(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを含み、水に反応して硬化する水硬性粉体が、粗骨材(1)と細骨材に混合されて硬化されてなるポーラスコンクリートであって、
水硬性粉体が、５０重量％以上のセメントと、９．７〜１８．１重量％の高炉スラグとを含み、さらにこの水硬性粉体は、０．３〜１５重量％の増粘剤と、０．３〜１．５重量％の高性能減水剤を含み、
増粘剤と高性能減水剤を含む水硬性粉体と細骨材とからなるバインダー(2)の容積が、粗骨材(1)の容積に対して２５〜５５％で、バインダー(2)が硬化して粗骨材(1)を多孔質な状態に結合してなる、空隙率を２０〜３５％、圧縮強度を１５〜３５Ｎ／ｍｍ２とするポーラスコンクリート。
【請求項２】
水硬性粉体が、０．５〜５重量％の増粘剤を含む請求項１に記載するポーラスコンクリート。
【請求項３】
水硬性粉体が、１重量％以下の高性能減水剤を含む請求項１に記載するポーラスコンクリート。
【請求項４】
高性能減水剤が界面活性剤である請求項１に記載するポーラスコンクリート。
【請求項５】
セメントを含み、水に反応して硬化する水硬性粉体と、細骨材と、粗骨材(1)と水をミキサーで混練して生コンクリートとし、この生コンクリートを硬化させるポーラスコンクリートの製造方法であって、
水硬性粉体が、５０重量％以上のセメントと、９．７〜１８．１重量％の高炉スラグとを含み、さらにこの水硬性粉体は、０．３〜１５重量％の増粘剤と、０．３〜１．５重量％の高性能減水剤を含み、
増粘剤と高性能減水剤を含む水硬性粉体と細骨材とからなるバインダー(2)の容積が粗骨材(1)に対して２５〜５５％となるように、バインダー(2)と粗骨材(1)と水をミキサーに投入して混練し、粗骨材(1)の表面をペースト状のバインダー(2)で被覆し、これを型枠に入れて振動を与え、その後、バインダー(2)を硬化させて粗骨材(1)を、空隙率を２０〜３５％、圧縮強度を１５〜３５Ｎ／ｍｍ２とする多孔質な状態で結合するポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項６】
水硬性粉体に、０．５〜５重量部の増粘剤を添加する請求項５に記載するポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項７】
水硬性粉体に、１重量％以下の高性能減水剤を添加する請求項５に記載するポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項８】
高性能減水剤に界面活性剤を使用する請求項５に記載するポーラスコンクリートの製造方法。
【請求項９】
１００重量部の水硬性粉体に、２０〜２５重量部の水を添加する請求項５に記載されるポーラスコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質で水を自由に通過できる隙間を粗骨材の間に設けているポーラスコンクリートとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポーラスコンクリートは、粗骨材を隙間ができる状態で結合して成形される。ポーラスコンクリートは、護岸や河川に敷設されるコンクリートブロックに使用される。このコンクリートブロックは、無数の空隙に、微生物や小さい動物が生息し、さらに植物が繁殖しやすい自然に好ましい環境を実現する。さらに、建物の基礎の上に所定の厚さに敷設される。この基礎は、ポーラスコンクリートの通気性で土台を乾燥状態としてシロアリ等の弊害を防止できる。
【０００３】
このように、ポーラスコンクリートは種々の用途に使用されて、ポーラスでないコンクリートでは実現できない優れた特長を実現する。ただ、ポーラスコンクリートは、粗骨材の間に隙間のない状態ではモルタルを充填できず、粗骨材の間に隙間を設けるので強度が低下して、充分な強度を実現するのが難しい。この弊害を解消するために、生コンクリートに高性能減水剤を添加する技術が開発されている（特開平７−２０６５３７号）。
【０００４】
この公報に記載されるポーラスコンクリートの製造方法は、セメントに高性能減水剤を添加している。高性能減水剤を添加しているセメントは、粗骨材の間に隙間を設けながら強度を向上できる特長がある。高性能減水剤は、界面活性剤、あるいは界面活性剤に種々の添加剤を添加したものである。これを添加しているモルタルは、凹凸がある粗骨材の表面に馴染んで広い面積で密着する。このため、粗骨材とこれを結合するバインダーであるモルタルとの付着強度が向上して、ポーラスコンクリートの強度を向上できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高性能減水剤は界面活性剤を含むので、添加量を多くすると気泡が発生して強度が著しく低下する弊害が発生する。気泡の発生を防止するためには、高性能減水剤の添加量を少なくすればよいが、この添加量を少なくすると、モルタルが粗骨材の凹凸面に馴染まなくなって、粗骨材への付着強度が低下する。高性能減水剤のセメントに対する添加量が１重量％を越えると、ミキサーで混練するときに気泡が発生するようになる。このため、高性能減水剤の添加量は、１重量％以下が好ましい。しかしながら、高性能減水剤の添加量を１重量％に制限すると、強度を好ましい値まで向上できないことがある。
【０００６】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、高性能減水剤の添加量を少なくして、ポーラスコンクリートを多孔質な状態としながら優れた強度にできるポーラスコンクリートとその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のポーラスコンクリートは、水に反応して硬化する水硬性粉体と、粗骨材１と、細骨材の混合体である。このポーラスコンクリートは、大きな粒である粗骨材１を、この間に隙間ができるように、細骨材と水硬性粉体の混合体で結合している。ポーラスコンクリートは、粗骨材１の間に充分な空隙があり、しかも、粗骨材１を充分な強度で結合するために、水硬性粉体に増粘剤と高性能減水剤を添加している。水硬性粉体は、５０重量％以上のセメントと、９．７〜１８．１重量％の高炉スラグとを含む。増粘剤は水硬性粉体に０．３〜１５重量％添加される。高性能減水剤は、水硬性粉体に０．３〜１重量％添加される。さらに、粗骨材１の間に充分な空隙を設けるために、増粘剤と高性能減水剤を含む水硬性粉体と細骨材とからなるバインダー２の容積を、粗骨材１の容積に対して２５〜５５％に制限している。
【０００８】
水硬性粉体に添加される増粘剤は、少ないとポーラスコンクリートを充分な強度にできない。とくに、高性能減水剤の添加量を少なくすると、ポーラスコンクリートを充分な強度にできなくなる。反対に増粘剤が多くなると、生コンクリートの粘土が高くなって、型枠に充填するのに手間がかかる。
【０００９】
高性能減水剤は、ペースト状のバインダー２を粗骨材１の凹凸面に理想的な状態で密着させる。ただ、高性能減水剤を添加するとペースト状バインダーに多数の気泡ができて、強度を低下させる。このため、高性能減水剤の添加量を１重量％以下とする。高性能減水剤には界面活性剤が使用でき、また界面活性剤に他のものを混合しているものが使用できる。
【００１０】
粗骨材１に対するバインダー２の添加量は、多すぎると、粗骨材１の間にバインダー２が充填されて空隙がなくなる。また、バインダー２の添加量が少な過ぎると、バインダー２が粗骨材１を充分に結合できなくなってポーラスコンクリートの強度を低下させる。このため、バインダー２の添加量は粗骨材１の容積に対する比率で２５〜５５％、好ましくは３５〜４５％とする。本明細書においてバインダー２は、増粘剤と高性能減水剤と水硬性粉体と細骨材を含むもので、粗骨材１を結合するものを意味する。
【００１１】
ポーラスコンクリートは、空隙率を２０〜３５％とし、圧縮強度を１５〜３５Ｎ／ｍｍ２とする。
【００１２】
このポーラスコンクリートは、以下のようにして製造される。水に反応して硬化する水硬性粉体と、細骨材と、粗骨材１と水をミキサーで混練して生コンクリートとし、この生コンクリートを硬化して製造される。水硬性粉体には、増粘剤と高性能減水剤が添加される。増粘剤は、水硬性粉体に対して、０．３〜１５重量％、高性能減水剤は、０．３〜１．５重量％添加される。増粘剤と高性能減水剤を添加している水硬性粉体に、さらに細骨材が添加されてなるバインダー２の容積は、粗骨材１に対して２５〜５５％となるようにする。このバインダー２と粗骨材１が、水と共にミキサーに投入され、ミキサーで混練される。この状態で、粗骨材１の表面がペースト状のバインダー２で被覆される。この生コンクリートを型枠に入れて振動を与え、バインダー２を硬化させて粗骨材１を多孔質な状態で結合する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのポーラスコンクリートとその製造方法を例示するものであって、本発明はポーラスコンクリートとその製造方法を下記のものに特定しない。
【００１４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１５】
図１は、ポーラスコンクリートの拡大断面図である。このポーラスコンクリートは、大きな粒の粗骨材１を、その間に隙間ができるようにバインダー２で結合している。バインダー２は、水硬性粉体と細骨材を混合したもので、水硬性粉体が硬化して粗骨材１を多孔質な状態に結合している。さらに、バインダー２の粗骨材１に対する容積比率は２５〜５５％で、このバインダー２が硬化して粗骨材１を多孔質な状態に結合している。
【００１６】
以上のポーラスコンクリートは、以下の工程で製作される。
［水硬性粉体の調製工程］
セメントを含む粉体に、増粘剤と高性能減水剤を添加して水硬性粉体とする。セメントを含む粉体は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム、珪石などの無機粉末を混合している。この水硬性粉体は、５０重量％以上のセメントを含んでいる。セメントを含む粉体に０．３〜１５重量％の増粘剤を添加する。増粘剤には、たとえば「山王鉱業株式会社製のサンモール」を使用する。増粘剤の最適な添加量は０．５〜５重量％である。さらに、セメントを含む粉体に高性能減水剤も添加する。高性能減水剤の添加量は０．３〜１．５重量％とする。高性能減水剤の添加量を多くすると、ペースト状のバインダー２に気泡ができ、これがポルトランドセメントの物性を低下させるので、２重量％よりも多くは添加せず、１．５重量％以下、さらに好ましくは１重量％以下とする。高性能減水剤には、たとえば「花王株式会社製マイティ１００」を使用する。
【００１７】
［生コンクリートの調製工程］
水硬性粉体と、細骨材と、水と粗骨材１をミキサーに入れて撹拌して生コンクリートとする。細骨材の添加量は、１００重量部の水硬性粉体に対して５０〜１５０重量部とする。水硬性粉体と細骨材と粗骨材１の混合比率は、水硬性粉体と細骨材からなるバインダー２の容積が、粗骨材１の容積の２５〜５５％となるように調製する。バインダー２の添加量は、ポーラスコンクリートの空隙率と強度に影響を与える。バインダー２の添加量を多くすると、空隙率が少なくなって強度が増加する。ただ、ポーラスコンクリートの空隙率は、粗骨材１の大きさによっても変化し、粗骨材１に大きい粒径のものを使用すると、バインダー２の添加量が同じであっても、空隙率は大きくなる。したがって、バインダー２の添加量は、要求される強度と空隙率と粗骨材１の大きさを考慮して最適値とする。水の添加量は、１００重量部の水硬性粉体に対して１８〜２５重量部とする。
【００１８】
［型枠に打設する工程］
生コンクリートを型枠に充填し、振動、加圧して粗骨材１の接点をバインダー２で融着して結合する。型枠に入れて養生してセメントを硬化させる。型枠を外してポーラスコンクリートが製作される。
【００１９】
【実施例】
［実施例１］
以下のようにしてポーラスコンクリートを製作する。
［生コンクリートの調製工程］
以下の原料を計量し、これを混合して水硬性粉体とする。
セメント…………５５．８ｋｇ
高炉スラグ………１２．６ｋｇ
増粘剤…………………５４０ｇ
高性能減水剤…………５４０ｇ
増粘剤は「山王鉱業株式会社製のサンモール」、高性能減水剤は「花王株式会社製マイティ１００」を使用する。
【００２０】
以上の水硬性粉体に、細骨材として７２ｋｇの砂を添加して粗骨材１のバインダー２とし、このバインダー２に、１５．９ｋｇの水を添加し、さらに、これに４４２．５ｋｇの粗骨材１を添加し、これをミキサーで混練して生コンクリートとする。粗骨材１には、粒径を５〜１３ｍｍとする６号砕石を使用する。この生コンクリートは、水硬性粉体に対する水の重量比を２３％、バインダー２の粗骨材１に対する容積比を４０％とする。
【００２１】
［型枠に打設する工程］
以上のようにしてミキサーで混練した生コンクリートを型枠に充填し、振動、加圧して粗骨材１の接点をバインダー２で融着して結合する。型枠に入れて養生してセメントを硬化させる。型枠を外してポーラスコンクリートが製作される。
【００２２】
以上の工程で製造されたポーラスコンクリートは、表１に示すように、空隙率を２６．７％として、圧縮強度を２４．８Ｎ／ｍｍ２とする極めて強靭な優れた特性を示す。
【００２３】
【表１】
0003863750.tif 000002
【００２４】
［実施例２〜１０］
混合する材料を表１に示すように変更する以外、実施例１と同じようにしてポーラスコンクリートを製作する。
製作されたポーラスコンクリートは、空隙率が２０．３〜３２．２％であって、圧縮強度を２０．３〜３２．２Ｎ／ｍｍ２と極めて優れた特性を示す。
【００２５】
［比較例１〜６］
混合する材料を表２に示すように、増粘剤を添加しないで高性能減水剤のみを添加する以外、実施例１と同様にしてポーラスコンクリートを試作すると、圧縮強度が３．３〜８．３Ｎ／ｍｍ２と極めて弱くなった。
【００２６】
【表２】
0003863750.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
本発明のポーラスコンクリートとその製造方法は、高性能減水剤の添加量を少なくして、ポーラスコンクリートを多孔質な状態としながら優れた強度にできる特長がある。それは、本発明のポーラスコンクリートとその製造方法が、水に反応して硬化する水硬性粉体と粗骨材と細骨材とを混合して、粗骨材の間に隙間ができるように結合しており、水硬性粉体が５０重量％以上のセメントと、９．７〜１８．１重量％の高炉スラグとを含み、さらに０．３〜１５重量％の増粘剤と０．３〜１．５重量％の高性能減水剤とを添加して、セメントと高炉スラグと増粘剤と高性能減水剤を含む水硬性粉体と細骨材とからなるバインダーの容積を、粗骨材の容積に対して２５〜５５％に制限して、バインダーで粗骨材を多孔質な状態に結合しているからである。本発明は、水硬性粉体に増粘剤を添加することによって、高性能減水剤の添加量を少なくできるので、バインダーに多数の気泡ができるのを有効に防止しながら、粗骨材を充分に結合してポーラスコンクリートを優れた強度にできる。しかも、粗骨材に対するバインダーの添加量を制限することによって、充分な強度を実現しながら、粗骨材の空隙を理想的な多孔質状態にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例にかかるポーラスコンクリートの拡大断面図
【符号の説明】
１…粗骨材
２…バインダー
【図１】
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