(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント100重量部に対し、ポゾラン質微粉末5〜50重量部、粒径2mm以下の細骨材80〜180重量部、減水剤（固形分換算）0.5〜4.0重量部、及び水15〜25重量部を含む配合物の硬化体であって、上記ポゾラン質微粉末がシリカフューム又はシリカダストであり、曲げ強度が10〜50MPaであることを特徴とするコンクリート舗装。
【請求項２】
配合物に、コンクリート舗装中の体積の4％未満となる量の金属繊維及び／又はコンクリート舗装中の体積の10％未満となる量の有機質繊維を含む請求項１記載のコンクリート舗装。
【請求項３】
配合物に、平均粒径3〜20μｍの石英粉を、セメント100重量部に対して50重量部以下含む請求項１又は２に記載のコンクリート舗装。
【請求項４】
配合物に、平均粒度1mm以下のウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレークから選ばれる１種以上の粒子を、セメント100重量部に対して35重量部以下含む請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート舗装。
【請求項５】
配合物に、配合物中の50vol％以下の粗骨材を含む請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート舗装。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速道路や幹線道路などの自動車交通を主とした道路や空港等に使用されるコンクリート舗装に関し、特に、耐摩耗性などの耐久性に優れて寿命が極めて長いコンクリート舗装に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート舗装は高速道路から、生活道路まで、また道路以外では空港、港湾、工場敷地などの重荷重用の舗装からガレージ、通路などの軽荷重用の舗装まで、広い範囲で用いられている。
高速道路や幹線道路などの自動車交通を主とした道路にコンクリート舗装を用いた場合、アスファルト舗装に較べて、路面にわだち掘れが生じにくい、路面が明るいので夜間に長距離を運転するような場合でも運転者の疲労が少ない、などの利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
コンクリート舗装の耐久性は、該舗装内の温度差により発生する応力と通行車両の輪荷重により発生する応力の合計による応力での疲労耐力で評価・設計されている。従来のコンクリート舗装では、大凡200万回で疲労耐力の低減が起こり、やがてひび割れなどが発生して寿命が来るといわれている。ひび割れなどが発生して寿命が来た場合は、新たにコンクリート舗装を構築する必要があるが、この場合、旧コンクリート舗装を除去する必要があり、非常に手間がかかっていた。また、この際生じる旧コンクリート舗装の処分方法も問題であった。
そのため、寿命の極めて長いコンクリート舗装が望まれていた。
【０００４】
また、コンクリート舗装はアスファルト舗装に較べて耐摩耗性に優れるものではあるが、それでもタイヤによる擦り減り作用を受けて徐々に摩耗していく。この場合、許容擦り減り量に達した段階で、アスファルトなどによるオーバーレイで補修を行う必要があり、非常に手間がかかっていた。
そのため、より耐摩耗性に優れるコンクリート舗装が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明においては、従来のコンクリート舗装に較べて、耐摩耗性などの耐久性に優れて寿命が極めて長いコンクリート舗装を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定の材料を組み合わせた配合物の硬化体を舗装として用いることで、上記目的を達成することができるとの知見を得、本発明に到達した。
【０００７】
即ち、本発明は、セメント100重量部に対し、ポゾラン質微粉末5〜50重量部、粒径2mm以下の細骨材80〜180重量部、減水剤（固形分換算）0.5〜4.0重量部、及び水15〜25重量部を含む配合物の硬化体であって、上記ポゾラン質微粉末がシリカフューム又はシリカダストであり、曲げ強度が10〜50MPaであるコンクリート舗装（請求項１）であり、さらに、配合物に、金属繊維及び／又は有機質繊維（請求項２）、平均粒径3〜20μｍの石英粉（請求項３）、平均粒度1mm以下のウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレークから選ばれる１種以上の粒子（請求項４）、粗骨材（請求項５）を含むことが好ましいコンクリート舗装である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径2mm以下の細骨材、減水剤、及び水を含む配合物の硬化体からなるコンクリート舗装である。
セメントの種類は限定するものではなく、普通ポルトランドセメント、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等の各種ポルトランドセメントや高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントを使用することができる。
【０００９】
ポゾラン質微粉末としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。
一般に、シリカフュームやシリカダストでは、その平均粒径は、1.0μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないので本発明のポゾラン質微粉末として好適である。
ポゾラン質微粉末の配合量は、コンクリート舗装の強度と耐摩耗性などの耐久性から、セメント100重量部に対して5〜50重量部が好ましい。ポゾラン質微粉末が少ないと耐摩耗性などの耐久性が低下する。ポゾラン質微粉末の添加量が多くなると単位水量が増大するので耐摩耗性などの耐久性が低下する。
【００１０】
本発明においては粒径2mm以下の細骨材が用いられる。ここで、本発明における細骨材の粒径とは、85％重量累積粒径である。細骨材の粒径が2mmを超えると、コンクリート舗装の強度や耐摩耗性などの耐久性が低下する。
なお、本発明においては、最大粒径が2mm以下の細骨材を用いることが好ましく、最大粒径が1.5mm以下の細骨材を用いることがより好ましい。
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及びこれらの混合物を使用することができる。
細骨材の配合量は、コンクリート舗装の強度と耐摩耗性などの耐久性から、セメント100重量部に対して50〜250重量部が好ましく、80〜180重量部がより好ましい。
【００１１】
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。これらのうち、減水効果の大きな高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。
減水剤の配合量は、コンクリート舗装の強度と耐摩耗性などの耐久性から、セメント100重量部に対して、固形分換算で0.5〜4.0重量部が好ましい。
なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
【００１２】
水量は、セメント100重量部に対して10〜30重量部が好ましく、より好ましくは15〜25重量部である。セメント100重量部に対して、水量が10重量部未満では、混練が困難となる。セメント100重量部に対して、水量が30重量部を超えると強度や耐摩耗性などの耐久性が低下する。
【００１３】
本発明においては、コンクリート舗装の曲げ強度を大幅に高める観点から、前記配合物に金属繊維及び／又は有機質繊維を含ませることが好ましい。
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも鋼繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維は、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30mmのものが好ましい。径が0.01mm未満では繊維自身の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。径が1.0mmを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、曲げ強度を向上させる効果が低下する。長さが30mmを超えると、混練の際ファイバーボールが生じやすくなる。長さが2mm未満では曲げ強度を向上させる効果が低下する。
金属繊維の配合量は、コンクリート舗装中の体積の4％未満が好ましく、より好ましくは3％未満である。金属繊維の含有量が多くなると混練時の作業性等を確保するために単位水量も増大するので、金属繊維の配合量は前記の量が好ましい。
【００１４】
有機質繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維等が挙げられる。有機質繊維は、径0.005〜1.0mm、長さ2〜30mmのものが好ましい。
有機質繊維の配合量は、コンクリート舗装中の体積の10％未満が好ましく、8％未満がより好ましい。
なお、本発明においては、金属繊維と有機質繊維を併用することは差し支えない。
【００１５】
本発明においては、コンクリート舗装の充填密度を高め、耐摩耗性などの耐久性を向上させる観点から、配合物に、平均粒径3〜20μｍ、より好ましくは平均粒径4〜10μｍの石英粉末を含ませることが好ましい。
石英粉末としては、石英や非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ含有粉末等が挙げられる。
石英粉末の配合量は、コンクリート舗装の強度と耐摩耗性などの耐久性から、セメント100重量部に対して50重量部以下が好ましく、20〜35重量部がより好ましい。
【００１６】
本発明においては、コンクリート舗装の靱性を高める観点から、配合物に、平均粒度が1mm以下のウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレークから選ばれる１種以上の粒子を含ませることが好ましい。ここで、粒子の粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライトではその長さ）である。これらの粒子の配合量は、コンクリート舗装の強度と耐摩耗性などの耐久性、さらには靱性等から、セメント100重量部に対して35重量部以下が好ましく、10〜25重量部がより好ましい。なお、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライトにおいては、コンクリート舗装の靱性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が3以上のものを用いるのが好ましい。
【００１７】
本発明においては、前記配合物に、粗骨材を含ませてもかまわない。粗骨材としては、粒径範囲が2.5〜40mmの砂利、砕石、及びこれらの混合物等が挙げられる。
前記の配合物（粗骨材を含まない配合物）の硬化体と粗骨材とでは、耐摩耗性などの性状はほぼ同等であるので、コンクリート舗装のコストの点からは、配合物に、粗骨材を含ませることが好ましい。
粗骨材の配合量は、混練時の作業性やコンクリート舗装の強度等から、配合物中の60vol％以下が好ましく、50vol％以下がより好ましい。
【００１８】
本発明において、配合物の混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、
▲１▼粗骨材を使用しない場合、
1)水、減水剤以外の材料を予め混合しておき（プレミックス）、該プレミックス、水、減水剤をミキサに投入し、混練する。
2)水以外の材料を予め混合しておき（プレミックス、ただし減水剤は粉末タイプのものを使用する）、該プレミックス、水をミキサに投入し、混練する。
3)各材料を、それぞれ個別にミキサに投入し、混練する。
▲２▼粗骨材を使用する場合、
1)水、減水剤、粗骨材以外の材料を予め混合しておき（プレミックス）、該プレミックス、水、減水剤、粗骨材をミキサに投入し、混練する。
2)水、粗骨材以外の材料を予め混合しておき（プレミックス、ただし減水剤は粉末タイプのものを使用する）、該プレミックス、水、粗骨材をミキサに投入し、混練する。
3)各材料を、それぞれ個別にミキサに投入し、混練する。
等の方法が挙げられる。
【００１９】
混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
【００２０】
本発明において、コンクリート舗装の構築方法は、特に限定するものではなく、
▲１▼前記配合物をコンクリート工場から施工現場まで運搬し、打設し、締固めて施工現場に敷設しても良いし（現場打ち）、
▲２▼コンクリート製品工場において、前記配合物からコンクリート舗装版を製造し、該コンクリート舗装版を施工現場に設置しても良い。
【００２１】
前記▲１▼の現場打ちにおいては、コンクリート工場から施工現場までの配合物の運搬は、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っても良い。また、配合物の敷設には、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、フイニッシャー等を用いて、該配合物を締固めて施工現場に敷設する。
敷設後、コンクリート舗装表面を養生シートで覆い、養生すれば、本発明のコンクリート舗装が得られる。
【００２２】
▲２▼のコンクリート舗装版の製造においては、所定の型枠に配合物を投入し、必要に応じて振動成形を行えば良い。養生条件も特に限定するものではなく、蒸気養生等を行えば良い。
【００２３】
本発明のコンクリート舗装は、曲げ強度が10〜50MPaと極めて高いものである。  従来の舗装用途においては、載荷重は最大でも5MPa以下であるので、本発明のコンクリート舗装を従来の舗装用途に適用した場合、疲労による耐久性の低下は問題にはならない。
また、本発明のコンクリート舗装は、耐摩耗性にも極めて優れるものである。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
１．使用材料
以下に示す材料を使用した。
１）セメント        ；低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
２）ポゾラン質微粉末；シリカフューム（平均粒径0.7μｍ）
３）細骨材          ；珪砂４号と珪砂５号の２：１（重量比）混合品
４）金属繊維        ；鋼繊維（直径：0.2mm、長さ：15mm）
５）高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
６）水              ；水道水
７）石英粉（平均粒径7μｍ）
８）繊維状粒子      ；ウォラストナイト（平均長さ0.3mm、長さ／直径の比4）９）粗骨材          ；砕石1505
【００２５】
実施例１
低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム32.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重量部（セメントに対する固形分）、水22重量部を二軸練りミキサに投入し、混練した。該配合物を、100×60×15cmの型枠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、28日間養生して、100×60×15cmのコンクリート舗装版を作製した。該舗装版を切断して、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。その結果、曲げ強度は25ＭＰａであった。
また、別途、舗装試験法覧の３−７−２のラベリング試験方法のスパイクラベリング試験機を用いた方法に記載されている寸法の供試体を作製（供試体の養生は、成形体をシートで覆い、28日間養生した）し、該スパイクラベリング試験機を用いた方法により、耐摩耗性を評価した。その結果、擦り減りは認められなかった。
【００２６】
実施例２
低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム32.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重量部（セメントに対する固形分）、水22重量部、鋼繊維(配合物中の体積の２％)を二軸練りミキサに投入し、混練した。該配合物を、100×60×15cmの型枠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、28日間養生して、100×60×15cmのコンクリート舗装版を作製した。該舗装版を切断して、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。その結果、曲げ強度は47ＭＰａであった。
また、別途、実施例１と同様にして耐摩耗性を評価した。その結果、擦り減りは認められなかった。
【００２７】
実施例３
低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム32.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重量部（セメントに対する固形分）、水22重量部、石英粉30重量部、ウォラストナイト24重量部、鋼繊維(配合物中の体積の２％)を二軸練りミキサに投入し、混練した。該配合物を、100×60×15cmの型枠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、28日間養生して、100×60×15cmのコンクリート舗装版を作製した。該舗装版を切断して、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。その結果、曲げ強度は47ＭＰａであった。
また、別途、実施例１と同様にして耐摩耗性を評価した。その結果、擦り減りは認められなかった。
【００２８】
実施例４
実施例３で使用した配合物と粗骨材の容積比が7:3となるように、各材料を二軸練りミキサに投入し、混練した。該配合物を、100×60×15cmの型枠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、28日間養生して、100×60×15cmのコンクリート舗装版を作製した。該舗装版を切断して、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。その結果、曲げ強度は13ＭＰａであった。
また、別途、実施例１と同様にして耐摩耗性を評価した。その結果、擦り減りは認められなかった。
【００２９】
実施例５
低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム32.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重量部（セメントに対する固形分）、水22重量部、石英粉30重量部、ウォラストナイト24重量部、鋼繊維(配合物中の体積の２％)を二軸練りミキサに投入し、混練した。該配合物を、100×60×15cmの型枠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、20℃で48時間前置きし、90℃で48時間蒸気養生して、100×60×15cmのコンクリート舗装版を作製した。該舗装版を切断して、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。その結果、曲げ強度は48ＭＰａであった。
また、別途、舗装試験法覧の３−７−２のラベリング試験方法のスパイクラベリング試験機を用いた方法に記載されている寸法の供試体を作製（供試体の養生は、成形後、20℃で48時間前置きし、90℃で48時間蒸気養生した）し、該スパイクラベリング試験機を用いた方法により、耐摩耗性を評価した。その結果、擦り減りは認められなかった。
【００３０】
比較例１
従来より用いられている舗装用コンクリートの配合物（単位セメント（普通ポルトランドセメント使用）量320kg/m3、単位水量160kg/m3、細骨材率45％の条件）を二軸練りミキサで調製した。該配合物を、100×60×15cmの型枠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、28日間養生して、100×60×15cmのコンクリート舗装版を作製した。該舗装版を切断して、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。その結果、曲げ強度は5.0ＭＰａであった。
また、別途、実施例１と同様にして耐摩耗性を評価した。その結果、平均摩耗深さは2mm程度であった。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンクリート舗装は、曲げ強度が10〜50MPaと極めて高いものであり、載荷重が最大でも5MPa以下である従来の舗装用途に、本発明のコンクリート舗装を適用した場合、疲労による耐久性の低下は問題にはならない。従って、本発明のコンクリート舗装は、極めて寿命が長いものである。
また、本発明のコンクリート舗装は、耐摩耗性に極めて優れるものであり、オーバーレイでの補修などの維持管理の手間も軽減できるものである。