(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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敷設してなる早強型現場打ち透水性コンクリートであって、
上記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、クリンカ粉砕物3〜15重量部、石膏0.1〜5.0重量部、減水剤0.4〜2.2重量部、水16〜29重量部を含み、
上記クリンカ粉砕物が、2CaO・SiO2−CaO−間隙物質系クリンカ組成物からなり、かつ、CaO結晶を50〜92重量％含有することを特徴とする早強型現場打ち透水性コンクリート。
【請求項２】
上記セメント又はセメントを含む粉体混合物が、50〜100重量％のポルトランドセメントと、50〜0重量％の高炉スラグ粉末及び／又はフライアッシュとからなる請求項１に記載の早強型現場打ち透水性コンクリート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の早強型現場打ち透水性コンクリートからなる車道用舗装。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩道や車道等に用いる早強型現場打ち透水性コンクリートに関し、特に、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度を発現することができ、車道に用いた場合でも早期の交通開放を可能とする早強型の現場打ち透水性コンクリートに関する。
【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、吸音性を有し、草木の植栽が可能である等の特性を有することから、道路舗装、道路の側壁、河川の護岸等の種々の用途に用いられている。しかし、透水性コンクリートは、内部に空隙を有することから、通常のコンクリートに比べて曲げ強度が小さく、交通量の多い車道に適用することが困難であった。
【０００３】
近年、この強度面の問題を克服すべく研究が進められた結果、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用としての用途も検討されている。例えば、特開平10−252006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、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もつ透水性コンクリート舗装が得られることが、開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の現場打ち透水性コンクリート舗装においては、舗装用組成物の混練物を敷設した後、所定の曲げ強度を発現させるには、２日間以上養生する必要がある。そのため、現場打ち透水性コンクリート舗装を車道等に適用した場合、２日間以上の養生期間中、交通を遮断しなければならなかった。
そのため、養生期間を短縮化することができ、その結果、車道等に適用した場合でも、早期に交通開放することのできるような早強型の現場打ち透水性コンクリートが望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行なった結果、コンクリートの成分及びそれらの配合割合を特定することによって、一定以上の良好な透水性を有し、かつ、短い養生期間で一定以上の強度を発現する透水性コンクリートが得られることを見いだし、本発明を完成させたものである。
【０００６】
すなわち、請求項１に記載の早強型現場打ち透水性コンクリートは、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敷設してなる透水性コンクリートであって、上記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、クリンカ粉砕物3〜15重量部、石膏0.1〜5.0重量部、減水剤0.4〜2.2重量部、水16〜29重量部を含み、上記クリンカ粉砕物が、2CaO・SiO2−CaO−間隙物質系クリンカ組成物からなり、かつ、CaO結晶を50〜92重量％含有することを特徴とする。
このように構成することによって、養生開始から１日後に、4.5N/mm2以上の曲げ強度が発現し、かつ、0.1cm/sec以上の透水係数を確保することができる。
ここで、上記セメント又はセメントを含む粉体混合物は、例えば、50〜100重量％のポルトランドセメントと、50〜0重量％の高炉スラグ粉末及び／又はフライアッシュとからなる（請求項２）。
上記早強型現場打ち透水性コンクリートは、例えば、車道用舗装として好適に用いられる（請求項３）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の早強型現場打ち透水性コンクリートを構成する材料及びその配合割合は、次の通りである。
（１）粗骨材
粗骨材としては、粒径2.5〜20mmの砂利、砕石、及びこれらの混合物や、軽量骨材が挙げられる。
【０００８】
（２）セメント又はセメントを含む粉体混合物
セメントとしては、例えば、普通、早強、中庸熱、低熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメントや、ホワイトセメント、アルミナセメント等が用いられる。
セメントを含む粉体混合物とは、前記セメントに、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉、珪石粉、シリカフューム等から選ばれる１種以上からなる無機質粉末を添加してなるものをいう。無機質粉末の中でも、高炉スラグ粉末またはフライアッシュが好ましい。
なお、セメントを含む粉体混合物中に占めるセメントの割合は、強度発現性の確保のため、50重量％以上とすることが好ましい。
【０００９】
（３）細骨材
細骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、またはこれらの混合物が挙げられる。
細骨材としては、粗骨材の粒径が5mm以上の場合には、粒径5mm未満、好ましくは2.5mm以下、より好ましくは1.0mm以下の粒体が用いられ、粗骨材の粒径が2.5mm以上5mm未満の場合には、粒径2.5mm未満、好ましくは1.5mm以下、より好ましくは0.5mm以下の粒体が用いられる。細骨材の粒径が粗骨材の粒径に近すぎると、粗骨材にモルタルが被覆されにくくなり、好ましくない。
【００１０】
細骨材の添加量は、セメント又はセメントを含む粉体混合物100重量部に対して、0〜140重量部であり、好ましくは40〜130重量部である。細骨材を添加することにより、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140重量部を超えると、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となる。
【００１１】
（４）クリンカ粉砕物
クリンカ粉砕物は、2CaO・SiO2−CaO−間隙物質系クリンカ組成物からなり、かつ、CaO結晶を50〜92重量％含有するものである。
換言すれば、クリンカ粉砕物は、主要鉱物としてCaO結晶と間隙物質とビーライト（2CaO・SiO2）を含むクリンカ組成物を粉砕したものであって、CaO結晶を50〜92重量％含有するものである。
【００１２】
なお、本明細書中において、「2CaO・SiO2−CaO−間隙物質系クリンカ組成物」とは、0.5重量％以上のビーライト（2CaO・SiO2）と、CaO結晶と、間隙物質とを含有し、エーライト（3CaO・SiO2）の含有率が0.5重量％未満のものとして定義される。
【００１３】
クリンカ粉砕物中に含まれるCaO結晶の含有量が、50重量％未満では、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となる。該含有量が92重量％を超えると、粗骨材にペースト又はモルタルが被覆されにくくなり、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となる。
【００１４】
間隙物質は、セメントクリンカ粉砕物中のエーライトやビーライトの間を埋める鉱物に類するものであり、具体的には、2CaO・Fe2O3等のカルシウムフェライト鉱物、3CaO・Al2O3等のカルシウムアルミネート鉱物、あるいは、6CaO・Al2O3・Fe2O3、4CaO・Al2O3・Fe2O3、6CaO・2Al2O3・Fe2O3等のカルシウムアルミノフェライト鉱物である。クリンカ粉砕物中に含まれる間隙物質の含有量は、通常、0.5重量％以上である。
【００１５】
クリンカ粉砕物の添加量は、セメント又はセメントを含む粉体混合物100重量部に対して、3〜15重量部であり、好ましくは4〜12重量部である。添加量が3重量部未満では、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となる。添加量が15重量部を超えると、透水係数が小さくなるとともに、コストが高くなる。
クリンカ粉砕物は、ブレーン比表面積で3,000cm2/g以上のものを使用するのが好ましく、粉砕の手間やコストの点から、4,000〜6,000cm2/gのものを使用するのが特に好ましい。
【００１６】
クリンカ粉砕物の製造方法は、次の通りである。まず、石灰質原料、粘土原料、珪石、スラグ類、石膏などを混合して原料混合物を得た後、ロータリーキルンなどを用いて、1,300〜1,600℃の温度条件下で、目標とするクリンカの鉱物組成が得られるまで、上記原料混合物を充分に焼き締めて焼成し、クリンカ組成物を得る。その後、得られたクリンカ組成物を、所望のブレーン比表面積となるように、粉砕すればよい。
【００１７】
（５）石膏
石膏としては、無水石膏、半水石膏、２水石膏、またはこれらの混合物が挙げられる。中でも、強度発現性の点から、無水石膏を使用するのが好ましい。
石膏の添加量は、セメント又はセメントを含む粉体混合物100重量部に対して、0.1〜5.0重量部であり、好ましくは0.1〜2.0重量部である。
添加量が0.1重量部未満では、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となり、さらに、作業性も悪くなる。添加量が5.0重量部を超えると、透水係数が小さくなるとともに、コストが高くなる。
石膏は、ブレーン比表面積で2,500cm2/g以上のものを使用するのが好ましく、粉砕の手間やコストの点から、3,000〜10,000cm2/gのものを使用するのが特に好ましい。
【００１８】
（６）減水剤
減水剤としては、例えば、アルキルアリルスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、オキシカルボン酸系、ポリカルボン酸系等の各種減水剤（減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤）が挙げられる。中でも、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤は、減水効果が大きいため、好ましい。
減水剤は、１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよく、また、液状又は粉末状のいずれでも使用可能である。
【００１９】
減水剤の添加量は、セメント又はセメントを含む粉体混合物100重量部に対して、0.4〜2.2重量部である。添加量が0.4重量部未満では、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となる。添加量が2.2重量部を超えると、造粒後の粒体同士の結合が起こり、互いに独立した粒体とならず、ペースト又はモルタルの流れ落ちも起こるので、透水係数が小さくなる。
【００２０】
（７）水
水の量は、セメント又はセメントを含む粉体混合物100重量部に対して、16〜29重量部である。水の量が16重量部未満では、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となる。水の量が29重量部を超えると、造粒後の粒体同士の結合が起こり、互いに独立した粒体とならず、ペースト又はモルタルの流れ落ちも起こるので、透水係数が小さくなる。
【００２１】
粗骨材に対するペースト又はモルタルの容積比は、粗骨材100％に対して30〜80％（外割）である。該容積比が30％未満では、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度が得られ難く、車道に用いた場合の早期の交通開放が困難となる。該容積比が80％を超えると、造粒後の粒体同士の結合が起こり、互いに独立した粒体とならず、ペースト又はモルタルの流れ落ちも起こるので、透水係数が小さくなる。
【００２２】
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で混練すれば良い。
混練方法としては、材料を一括してミキサに投入して１分以上混練する方法や、減水剤と水以外の材料をミキサに投入して空練りした後に、減水剤と水を投入して１分以上混練する方法が挙げられる。
コンクリート工場から施工現場までの混練物の運搬は、ダンプトラック、アジテータトラックのいずれを用いて行なっても良い。
【００２３】
施工に際しては、上記混練物を加圧振動機で締め固めて、施工現場に敷きならす。加圧振動機としては、従来からコンクリート舗装に用いられているタンピングランマー、プレートコンパクター、バイブロコンパクター、フィニッシャ等を用いることができる。
敷きならした後、コンクリート舗装表面を養生シートで覆い、１日間養生する。本発明の早強型現場打ち透水性コンクリートでは、材令１日で4.5N/mm2以上の曲げ強度を発現することができる。
コンクリート舗装の厚みは、交通量の多い車道の場合、通常、25〜30cm程度である。コンクリート舗装は、車道の他、歩道、駐車場、河川の護岸等に施工することができる。
【００２４】
なお、本発明においては、目的を損わない範囲で、ペースト又はモルタルに、エチレン・酢酸ビニル系共重合体、アクリル系共重合体等の熱可塑性樹脂を添加することは差し支えない。これらの熱可塑性樹脂を配合することによって、曲げ強度の向上を図ることができる。また、目的を損わない範囲で、ベンガラ等の顔料を添加することも差し支えない。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
［実施例1〜15、比較例1〜11］
１．使用材料
（１）クリンカ粉砕物
石灰石、粘土、珪石、鉄原料、無水石膏を、CaO；94.7重量％、SiO2；2.3重量％、Al2O3；0.7重量％、Fe2O3；0.2重量％、MgO；0.9重量％、SO3；0.1重量％の割合で配合し、CaO結晶；89.7重量％、エーライト；0.2重量％、ビーライト；6.6重量％、間隙物質；2.2重量％の組成になるように、原料混合物を調製した。この原料混合物をロータリーキルンで焼成温度1,300〜1,600℃、滞留時間60〜120分で焼き締めて、クリンカを製造し、得られたクリンカをブレーン比表面積で4,500cm2/gになるように粉砕した。
【００２６】
（２）クリンカ粉砕物以外の材料
以下に示す材料を使用した。
▲１▼セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
▲２▼高炉スラグ；ファインセラメント10A（第一セメント（株）製）
▲３▼高性能減水剤；「マイティ100」（商品名）（花王（株）製）
▲４▼細骨材；市原産細目山砂（粒径2.5mm以下）
▲５▼粗骨材；青梅産砕石６号（粒径5〜13mm）
▲６▼石膏；無水石膏（第一セメント（株）製、ブレーン比表面積4,000cm2/g）
▲７▼水；水道水
【００２７】
２．ポーラスコンクリートの配合及び混練
前記材料を使用し、表１に示す配合にしたがって２軸強制練りミキサ（0.1m3）に一括投入し、４分間混練し、粗骨材に粗骨材以外の材料からなるペースト又はモルタルが被覆された状態の互いに独立した粒体を調製した。
【００２８】
【表１】
0004316087.tif 000002
【００２９】
３．成形
上記各粒体を、50×40×10cmの型枠に投入し、空隙率が15％となるようにプレートコンパクター（MVC-110H；三笠（株）製）で敷設した。敷設後、養生シートでコンクリート舗装表面を覆い、１日間養生して、100×60×15cmの透水性舗装版を作製した。
【００３０】
上記舗装版を切断して、10×10×40cmの供試体を３本作製し、「JIS A 1106（コンクリートの曲げ強度試験方法）」に準じて、曲げ強度を測定した。
また、上記舗装版を切断して、10×10×20cmの供試体を３本作製し、「インターロッキングブロック舗装設計施工要領8-3透水性試験」に準じて、透水係数を測定した。
それらの結果を表２に示す
【００３１】
【表２】
0004316087.tif 000003
【００３２】
【発明の効果】
本発明の早強型現場打ち透水性コンクリートは、材令１日で大きな曲げ強度（4.5N/mm2以上）を発現することができ、かつ、大きな透水係数（0.1cm/sec以上）を有する。したがって、養生期間を従来の２日以上から、１日程度に短縮することができ、車道等に適用した場合、早期に交通開放することができる。