骨材と、粗骨材と、顔料と、を混合してコンクリートを作成するコンクリート作成工程と、
前記コンクリート作成工程にて作成されたコンクリートを温風で養生する養生工程と、
を備えることを特徴とするコンクリート部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発色性の良さを必要とされるコンクリート部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水とセメントと顔料とを含むコンクリートを硬化させる際に蒸気養生を行うと、特許文献１に記載されているように、白華現象により表面が白くなってしまう。そこで、発色性の良さを必要とされるコンクリート部材を製造する際には、水分を供給せずにジェットヒーターを用いて温風で養生する方法（以下、ジェットヒーター養生という）が採用されている。
しかし、ジェットヒーター養生では水分が供給されないため、硬化後のコンクリート部材の強度が、蒸気養生により製作されたものよりも弱くなってしまうという問題点があった。そこで、従来、コンクリート部材に含まれる材料のうちセメントの量を、蒸気養生する場合よりも増加させることにより、蒸気養生したものと同等の強度を発現させている。具体的には、結合材に占めるセメントの割合を７０質量％程度にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６３６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したセメントの量を増加させる方法では、コンクリート部材に含まれる材料のなかでセメントが最も高価であるため、製造費が高くなってしまうという問題点があった。また、セメントの製造時に大量のＣＯ２が発生するため、ＣＯ２排出抑制の観点からもできるだけセメントの使用量を少なくすることが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蒸気養生により製作されたコンクリート部材（以下、従来品という）に含まれるセメントの量よりも少なく、かつ、従来品と同程度の強度及び発色性を有するコンクリート部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、水と結合材と細骨材と粗骨材と顔料とを含むコンクリートを温風で養生することにより形成されたコンクリート部材であって、
前記結合材としてフライアッシュとセメントとを含み、前記結合材に占める前記フライアッシュの含有率が１０質量％以上３０質量％以下であり、前記結合材に占める前記セメントの含有率が４０質量％以上６０質量％以下であるコンクリートからなることを特徴とする。
【０００７】
本発明のコンクリート部材によれば、結合材としてフライアッシュを含むことにより従来品と同等の強度を保ちつつ、セメントの量を従来品よりも低減することができる。
【０００８】
また、従来品よりもセメントの量が少なくてすむため、セメントの材料費を削減できるとともに、セメントの製造時に発生するＣＯ２の量を低減することができる。
【０００９】
また、フライアッシュを用いることにより、廃棄物の有効利用に寄与することができる。
【００１０】
また、本願発明のコンクリート部材は、従来品よりもセメントの量が少ないため、酸性の環境下で使用しても、酸と反応して劣化の原因となるＣａ（ＯＨ）２の生成量が少ない。したがって、従来品よりも耐酸性を有することとなる。
【００１１】
また、本発明において、前記粗骨材は、木片であることとすれば、粗骨材として砂利等を含む従来品よりも軽量化することができる。
【００１２】
本発明において、前記顔料と前記結合材の含有比率を質量比で１００：３．５とすれば、顔料の本来の色を最も綺麗に発現することができる。
【００１３】
本発明は、コンクリート部材の製造方法において、
結合材としてフライアッシュとセメントとを含み、前記結合材に占める前記フライアッシュの含有率が１０質量％以上３０質量％以下で、かつ、前記結合材に占める前記セメントの含有率が４０質量％以上６０質量％以下である前記結合材と、水と、細骨材と、粗骨材と、顔料と、を混合してコンクリートを作成するコンクリート作成工程と、
前記コンクリート作成工程にて作成されたコンクリートを温風で養生する養生工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来品に含まれるセメントの量よりも少なく、かつ、従来品と同程度の強度及び発色性を有するコンクリート部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るガーデニングブロックを構成する材料の仕様を示す表である。
【図２】本検討に用いた供試体を構成する材料の配合条件を示す表である。
【図３】養生前（硬化前）のコンクリートの性状を示す図である。
【図４】成形後の各供試体の評価結果を示す表である。
【図５】養生方法を示す図である。
【図６】養生後の供試体の検査項目を示す表である。
【図７】各供試体の検査結果を示す表である。
【図８】完成した供試体Ｎｏ．０（従来品）及び供試体Ｎｏ．１を示す写真である。
【図９】供試体Ｎｏ．１の圧縮強度及び外観検査の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るコンクリート部材の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ここでいうコンクリート部材とは、一般家庭で利用されるガーデニングブロックや土木・建築関連で利用される舗装路、階段等に用いられて、発色性の良さを必要とされるものである。本実施形態においては、本発明をガーデニングブロックに適用した場合について説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るガーデニングブロックを構成する材料の仕様を示す表である。
【００１８】
本図に示すように、ガーデニングブロックは、結合材（Ｂ）と、細骨材（Ｓ）と、粗骨材（ＷＣ）と、水（Ｗ）と、顔料（Ｇ）と、を含むコンクリートを型枠内に投入することにより製作される。
【００１９】
結合材（Ｂ）は、ガーデニングブロックの強度発現に寄与する物質を生成するものであって、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）と、高炉スラグ微粉末（ＢＦ）と、セメント（Ｃ）と、から構成される。
本実施形態では、セメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）及び高炉スラグ微粉末（ＢＦ）をそれぞれ、例えば、４０質量％、３０質量％及び３０質量％含むように配合した。
【００２０】
セメント（Ｃ）としては、用途に応じて様々な種類のものを用いることができ、例えば、普通ポルトランドセメント、早強セメント、中庸熱セメントが挙げられる。
【００２１】
フライアッシュ（ＰＦＢＣ）は、加圧流動床式複合発電（Ｐｒｅｓｓｕｒiｚｅｄ  Ｆｌｕiｄiｚｅｄ  Ｂｅｄ  Ｃｏｍｂｕｓｔiｏｎ，ＰＦＢＣ）方式の石炭火力発電所から排出される灰であり、高炉スラグ微粉末（ＢＦ）は、溶鉱炉で銑鉄と同時に生成する溶融状態の高炉スラグを水（Ｗ）によって急冷し、これを乾燥・粉砕したものである。
【００２２】
細骨材（Ｓ）とは、１０ｍｍ網ふるいを全部通り、５ｍｍ網ふるいを質量で８５％以上通る骨材をいうが、川砂、砕砂など、特に限定されない。
【００２３】
粗骨材（ＷＣ）は、細骨材（Ｓ）よりもやや大きいチップ状の木片を用いたが、これに限定されるものではなく、一般的に用いられている砕石、人工骨材等でも良い。
【００２４】
顔料（Ｇ）は、トダカラーを用いたが、これに限定されるものではなく、一般的に用いられている酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン、フタロシアニンブルー、カーボンブラック等でも良い。
【００２５】
本実施形態では、ガーデニングブロックを製作する場合に、結合材（Ｂ）、細骨材（Ｓ）、粗骨材（ＷＣ）、水（Ｗ）、顔料（Ｇ）をそれぞれ、例えば、Ｂ：２００ｋｇ／０．３ｍ３、Ｓ：４００ｋｇ／０．３ｍ３、ＷＣ：４３ｋｇ／０．３ｍ３、Ｗ：５８．１ｋｇ／０．３ｍ３、Ｇ：７ｋｇ／０．３ｍ３とした。
なお、この配合割合は一例であって、ガーデニングブロックの種類、形状、寸法等により、設計等に基づいて適宜、調整される。
【００２６】
本願出願人は、ガーデニングブロックを製作するうえで、（i）フレッシュコンクリートの性状が良好であること、（ii）成形直後の高さが型枠の高さの±２ｍｍ以内であること、（iii）成形直後にひび割れ等の損傷が無いこと、（iv）材齢１７日以後における圧縮強度が基準値（ガーデニングブロックの場合：７０ｋＮ）以上を有すること、（v）外観が良好であること、を自主的な規格として規定している。
そこで、ガーデニングブロックを構成する材料の配合割合を設定するにあたり、材料の配合割合を変更した複数の供試体を製作し、それらの供試体について上記の規格に基づいた評価を行った。これらの評価結果について以下に説明する。
【００２７】
まず、供試体を構成する材料の配合割合について示す。
【００２８】
図２は、本検討に用いた供試体を構成する材料の配合条件を示す表である。
本図に示すように、本検討では６種類の配合（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）の供試体を製作した。また、比較検討用として、一般的なガーデンブロックの配合割合からなる供試体をＮｏ．０とした。なお、図中の各材料の質量は０．３ｍ３当たりの値を示している。
【００２９】
＜供試体Ｎｏ．１について＞
供試体Ｎｏ．０よりもセメント（Ｃ）の配合割合を小さくして、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）を新たに添加したものである。
具体的には、結合材（Ｂ）中に占めるセメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）の配合割合を、それぞれ４０質量％、３０質量％にした。なお、結合材（Ｂ）中に占める高炉スラグ微粉末（ＢＦ）の配合割合は、供試体Ｎｏ．０と同じ３０質量％にした。
【００３０】
＜供試体Ｎｏ．２について＞
結合材（Ｂ）中に占めるセメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）及び高炉スラグ微粉末（ＢＦ）の配合割合を供試体Ｎｏ．１と同じにして、結合材（Ｂ）の重量を供試体Ｎｏ．１の結合材（Ｂ）の重量（２００ｋｇ／０．３ｍ３）よりも多くしたものである。
具体的には、結合材（Ｂ）の重量を２５０ｋｇ／０．３ｍ３にした。内訳は、セメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）及び高炉スラグ微粉末（ＢＦ）をそれぞれ１００ｋｇ／０．３ｍ３、７５ｋｇ／０．３ｍ３、７５ｋｇ／０．３ｍ３にした。
【００３１】
＜供試体Ｎｏ．３及びＮｏ．４について＞
セメント（Ｃ）の配合割合を、供試体Ｎｏ．０よりも小さく、かつ、供試体Ｎｏ．１及びＮｏ．２よりも大きくしたものである。これに伴って、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）の配合割合を供試体Ｎｏ．１及びＮｏ．２よりも小さくした。
具体的には、結合材（Ｂ）中に占めるセメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）の配合割合を、それぞれ６０質量％、１０質量％にした。また、結合材（Ｂ）中に占める高炉スラグ微粉末（ＢＦ）の配合割合は、供試体Ｎｏ．０〜Ｎｏ．２と同じ３０質量％にした。
【００３２】
＜供試体Ｎｏ．５について＞
結合材（Ｂ）中に占めるセメント（Ｃ）の配合割合を供試体Ｎｏ．３及びＮｏ．４と同じにしたまま、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）及び高炉スラグ微粉末（ＢＦ）の配合割合を変更したものである。
具体的には、結合材（Ｂ）中に占めるセメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）及び高炉スラグ微粉末（ＢＦ）の配合割合を、それぞれ６０質量％、１５質量％、２５質量％にした。
【００３３】
＜供試体Ｎｏ．６について＞
セメント（Ｃ）の配合割合を、供試体Ｎｏ．３〜５と供試体Ｎｏ．１〜２との間に調整したものである。これに伴って、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）の配合割合も調整した。
具体的には、結合材（Ｂ）中に占めるセメント（Ｃ）、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）の配合割合を、それぞれ４５質量％、２５質量％にした。
【００３４】
＜供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６について＞
共通して、細骨材（Ｓ）及び粗骨材（ＷＣ）の質量を、それぞれＳ：４００ｋｇ／０．３ｍ３、ＷＣ：４３ｋｇ／０．３ｍ３にした。
また、顔料（Ｇ）は、結合材（Ｂ）の重量に対して３．５％（７又は８．７５ｋｇ／０．３ｍ３）になるように調整した。
【００３５】
上述した供試体Ｎｏ．０〜Ｎｏ．６において、それぞれを構成する材料を気温１４．５℃〜１６．２℃（１１月）の環境温度下にて混合した。
【００３６】
図３は、養生前（硬化前）のコンクリートの性状を示す図である。本図に示すように、すべての供試体のスランプは０（ゼロ）ｃｍであり、また、均一でワーカビリティに優れていた。したがって、フレッシュコンクリートの性状評価は良好で、すべての供試体は、上記（i）の条件を満たしている。
【００３７】
次に、硬化前のコンクリートをそれぞれ型枠に投入し、振動と加圧によって締め固めて成形することにより供試体Ｎｏ．０〜Ｎｏ．６を作成した。
【００３８】
成形後、脱型した各供試体の高さを測定するとともに、その状態について評価した。
【００３９】
図４は、成形後の各供試体の評価結果を示す表である。本図に示すように、すべての供試体の成形直後の高さは、型枠の高さの±０．１ｍｍ以内であった。したがって、すべての供試体は、上記（ii）の条件を満たしている。
また、すべての供試体には、ひび割れや欠け等の損傷は無く、状態の評価は良好であった。したがって、すべての供試体は、上記（iii）の条件を満たしている。
【００４０】
次に、成形後の供試体Ｎｏ．０〜Ｎｏ．６を養生した。以下に養生方法について説明する。
【００４１】
図５は、養生方法を示す図である。本図に示すように、２０℃で前養生期間を２時間とり（経過時間：０〜２時間）、その後ジェットヒーターの温風にて１時間で３５℃まで室温を上昇させ（経過時間：２〜３時間）、その後その室温にて９時間等温で養生し（経過時間：３〜１２時間）、その後２０℃まで室温を低下させた。すなわち、前養生を２時間、ジェットヒーター養生を１０時間行った。
【００４２】
図６は、養生後の各供試体の検査項目を示す表である。本図に示すように、養生後の各供試体について目視、触手にて外観検査を行った後、圧縮強度を測定した。圧縮強度の測定は、建築ブロック試験方法（ＪIＳ  Ａ  ５４０６）に準拠して行った。
【００４３】
図７は、各供試体の検査結果を示す表である。
本図に示すように、供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の圧縮強度は、それぞれ１８７ｋＮ、７４ｋＮ、１４５ｋＮ、１６８ｋＮ、１５４ｋＮ、１０９ｋＮであった。
本実施形態では、圧縮強度の基準値を７０ｋＮ以上としたので、すべての供試体は、上記（iv）の条件を満たしている。
【００４４】
そして、供試体Ｎｏ．１及びＮｏ．６の外観は、図８に示すように、発色が綺麗で、かつ、表面が均一であり、Ａ＋＋（合格）判定となった。なお、供試体Ｎｏ．０と同程度の発色で、表面が均一なものをＡ＋＋とした。
また、供試体Ｎｏ．２、Ｎｏ．３及びＮｏ．５の外観は、発色は綺麗であるが、表面の一部に不均一な部分があるので、Ａ＋（合格）判定となった。
また、供試体Ｎｏ．４の外観は、発色は従来品よりもやや劣り、表面に粗い部分もみられるが商品として十分に出荷可能なので、Ａ（合格）判定となった。
したがって、すべての供試体は合格判定（Ａ判定以上）で、上記（v）の条件を満たしている。
【００４５】
上述した各検査結果を検討すると、供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の供試体は、ガーデニングブロックを製作するうえで要求される条件（i）〜（v）の条件をすべて満たす。すなわち、結合材（Ｂ）としてフライアッシュ（ＰＦＢＣ）とセメント（Ｃ）とを含み、結合材（Ｂ）に占めるフライアッシュ（ＰＦＢＣ）の含有率が１０質量％以上３０質量％以下で、かつ、結合材（Ｂ）に占めるセメント（Ｃ）の含有率が４０質量％以上６０質量％以下であるガーデニングブロックは、条件（i）〜（v）の条件をすべて満たすことが認められた。
【００４６】
ところで、ガーデニングブロックを製造する際の環境温度が低いと、一般的に圧縮強度は低くなることが知られている。そこで、環境温度が低い２月に、上述した基準値以上の圧縮強度を発現することができるかを確認するための試験を新たに供試体Ｎｏ．７を製作して行った。なお、供試体Ｎｏ．７の配合割合は、供試体Ｎｏ．１と全く同じにして圧縮強度試験及び外観検査を行った。
【００４７】
図９は、供試体Ｎｏ．７の圧縮強度及び外観検査の結果を示す表である。
本図に示すように、材料を気温４．９℃（２月）の環境温度下にて製作した供試体Ｎｏ．７の圧縮強度は１２０ｋＮであり、上記（iv）の条件を満たしている。また、外観は、発色が綺麗で、かつ、表面が均一で、Ａ＋＋（合格）判定となり、上記（v）の条件を満たしている。したがって、供試体Ｎｏ．７の供試体は、冬でも上記（iv）及び（v）の条件を満たしている。
この試験結果より、供試体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６についても冬でも上記（iv）及び（v）の条件を満たすと考えられる。
【００４８】
上述した本実施形態に係るガーデニングブロックによれば、結合材（Ｂ）としてフライアッシュ（ＰＦＢＣ）を含むことにより従来品と同等の圧縮強度を保ちつつ、セメント（Ｃ）の量を従来品よりも低減することができる。
【００４９】
また、従来品よりもセメント（Ｃ）の量が少なくてすむため、セメント（Ｃ）の材料費を削減できるとともに、セメントの製造時に発生するＣＯ２の量を低減することができる。
【００５０】
さらに、結合材（Ｂ）として、高炉スラグ微粉末（ＢＦ）を含むことにより、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）とともに廃棄物の有効利用に寄与することができる。
【００５１】
また、酸性の環境下で本発明のガーデニングブロックを使用しても、従来品よりもセメント（Ｃ）の量が少ないので、酸と反応して劣化の原因となるＣａ（ＯＨ）２の生成量が少ないため、結果的に従来品よりも耐酸性を有することとなる。
【００５２】
また、粗骨材ＷＣは木片なので、粗骨材ＷＣとして砂等を含む従来品よりも軽量化することができる。
【００５３】
また、フライアッシュ（ＰＦＢＣ）は、セメント（Ｃ）の主成分であるＣａＯを多く含んでいるため、コンクリートの硬化に寄与するとともに、アルカリ刺激剤として高炉スラグ微粉末（ＢＦ）に作用するため、高炉スラグ微粉末（ＢＦ）が水硬性を示す（潜在水硬性）こととなり、効果的にガーデニングブロックの強度を発現することができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｂ  結合材
Ｃ  セメント
Ｓ  細骨材
Ｗ  水
ＢＦ  高炉スラグ微粉末
ＷＣ  粗骨材
ＰＦＢＣ  フライアッシュ
【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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【図７】
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【図９】
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【図８】
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