(57)【要約】【課題】本発明では、初期ひび割れが少なく、かつ早期交通開放が可能な舗装用コンクリートを提供することを目的とする。【解決手段】水／セメント比が２５質量％以上３６質量％未満、単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３、細骨材率が２０〜５０％の舗装用コンクリートであって、強熱減量が１質量％以下である改質フライアッシュをコンクリート１ｍ３当たり２０〜８０ｋｇ含むことを特徴とする舗装用コンクリート、を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水／セメント比が２５質量％以上３６質量％未満、単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３、細骨材率が２０〜５０％の舗装用コンクリートであって、
強熱減量が１質量％以下である改質フライアッシュをコンクリート１ｍ３当たり２０〜８０ｋｇ含むことを特徴とする舗装用コンクリート。
【請求項２】
セメントに対して０．５〜２．５質量％の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を含む、請求項１に記載の舗装用コンクリート。
【請求項３】
単位粗骨材量が８００〜１２００ｋｇ／ｍ３である、請求項１又は請求項２に記載の舗装用コンクリート。
【請求項４】
改質フライアッシュが、フライアッシュを６００〜１０００℃で加熱処理して得られる加熱処理物である、請求項１〜３のいずれかに記載の舗装用コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、初期ひび割れが少なく、かつ早期交通開放が可能な舗装用コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートの打設後、まだコンクリートが十分に硬化していない可塑的な状態でコンクリート表面が乾燥すると、該表面に不規則なひび割れが発生する場合がある。この初期ひび割れは、混練水の急激な蒸発によるコンクリートの乾燥収縮が主な原因である。したがって、初期ひび割れは、ブリーディングが少ないコンクリートで発生し易く、特に、コンクリート舗装では施工直後から発生する場合がある。
【０００３】
一般に、コンクリートから水の蒸発を防止する方法として、被膜養生、シート養生、湛水養生、散水養生、および湿布養生等がある。これらの中でも、表面積が大きなコンクリート舗装に対しては、被膜養生は比較的作業が容易で養生効果が高いため一般的である。しかし、被膜養生では、ブリーディング水による膜養生剤の希釈や流動を防止するため、ブリーディング水の消失を待って散布や塗布を行う必要があり、その分作業が遅延していた。
【０００４】
そこで、被膜養生を行わなくても初期ひび割れを少なくできる舗装用コンクリートとして、特許文献１では、水セメント比が比較的高く、曲げ強度が高い舗装用コンクリートが提案されている。一方、近年、舗装用コンクリートにおいて、早期交通開放できる舗装用コンクリートの需要が高まっているが、上記特許文献１の改質フライアッシュ含有舗装コンクリートでは、交通開放するのに施工後５日程度必要であり、早期交通開放を実現することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１５１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、初期ひび割れが少なく、かつ早期交通開放が可能な舗装用コンクリートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記目的を達成するために、鋭意検討した結果、本発明を完成した。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
【０００８】
［１］水／セメント比が２５質量％以上３６質量％未満、単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３、細骨材率が２０〜５０％の舗装用コンクリートであって、
強熱減量が１質量％以下である改質フライアッシュをコンクリート１ｍ３当たり２０〜８０ｋｇ含むことを特徴とする舗装用コンクリート、を提供する。
［２］セメントに対して０．５〜２．５質量％の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を含む、［１］に記載の舗装用コンクリート、を提供する。
［３］単位粗骨材量が８００〜１２００ｋｇ／ｍ３である、［１］又は［２］に記載の舗装用コンクリート、を提供する。
［４］改質フライアッシュが、フライアッシュを６００〜１０００℃で加熱処理して得られる加熱処理物である、［１］〜［３］のいずれかに記載の舗装用コンクリート、を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の舗装用コンクリートは初期ひび割れが少ない。また、本発明の舗装用コンクリートは材齢１日で３．５Ｎ／ｍｍ２以上の曲げ強度を発現できるので、早期交通開放が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】コンクリートのひび割れ試験に用いた鋼製拘束型枠の例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の舗装用コンクリートは、水／セメント比が２５質量％以上３６質量％未満、単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３、細骨材率が２０〜５０％であって、強熱減量が１質量％以下である改質フライアッシュをコンクリート１ｍ３当たり２０〜８０ｋｇ含むものである。
【００１２】
（１）改質フライアッシュ
まず、本発明に用いる改質フライアッシュについて説明する。前記改質フライアッシュとは、火力発電所等から発生するフライアッシュに対し、静電分級、浮遊選鉱、篩い分級、湿式分級、破砕分級自燃還元法、振動分級、ジェットミル分級、または加熱処理等により分級と未燃カーボンの除去処理を行って得たフライアッシュである。これらのうち、静電分級は、２種類以上の粒子が混在する粉体を帯電させて、異なる粒子を選別して未燃カーボンの除去を行う方法である。前記浮遊選鉱は、フライアッシュに水と界面活性剤を添加してスラリーとし、該スラリーに空気を吹き込みながら攪拌し、泡に付着して浮上した未燃カーボンを除去する方法である。
【００１３】
前記破砕分級自燃還元法は、強熱減量が数％のフライアッシュに対し、改良型気流粉砕装置を用いて強熱減量の低い一次処理灰と未燃カーボン凝集灰に分級した後、未燃カーボン凝集灰中の未燃カーボンを自燃する温度で燃焼して除去し、さらに一次処理灰と混合して低未燃カーボン灰を得る方法である。また、前記ジェットミル分級は、ジェットミル（微粉砕機）を用いて、フライアッシュの粒子同士を衝突させて粉砕した後、分級する方法である。これらの中で、フライアッシュをロータリーキルンや流動床炉等の加熱装置で加熱して、未燃カーボンを除去し、さらに粒度を調整する必要があれば分級する加熱処理方法が、未燃カーボンの除去効率が高く、装置のコストや運転コストが低いため好ましい。
【００１４】
（ｉ）ＳｉＯ２の含有率
前記改質フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率は、好ましくは４５質量％以上である。該値以上であれば、改質フライアッシュのポゾラン活性が高く、舗装用コンクリートの曲げ強度がより高くなる。なお、前記ＳｉＯ２の含有率は、より好ましくは６０質量％以上である。
【００１５】
（ｉｉ）ブレーン比表面積
前記改質フライアッシュのブレーン比表面積は、好ましくは３０００〜５０００ｃｍ２／ｇである。該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では曲げ強度が低くなる場合があり、５０００ｃｍ２／ｇを超えるとコンクリートのコンシステンシーが低下する場合がある。なお、前記ブレーン比表面積は、より好ましくは３５００〜４８００ｃｍ２／ｇである。
（ｉｉｉ）ふるい残分
前記改質フライアッシュの４５μｍ（呼び寸法）ふるい残分は、好ましくは３０質量％以下である。該値以下であれば、コンクリートのコンシステンシーが向上する。なお、該残分は、より好ましくは２５質量％以下である。
【００１６】
（ｉｖ）加熱温度
前記改質フライアッシュは、好ましくはフライアッシュを６００〜１０００℃で加熱処理して得られるものである。なお、後述するフライアッシュの強熱減量は、フライアッシュの加熱装置への仕込み量や加熱時間により影響されるため、前記強熱減量の範囲内になるように、前記加熱時間に応じて、仕込み量や加熱時間を調整するとよい。
【００１７】
本発明に用いる改質フライアッシュは強熱減量が１質量％以下のものである。当該強熱減量が１質量％を超えると、高性能ＡＥ減水剤等の化学混和剤が未燃カーボンに吸着するため、所要の作業性を確保するのに必要な単位水量が多くなり、初期ひび割れの低減効果が小さくなる。また、空気量の調節も困難になる。さらに、舗装用コンクリートの早期交通開放も困難になる。なお、強熱減量を極端に小さくすることは困難であるので、前記強熱減量は好ましくは０．１〜０．９質量％、より好ましくは０．２〜０．８質量％、特に好ましくは０．３〜０．７質量％である。
【００１８】
前記改質フライアッシュの配合量は２０〜８０ｋｇ／ｍ３である。当該配合量が２０ｋｇ未満では、初期ひび割れの低減効果が小さく、８０ｋｇを超えると作業性が悪くなり、また舗装用コンクリートの早期交通開放が困難になる場合がある。なお、前記配合量は、好ましくは３５〜７５ｋｇ／ｍ３、より好ましくは３０〜７０ｋｇ／ｍ３である。改質フライアッシュの強熱減量と配合量が前記範囲内にあれば、舗装用コンクリートの初期ひび割れの低減効果が高く、早期交通開放が可能となる。
【００１９】
改質フライアッシュ以外の材料と配合について説明する。
（２）セメント
本発明に用いるセメントは、特に制限されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、白色セメント、およびエコセメント等から選ばれる１種以上が挙げられる。なお、本発明の舗装用コンクリートの単位セメント量は、好ましくは４００ｋｇ／ｍ３を越え７００ｋｇ／ｍ３以下、より好ましくは４４０〜６００ｋｇ／ｍ３である。
【００２０】
（３）水
本発明に用いる水は、舗装用コンクリートの凝結や強度に悪影響を与えないものであれば用いることができ、例えば、水道水、下水処理水、および生コンクリートの上澄水等から選ばれる１種以上が挙げられる。また、本発明の舗装用コンクリートの単位水量は１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３、好ましくは１５０〜１７５ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１５５〜１７０ｋｇ／ｍ３である。単位水量が１４０ｋｇ／ｍ３未満ではコンクリートの施工性が低下し、１８０ｋｇ／ｍ３を越えると初期ひび割れの低減効果が小さくなる。また、本発明の舗装用コンクリートの水／セメント比は２５質量％以上３６質量％未満、好ましくは２７〜３５．５質量％、より好ましくは３０〜３５質量％である。水／セメント比が２５質量％未満ではコンクリートの施工性が低下し、３６質量％以上では舗装用コンクリートの早期交通開放が困難になる。
【００２１】
（４）粗骨材
本発明の舗装用コンクリートに用いる粗骨材は、特に限定されず、川砂利、山砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材等から選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記粗骨材は天然骨材のほか、人工骨材や再生骨材を用いることができる。なお、本発明の舗装用コンクリートの単位粗骨材量は、好ましくは８００〜１２００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは９００〜１１００ｋｇ／ｍ３である。
（５）細骨材
本発明の舗装用コンクリートに用いる細骨材は、特に限定されず、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、および軽量細骨材等から選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記細骨材は、天然骨材のほかに再生骨材も用いることができる。
【００２２】
本発明の舗装用コンクリートの細骨材率は２５〜５０％、好ましくは３０〜４９％、より好ましくは３５〜４８％、特に好ましくは４０％を越え４７％以下である。細骨材率が２５％未満ではコンクリートの施工性が低下し、５０％を越えると舗装用コンクリートの早期交通開放が困難になる。
【００２３】
（６）高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤
本発明の舗装用コンクリートに用いる高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤としては、ナフタレンスルホン酸系又はポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。本発明の舗装用コンクリートの高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤の配合量は、セメントに対して好ましくは０．５〜２．５質量％、より好ましくは０．７〜２．２質量％、特に好ましくは０．９〜２．０質量％である。高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤の配合量がセメントに対して０．５質量％未満ではコンクリートの施工性が低下し、２．５質量％を越えると舗装用コンクリートの早期交通開放が困難になる。
【００２４】
（７）その他の材料
本発明の舗装用コンクリートは、上記材料以外に、本発明の目的を阻害しない範囲で、ＡＥ剤、収縮低減剤や増粘剤等の混和剤や、高炉スラグ粉、石灰石粉、珪石粉、シリカフュームや膨張材等の混和材料を含んでもよい。
【００２５】
本発明の舗装用コンクリートの性状について説明する。
本発明の舗装用コンクリートは、材齢１日で３．５Ｎ／ｍｍ２以上の曲げ強度を発現することが可能である。材齢１日の曲げ強度が３．５Ｎ／ｍｍ２以上であれば、早期交通開放（施工後１日程度での交通開放）が可能である。なお、本発明においては、より早期の交通開放を実現するために材齢１日の曲げ強度は４．０Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、特に施工後１日以内での交通開放を実現するために材齢１日の曲げ強度は４．５Ｎ／ｍｍ２以上がさらに好ましい。
【００２６】
本発明の舗装用コンクリートは、施工性等の観点から、スランプが１２〜２５ｃｍであることが好ましく、１５〜２４ｃｍであることがより好ましく、２０〜２３ｃｍであることが特に好ましい。なお、前記スランプが２１〜２５ｃｍの場合は、材料分離防止の観点等から、スランプフローが３０〜５５ｃｍであることが好ましく、３５〜４５ｃｍであることがより好ましい。また、本発明の舗装用コンクリートは、凍結融解抵抗性の向上等の観点から、空気量が３〜６％であることが好ましく、４〜５％であることがより好ましい。
【００２７】
本発明の舗装用コンクリートの混練方法は特に限定するものではなく、例えば、固体材料（セメント、改質フライアッシュ、骨材等）をミキサに投入して混合後、液体材料（水、高性能ＡＥ減水剤等）をミキサに投入して混練しても良いし、最初にモルタルを混練し該モルタルに粗骨材を加えて混練しても良い。混練に用いるミキサは特に限定するものではなく、パン型ミキサ、二軸ミキサ等を用いることができる。また、本発明の舗装用コンクリートの施工方法も特に限定するものではなく、通常のコンクリート舗装と同じ方法で施工することができる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料
（１）改質フライアッシュ（ＣｆＦＡ）：フライアッシュの加熱処理品
強熱減量０．７質量％、ＳｉＯ２含有率６８質量％、ブレーン比表面積３８００ｃｍ２／ｇ、４５μｍふるい残分２０質量％
（２）セメント（Ｃ）：早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（３）細骨材（Ｓ１）：山砂（密度２．５７ｇ／ｃｍ３）
細骨材（Ｓ２）：砕砂（密度２．６６ｇ／ｃｍ３）
（４）粗骨材（Ｇ）：砕石２００５（密度２．７０ｇ／ｃｍ３）
（５）高性能ＡＥ減水剤（ＳＰ）：フローリック社製商品名フローリックＳＦ５００Ｓ（ポリカルボン酸系）
（６）ＡＥ剤：フローリック社製商品名フローリックＡＥ−４
【００２９】
２．コンクリートの配合
表１に、コンクリートの配合を示した。
【００３０】
【表１】
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表１中のＳＰ添加率は、セメントに対する質量％を表す。
【００３１】
３．コンクリートの混練方法
混練手順は、具体的には、セメント、改質フライアッシュ、細骨材、および粗骨材を、２軸ミキサに投入して１５秒間空練りした後、化学混和剤（高性能ＡＥ減水剤とＡＥ剤）を溶解した水を投入して６０秒間混練し、ミキサの側壁等に付着したコンクリートを掻落とし、再度６０秒間混練した。なお、ＡＥ剤の添加量は、コンクリートの空気量が４．５±０．５％となるように調整した。
【００３２】
４．コンクリートの評価
（１）初期ひび割れ試験
次に、前記調製した舗装用コンクリートを、図１に示す鋼製拘束型枠１０に打設して、コンクリートの締固めとコテを用いて表面仕上げを行った後、白熱電球を用いてコンクリート表面に光を照射するとともに、気温４０℃、相対湿度３０％、および風速約４ｍ／秒の条件下で送風してひび割れの発生を促進させた。そして、前記打設後２４時間経過した時に、クラックスケールを用いてコンクリート表面に発生したひび割れの幅および長さを測定し、ひび割れの総面積を求めた。
図１中の寸法は、ｍｍ単位である。鋼製拘束型枠１０は、４ｍｍ厚の鋼材１１を用いて、四角形の各辺に１０本の、１６φのボルト１２を７５ｍｍ突出するよう埋め込み作成した。図１（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、Ａ−Ａ´面の矢印方向からの鋼材断面図である。底面１３は、テフロンシート（テフロンは登録商標）とポリエステルフィルムで形成した。試験は同一配合のコンクリートに対して２回行った。
（２）曲げ強度試験
前記調製した舗装用コンクリートは、ＪＩＳ  Ａ  １１０６「コンクリートの曲げ強度試験方法」に準拠して、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、長さ４０ｃｍの角柱供試体を作製し材齢１日で脱型後、曲げ強度を測定した。また、前記脱型後の供試体を材齢７日まで標準養生して、材齢７日における供試体の曲げ強度も測定した。
【００３３】
５．コンクリートの性状
コンクリートの性状を、表２の各項目に示した。
【００３４】
【表２】
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＊１  比較例２はスランプ値である。
【００３５】
上記表に示すとおり、本発明の舗装用コンクリートは、改質フライアッシュを含まない比較例１の舗装コンクリートに比べて、最大ひび割れ幅と単位面積当たりのひび割れ総面積が小さく、初期ひび割れの発生が格段に少ないことが分かる。また、本発明の舗装用コンクリートは、材齢１日で４．４Ｎ／ｍｍ２以上の曲げ強度を発現しており、早期交通開放が可能であることが分かる。
【符号の説明】
【００３６】
１０    鋼製拘束型枠
１１    鋼材
１２    ボルト
１３    底面
【図１】
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