高強度ポーラスコンクリート組成物および高強度ポーラスコンクリート硬化体
【課題】 本発明は、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上である高強度ポーラスコンクリートを提供する。
【解決手段】 粗骨材、細骨材、水、および、下記の結合材を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、
水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である、高強度ポーラスコンクリート組成物。
結合材：高炉セメント類、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物
【解決手段】 粗骨材、細骨材、水、および、下記の結合材を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、
水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である、高強度ポーラスコンクリート組成物。
結合材：高炉セメント類、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透水係数が高い高強度ポーラスコンクリート組成物と、その硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポーラスコンクリートは、歩道、広場、駐車場などの透水性舗装や、透水性ブロックなどに使用されてきた。そして、透水性コンクリート舗装は、透水性アスファルト舗装と比べ、（i）曲げ強度や圧縮強度が高いため、交通荷重による轍の発生や空隙つぶれが少なく、（ii）保水性が高く雨水の一時貯留性を有しているため、路面の温度上昇を抑える効果に優れ、（iii）供用寿命が数十年と長く、リサイクルが可能なことなどが利点として挙げられる。そして、昨今、温暖化対策や公共構造物の長寿命化が、ますます求められていることから、高透水性かつ高強度という、相反する特性を兼備したポーラスコンクリートは、これらの要望に応えることができる材料として期待されている。
【０００３】
かかる状況を受けて、特許文献１には、透水性コンクリート舗装用結合材および透水性コンクリート舗装が提案されている。
すなわち、該結合材は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径が２ｍｍ以下の細骨材、減水剤、および、水を含むものである。そして、該結合材を用いて製造した舗装版の曲げ強度は５．５ＭＰａで、透水係数は０．７ｃｍ／ｓｅｃである（段落００２６）。これに更に繊維を含む舗装版の曲げ強度は７．０ＭＰａで、透水係数は０．６５ｃｍ／ｓｅｃである（段落００２８）。また、更に繊維状粒子等を含む舗装版の曲げ強度は７．５ＭＰａで、透水係数は０．６３ｃｍ／ｓｅｃである（段落００３０）。
【０００４】
上記のように、該舗装版の透水係数は、０．６３〜０．７ｃｍ／ｓｅｃである。この舗装版では、低下した透水性等の機能を回復するためにおこなうメンテナンスの間隔を長くすることができる。しかしながら、メンテナンス中は道路等を閉鎖する必要があることから、メンテナンスの間隔をより延長することができる透水性舗装が求められていた。
また、曲げ強度を高めるために、繊維を該結合材に混合すると、コンクリートの流動性が低下して、舗装作業に時間がかかり、交通解放が大幅に遅れるという問題もあった。
したがって、透水係数が更に高く、繊維を用いない高強度ポーラスコンクリートが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８１００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、前記メンテナンスの間隔をより延長することができ、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上の高強度ポーラスコンクリート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】
【０００７】
そこで、本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の範囲の比表面積を有する混和材を含み、特定の範囲のモルタル粗骨材空隙比やペースト細骨材空隙比等を有するポーラスコンクリート硬化体は、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上と大きいにもかかわらず、強度が十分に高いことを見い出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］を提供する。
［１］粗骨材、細骨材、水、および、下記の結合材を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、
水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である、高強度ポーラスコンクリート組成物。
結合材：高炉セメント類、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物
［２］前記［１］に記載の高炉セメント類が、ポルトランドセメントクリンカ粉末、副材、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末からなる、高強度ポーラスコンクリート組成物。
［３］前記［２］に記載の高炉セメント類が高炉セメントである、高強度ポーラスコンクリート組成物。
【０００９】
［４］前記［１］〜［３］に記載の高強度ポーラスコンクリート組成物を硬化させてなる、高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［５］透水係数が０．８〜２．０ｃｍ／ｓｅｃである、前記［４］に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［６］曲げ強度が４．５Ｎ／ｍｍ２以上である、前記［４］または［５］に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［７］圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上である、前記［４］〜［６］のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［８］空隙率が１５〜２８％である、前記［４］〜［７］のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上の高強度ポーラスコンクリート硬化体等を提供することができる。
また、該硬化体は、透水性舗装や透水性ブロックとして用いた場合に、低下した透水性などの機能を回復するためにおこなうメンテナンスの間隔を、大幅に延長することができる。
さらに、該硬化体は、都市型集中豪雨にも、十分、対応することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、上記のとおり、結合材、粗骨材、細骨材、および、水を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である高強度ポーラスコンクリート組成物（以下「組成物」という。）と、これが硬化してなる高強度ポーラスコンクリート硬化体（以下「硬化体」という。）である。
以下に、本発明について詳細に説明する。なお、％は特に示さない限り、質量％である。
【００１２】
結合材
結合材は、（Ａ）高炉セメント類、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、（Ｃ）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物である。なお、以下、ポゾラン質微粉末、および／または、無水石膏を「混和材」という。
次に、前記（Ａ）〜（Ｃ）の各成分について説明する。
【００１３】
（Ａ）高炉セメント類
本発明で用いる高炉セメント類として、少なくとも、（Ａ１）高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および、（Ａ３）副材を含む混合物や、高炉セメント（Ａ種、Ｂ種およびＣ種）などが挙げられる。
以下に、前記（Ａ１）〜（Ａ３）の各成分について説明する。
【００１４】
（Ａ１）高炉スラグ粉末
前記高炉スラグ粉末は、高炉セメントに由来する高炉スラグ粉末のほか、高炉セメントに由来しない、コンクリートの機能向上等を目的に別途添加する高炉スラグ粉末も含む。該混和材には、ＪＩＳ Ａ ６２０６に規定するコンクリート用高炉スラグ微粉末のほか、更にこれらの微粉末を粉砕したものが含まれる。
該高炉スラグ粉末の粉末度は、好ましくは、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは、４０００〜１００００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満では潜在水硬性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると、粉砕の手間が増大してコスト高になる。
なお、前記高炉スラグ粉末を含め、本発明で用いる粉末を調製するための粉砕手段として、ボールミルやロッドミルなどが使用できる。
【００１５】
（Ａ２）セメントクリンカ粉末
本発明で用いるセメントクリンカ粉末として、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、および、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントのクリンカ粉末、および、普通エコセメントのクリンカ粉末から選ばれる、少なくとも１種以上が挙げられる。
また、前記セメントクリンカ粉末は、部分的に水和したものも含む。部分的に水和したセメントクリンカを含む結合材は、組成物の流動性が向上するため好ましい。この部分水和の程度は、強熱減量で示せば０．５〜５．０％である。この部分水和は、例えば、セメントクリンカ粉末や、高炉セメントなどのセメント粉末に、水を添加して撹拌し混合するか、または、これらの粉末を相対湿度８０％以上の雰囲気下に１週間以上保持する等により行われる。
【００１６】
また、セメントクリンカ粉末のブレーン比表面積は、好ましくは、３０００〜５０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは、３１００〜４８００ｃｍ２／ｇである。
該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が低く、５０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕に手間がかかりコスト高になる。
前記ポルトランドセメントクリンカ粉末は、好ましくは、Ｃ３Ｓを４５〜８０％、および、Ｃ３Ａを４〜２０％含むものであり、より好ましくは、Ｃ３Ｓを５０〜７５質量％、および、Ｃ３Ａを５〜１５％含むものである。Ｃ３Ｓの含有率が４５〜８０質量％、および、Ｃ３Ａの含有率が４〜２０質量％の範囲を外れると、組成物の強度発現性が低下する場合がある。
【００１７】
（Ａ３）副材
本発明において、副材とは、二水石膏、半水石膏、および、石灰石粉末から選ばれる、少なくとも１種以上である。
ここで、前記石膏として、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、および、半水石膏から選ばれる、少なくとも１種以上が挙げられる。
該石膏のブレーン比表面積は、好ましくは、２０００〜１００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは２５００〜８０００ｃｍ２／ｇである。該値が２０００〜１００００ｃｍ２／ｇの範囲において、組成物の流動性や強度発現性が高くなる傾向がある。
また、前記石灰石粉末は、組成物の流動性や強度発現性を向上させる効果があり、該効果を有効に発揮するためには、石灰石粉末のブレーン比表面積は、好ましくは、２５００〜１００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは、３０００〜１００００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは、４０００〜９０００ｃｍ２／ｇである。
【００１８】
前記高炉セメント類の中でも、高炉セメントが好ましく、高炉セメントＡ種またはＢ種がより好ましく、強熱減量が１．０％以上（より好ましくは１．３％以上、さらに好ましくは１．５％以上）の高炉セメントがさらに好ましく、強熱減量が１．０％以上（より好ましくは１．３％以上、さらに好ましくは１．５％以上）の高炉セメントＡ種またはＢ種が特に好ましい。
【００１９】
（Ｂ）ポゾラン質微粉末
ポゾラン質微粉末は、単独では水硬性はないが、水酸化カルシウムがあれば、水中で反応して不溶性のゲルを生成し硬化する物質である。
そして、本発明で用いるポゾラン質微粉末として、例えば、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、沈降性シリカなどが挙げられる。これらの中でも、シリカフュームやシリカダストは、その平均粒径が１μｍ以下であって粉砕する必要がないため好適である。
また、該ポゾラン質微粉末のＢＥＴ比表面積は、通常、１５〜２５ｍ２／ｇであり、好ましくは１７〜２３ｍ２／ｇ、より好ましくは１８〜２２ｍ２／ｇである。該比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇの範囲を外れると、透水係数が減少するほか、組成物の打設時の作業性が低下する場合がある。
【００２０】
（Ｃ）無水石膏
本発明で用いる無水石膏は、天然無水石膏のほか、石膏ボードなどの石膏廃材を加熱処理して得られる再生無水石膏が挙げられる。
また、無水石膏の粉末度は、通常、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇであり、好ましくは４０００〜１００００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満では、硬化体の強度発現性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると、粉砕の手間が増大してコスト高になる。
【００２１】
結合材中の各成分の含有率
本発明に用いる結合材は、上記のとおり、（Ａ１）高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、（Ａ３）副材、（Ｂ）ポゾラン質微粉末、および、（Ｃ）無水石膏の各成分からなり、前記各成分の含有率は以下のとおりである。
（Ａ１）成分の含有率は、４〜４０％が好ましく、６〜３０％がより好ましい。該含有率が４〜４０％の範囲にあれば、硬化体の長期強度発現性と耐久性が向上する。
（Ａ２）成分の含有率は、４０〜９０％が好ましく、５０〜８０％がより好ましい。該含有率が４０〜９０％の範囲にあれば、硬化体の強度発現性が向上する。
（Ａ３）成分の含有率は、７％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。該含有率が７％を超えると、その分、他の成分が少なくなり、組成物の長期強度発現性が低下する場合がある。
（Ｂ）成分の含有率は、１〜３０％が好ましく、２〜２０％がより好ましい。該含有率が１〜３０％の範囲で、硬化体の耐久性が向上する。
（Ｃ）成分の含有率は、１〜２０％が好ましく、３〜１８％がより好ましい。該含有率が１〜２０％の範囲で、硬化体の強度発現性が向上する。
【００２２】
粗骨材、細骨材および水
本発明で用いる粗骨材は、特に限定されず、例えば、砂利、砕石、スラグ粗骨材、軽量粗骨材など、または、これらの混合物が挙げられる。
また、細骨材は、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、軽量細骨材など、または、これらの混合物が挙げられる
これらの粗骨材や細骨材は、天然骨材のほか再生骨材も用いることができる。
【００２３】
本発明で用いる水も、特に限定されず、水道水やスラッジ水などを用いることができる。また、水結合材比（Ｗ／ｂ：１００×水の質量／結合材の質量）は、通常、１０〜２０％であり、好ましくは１２〜１８％である。水結合材比が１０％未満では、セメントの水和に必要な水が不足して硬化が不十分になるおそれがある。また、該比が２０％を超えると、モルタルによって硬化体中の空隙が埋められて、空隙率が低下するとともに、硬化体の強度が低下する。
また、前記組成物の水結合材比を低くしつつ、所定の流動性を得るために、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などから選ばれる、少なくとも１種以上を用いることができる。これらの減水剤として、リグニンスルホン酸塩系、ナフタレンスルホン酸塩系、メラミンスルホン酸塩系、および、ポリカルボン酸塩系のものが挙げられる。
なお、本発明の組成物は、他に、収縮低減剤、ＡＥ剤、膨張材、顔料、石炭灰などの混和剤（材）を含んでもよい。
【００２４】
モルタル粗骨材空隙比
モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ）は、配合特性を表す指標の一つであって、粗骨材を締め固めた状態における粗骨材間の空隙量に対する、モルタルの体積の比を表し、以下の（１）式により算出することができる。
【００２５】
【数１】
（式中、ｍは単位モルタル体積（ｍ３）を表し、Ｖｇはコンクリート１ｍ３中の粗骨材の実績率から算出される空隙の体積（ｍ３）を表し、ｇは単位粗骨材体積（ｍ３）を表し、Ｇｇは粗骨材の実積率（％）を表す。）
本発明の組成物のモルタル粗骨材空隙比は、通常、０．３５〜０．９５であり、好ましくは、０．４０〜０．９０であり、より好ましくは、０．４５〜０．８５である。該比が０．３５未満では、硬化体の空隙率が高すぎて、十分な強度を得ることができない場合があり、０．９５を超えると、硬化体の空隙率が低すぎて、所定の透水性を得ることができない場合がある。
【００２６】
ペースト細骨材空隙比
ペースト細骨材空隙比（Ｋｐ）も、配合特性を表す指標の一つであって、細骨材を締め固めた状態における細骨材間の空隙量に対する、セメントペーストの体積の比を表し、以下の（２）式により算出することができる。
【００２７】
【数２】
（式中、ｐは単位ペースト体積（ｍ３）を表し、Ｖｓはコンクリート１ｍ３中の細骨材の実績率から算出される空隙の体積（ｍ３）を表し、ｓは単位細骨材体積（ｍ３）を表し、Ｇｓは細骨材の実積率（％）を表す。）
本発明の組成物のペースト細骨材空隙比は、通常、１．０以上であり、好ましくは、１．０〜９．０であり、より好ましくは、２．０〜８．０である。該比が１．０未満では、強度発現性が低下し、打設時の作業性も低下する。なお、該比が９．０を超えると、実積率を確保し難く、透水係数が低下するおそれがある。
【００２８】
高強度ポーラスコンクリート硬化体
（１）硬化体の透水係数、空隙率、曲げ強度、および、圧縮強度
硬化体の透水係数は、好ましくは、０．８〜２．０ｃｍ／ｓｅｃであり、より好ましくは、１．０〜１．８ｃｍ／ｓｅｃである。該係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ未満では、透水性が十分でなく、２．０ｃｍ／ｓｅｃを超えると、強度が低下する場合がある。
【００２９】
また、硬化体の空隙率は、好ましくは、１５〜２８％であり、より好ましくは、１８〜２５％である。一般に、空隙率と透水係数の間には相関があり、前記透水係数を得るためには、硬化体の空隙率は、１５〜２８％の範囲が好ましい。
ここで、空隙率の算出方法を、以下の（i）〜（iv)に示す。
（i）内径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの鋼製型枠に、組成物を所定の質量（Ｗｔｐ）投入し、その上に所定の質量（例えば、４ｋｇ）のおもりを載置して振動台に乗せ、振動を加えて締め固める。
（ii）該組成物が硬化した後に脱型し、取り出した硬化体の直径と高さを測定して、硬化体のかさ体積（Ｖｔｐ）を求める。
（iii）配合に基づき、空気が全くないものとして計算した硬化体の理論体積質量（Ｔｃ）を計算して求める。
（iv)下記（３）式に、上で求めた数値を代入して、空隙率（Ｖｖｔ）を算出する。
【００３０】
【数３】
（式中、Ｖｖｔは空隙率（％）を表し、Ｗｔｐは測定に用いた組成物の質量（ｋｇ）を表し、Ｖｔｐは硬化体のかさ体積（ｍ３）を表し、Ｔｃは硬化体の理論体積質量（ｋｇ／ｍ３）を表す。）
【００３１】
硬化体の曲げ強度は、好ましくは、４．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは、５．０Ｎ／ｍｍ２以上である。該強度が４．５Ｎ／ｍｍ２未満では、軽交通用車道に要求される曲げ強度の基準値（４．５Ｎ／ｍｍ２）を満たさない。
また、硬化体の圧縮強度は、好ましくは、２０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは、２２Ｎ／ｍｍ２以上である。該強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上であれば、軽交通用車道に要求される圧縮強度（１６Ｎ／ｍｍ２以上）を十分に満たすことができる。
【００３２】
（２）硬化体の製造方法
硬化体は、配合物を二軸強制練りミキサーなどで混練した後、該混練物（組成物）を型枠に投入し、敷均し機や加圧振動機などにより締め固めて、製造することができる。なお、透水性舗装のように、早期の強度発現が必要な硬化体の場合は、必要に応じて、加熱養生や蒸気養生などを施してもよい。また、長期に渡る強度発現が必要な場合は、必要に応じて、密閉養生や水中養生などを施してもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
１．使用材料
（１）ＢＥＴ比表面積２０ｍ２／ｇのシリカフューム（ＳＦ１）
（２）ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの天然無水石膏
（３）ＢＥＴ比表面積１０ｍ２／ｇ（平均粒径０．７μｍ）のシリカフューム（ＳＦ２）
（４）高炉セメントＢ種
強熱減量１．１％、太平洋セメント社製。
以下の成分および組成からなるセメントである。
（i）ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末：４０％
（ii）ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇの普通ポルトランドセメントクリンカ粉砕物：５６％
（iii）ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの二水・半水石膏：２．２％（ＳＯ３換算）。ただし、二水石膏／半水石膏＝１／１（質量比：ＳＯ３換算）
【００３４】
（５）普通ポルトランドセメント
太平洋セメント社製。
以下の成分および組成からなるセメントである。
（ｉ）ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇの普通ポルトランドセメントクリンカ粉砕物：９８％
（ii）ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの二水・半水石膏：２％（ＳＯ３換算）。
ただし、二水石膏／半水石膏＝１／１（質量比：ＳＯ３換算）
ちなみに、該セメントの鉱物組成は、Ｃ３Ｓが６３質量％、Ｃ２Ｓが１１質量％、Ｃ３Ａが９質量％、Ｃ４ＡＦが９質量％である。
（６）細骨材
静岡県掛川市産の山砂
（７）粗骨材
茨城県桜川市産の硬質砂岩砕石１３０５
（８）高性能ＡＥ減水剤
商品名：レオビルドＳＰ８ＨＶＳ
Ｘ２（ＢＡＳＦポゾリス社製）
【００３５】
２．透水係数等の試験方法
表１に示す結合材の配合と、表２に示すコンクリートの配合に従って調合した配合物を、二軸強制練りミキサーで混練して、組成物（フレッシュコンクリート）を調製した。
次に、前記調製した組成物を用い、透水係数、材齢２８日における曲げ強度、および、材齢２８日における圧縮強度を、それぞれ、ＪＣＩ−ＳＰＯ３、ＪＩＳ Ａ １１０６、および、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じて測定した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
３．空隙率の算出
内径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの鋼製型枠に、前記調製した組成物２．６ｋｇを投入し、その上に４ｋｇのおもりを載置して、振動台に乗せ、振動数３０００ｒｐｍで、６０秒間、振動を加えて締め固めた。次に、該組成物が硬化した後に脱型し、取り出した硬化体の直径と高さを測定して、硬化体のかさ体積を求めた。さらに、表１および表２の配合に基づき、空気が全くないものとして、硬化体の理論体積質量を算出した。さらに、前記組成物の質量（２．６ｋｇ）、硬化体のかさ体積、および、硬化体の理論体積質量を、前記（３）式に代入して空隙率を算出した。
以上の全ての結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
透水係数と空隙率について
表３に示すように、結合材が、シリカフュームのみの混和材および普通ポルトランドセメントからなる比較例１〜３では、透水係数が０．４０〜０．６５ｃｍ/ｓｅｃといずれも低い。
これに対して、結合材が、高炉セメントＢ種と普通ポルトランドセメントとの混合物、シリカフューム、および、無水石膏からなる実施例１および２では、透水係数が、それぞれ１．２８ｃｍ/ｓｅｃおよび１．２６ｃｍ/ｓｅｃであり、いずれも、本発明において目標とする透水係数０．８ｃｍ/ｓｅｃを十分に満たすことができ、空隙率も２５．０％と高い。
【００４１】
曲げ強度と圧縮強度について
表３に示すように、実施例１および２において、曲げ強度が、それぞれ４．６０Ｎ/ｍｍ２および４．５２Ｎ/ｍｍ２、圧縮強度が、それぞれ２５．２Ｎ/ｍｍ２および２０．４Ｎ/ｍｍ２であり、いずれも、軽交通用車道に要求される、曲げ強度４．５Ｎ/ｍｍ２、および、圧縮強度１６Ｎ/ｍｍ２よりも高い。
【００４２】
４．メンテナンス間隔の評価
表２の実施例１および比較例３のポーラスコンクリート（透水係数測定用の硬化体）のメンテナンス間隔の評価を、下記方法により行った。
（i）硬化体（１００×１００×２００ｍｍ）の測定面（２００ｃｍ２）に対して、１５０ｇの石灰粉（粒径１００μｍ以下、土や細かい砂を模擬したもの）を均一に広げ、その上に水を１５００ｃｍ３流した。
（ii）前記（i）の操作を、合計で１０回繰り返した。
（iii）前記１０回繰り返した後の硬化体の透水係数を、ＪＣＩ−ＳＰＯ３に準じて測定した。
その結果、実施例１のポーラスコンクリートでは、透水係数は０．８０ｃｍ/ｓｅｃであり、十分な透水性を維持していた。一方、比較例３のポーラスコンクリートでは、透水係数は０．０８ｃｍ/ｓｅｃであり、透水性が大きく低下した。
【００４３】
上記の結果から、本発明の高強度ポーラスコンクリート硬化体は、透水性舗装や透水性ブロックとして用いた場合に、メンテナンス間隔を大幅に延長できることがわかる。また、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上と高く、都市型集中豪雨に対しても、十分、対応することができる。
さらに、本発明の高強度ポーラスコンクリート硬化体は、軽交通用車道に使用でき、交通荷重による轍の発生や空隙つぶれがより少なく、供用年数が更に延長できるものと期待される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の高強度ポーラスコンクリート硬化体は、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上であるため、透水性舗装や透水性ブロックとして有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透水係数が高い高強度ポーラスコンクリート組成物と、その硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポーラスコンクリートは、歩道、広場、駐車場などの透水性舗装や、透水性ブロックなどに使用されてきた。そして、透水性コンクリート舗装は、透水性アスファルト舗装と比べ、（i）曲げ強度や圧縮強度が高いため、交通荷重による轍の発生や空隙つぶれが少なく、（ii）保水性が高く雨水の一時貯留性を有しているため、路面の温度上昇を抑える効果に優れ、（iii）供用寿命が数十年と長く、リサイクルが可能なことなどが利点として挙げられる。そして、昨今、温暖化対策や公共構造物の長寿命化が、ますます求められていることから、高透水性かつ高強度という、相反する特性を兼備したポーラスコンクリートは、これらの要望に応えることができる材料として期待されている。
【０００３】
かかる状況を受けて、特許文献１には、透水性コンクリート舗装用結合材および透水性コンクリート舗装が提案されている。
すなわち、該結合材は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径が２ｍｍ以下の細骨材、減水剤、および、水を含むものである。そして、該結合材を用いて製造した舗装版の曲げ強度は５．５ＭＰａで、透水係数は０．７ｃｍ／ｓｅｃである（段落００２６）。これに更に繊維を含む舗装版の曲げ強度は７．０ＭＰａで、透水係数は０．６５ｃｍ／ｓｅｃである（段落００２８）。また、更に繊維状粒子等を含む舗装版の曲げ強度は７．５ＭＰａで、透水係数は０．６３ｃｍ／ｓｅｃである（段落００３０）。
【０００４】
上記のように、該舗装版の透水係数は、０．６３〜０．７ｃｍ／ｓｅｃである。この舗装版では、低下した透水性等の機能を回復するためにおこなうメンテナンスの間隔を長くすることができる。しかしながら、メンテナンス中は道路等を閉鎖する必要があることから、メンテナンスの間隔をより延長することができる透水性舗装が求められていた。
また、曲げ強度を高めるために、繊維を該結合材に混合すると、コンクリートの流動性が低下して、舗装作業に時間がかかり、交通解放が大幅に遅れるという問題もあった。
したがって、透水係数が更に高く、繊維を用いない高強度ポーラスコンクリートが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８１００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、前記メンテナンスの間隔をより延長することができ、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上の高強度ポーラスコンクリート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】
【０００７】
そこで、本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の範囲の比表面積を有する混和材を含み、特定の範囲のモルタル粗骨材空隙比やペースト細骨材空隙比等を有するポーラスコンクリート硬化体は、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上と大きいにもかかわらず、強度が十分に高いことを見い出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］を提供する。
［１］粗骨材、細骨材、水、および、下記の結合材を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、
水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である、高強度ポーラスコンクリート組成物。
結合材：高炉セメント類、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物
［２］前記［１］に記載の高炉セメント類が、ポルトランドセメントクリンカ粉末、副材、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末からなる、高強度ポーラスコンクリート組成物。
［３］前記［２］に記載の高炉セメント類が高炉セメントである、高強度ポーラスコンクリート組成物。
【０００９】
［４］前記［１］〜［３］に記載の高強度ポーラスコンクリート組成物を硬化させてなる、高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［５］透水係数が０．８〜２．０ｃｍ／ｓｅｃである、前記［４］に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［６］曲げ強度が４．５Ｎ／ｍｍ２以上である、前記［４］または［５］に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［７］圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上である、前記［４］〜［６］のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
［８］空隙率が１５〜２８％である、前記［４］〜［７］のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上の高強度ポーラスコンクリート硬化体等を提供することができる。
また、該硬化体は、透水性舗装や透水性ブロックとして用いた場合に、低下した透水性などの機能を回復するためにおこなうメンテナンスの間隔を、大幅に延長することができる。
さらに、該硬化体は、都市型集中豪雨にも、十分、対応することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、上記のとおり、結合材、粗骨材、細骨材、および、水を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である高強度ポーラスコンクリート組成物（以下「組成物」という。）と、これが硬化してなる高強度ポーラスコンクリート硬化体（以下「硬化体」という。）である。
以下に、本発明について詳細に説明する。なお、％は特に示さない限り、質量％である。
【００１２】
結合材
結合材は、（Ａ）高炉セメント類、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、（Ｃ）ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物である。なお、以下、ポゾラン質微粉末、および／または、無水石膏を「混和材」という。
次に、前記（Ａ）〜（Ｃ）の各成分について説明する。
【００１３】
（Ａ）高炉セメント類
本発明で用いる高炉セメント類として、少なくとも、（Ａ１）高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、および、（Ａ３）副材を含む混合物や、高炉セメント（Ａ種、Ｂ種およびＣ種）などが挙げられる。
以下に、前記（Ａ１）〜（Ａ３）の各成分について説明する。
【００１４】
（Ａ１）高炉スラグ粉末
前記高炉スラグ粉末は、高炉セメントに由来する高炉スラグ粉末のほか、高炉セメントに由来しない、コンクリートの機能向上等を目的に別途添加する高炉スラグ粉末も含む。該混和材には、ＪＩＳ Ａ ６２０６に規定するコンクリート用高炉スラグ微粉末のほか、更にこれらの微粉末を粉砕したものが含まれる。
該高炉スラグ粉末の粉末度は、好ましくは、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは、４０００〜１００００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満では潜在水硬性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると、粉砕の手間が増大してコスト高になる。
なお、前記高炉スラグ粉末を含め、本発明で用いる粉末を調製するための粉砕手段として、ボールミルやロッドミルなどが使用できる。
【００１５】
（Ａ２）セメントクリンカ粉末
本発明で用いるセメントクリンカ粉末として、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、および、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントのクリンカ粉末、および、普通エコセメントのクリンカ粉末から選ばれる、少なくとも１種以上が挙げられる。
また、前記セメントクリンカ粉末は、部分的に水和したものも含む。部分的に水和したセメントクリンカを含む結合材は、組成物の流動性が向上するため好ましい。この部分水和の程度は、強熱減量で示せば０．５〜５．０％である。この部分水和は、例えば、セメントクリンカ粉末や、高炉セメントなどのセメント粉末に、水を添加して撹拌し混合するか、または、これらの粉末を相対湿度８０％以上の雰囲気下に１週間以上保持する等により行われる。
【００１６】
また、セメントクリンカ粉末のブレーン比表面積は、好ましくは、３０００〜５０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは、３１００〜４８００ｃｍ２／ｇである。
該値が３０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が低く、５０００ｃｍ２／ｇを超えると粉砕に手間がかかりコスト高になる。
前記ポルトランドセメントクリンカ粉末は、好ましくは、Ｃ３Ｓを４５〜８０％、および、Ｃ３Ａを４〜２０％含むものであり、より好ましくは、Ｃ３Ｓを５０〜７５質量％、および、Ｃ３Ａを５〜１５％含むものである。Ｃ３Ｓの含有率が４５〜８０質量％、および、Ｃ３Ａの含有率が４〜２０質量％の範囲を外れると、組成物の強度発現性が低下する場合がある。
【００１７】
（Ａ３）副材
本発明において、副材とは、二水石膏、半水石膏、および、石灰石粉末から選ばれる、少なくとも１種以上である。
ここで、前記石膏として、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、および、半水石膏から選ばれる、少なくとも１種以上が挙げられる。
該石膏のブレーン比表面積は、好ましくは、２０００〜１００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは２５００〜８０００ｃｍ２／ｇである。該値が２０００〜１００００ｃｍ２／ｇの範囲において、組成物の流動性や強度発現性が高くなる傾向がある。
また、前記石灰石粉末は、組成物の流動性や強度発現性を向上させる効果があり、該効果を有効に発揮するためには、石灰石粉末のブレーン比表面積は、好ましくは、２５００〜１００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは、３０００〜１００００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは、４０００〜９０００ｃｍ２／ｇである。
【００１８】
前記高炉セメント類の中でも、高炉セメントが好ましく、高炉セメントＡ種またはＢ種がより好ましく、強熱減量が１．０％以上（より好ましくは１．３％以上、さらに好ましくは１．５％以上）の高炉セメントがさらに好ましく、強熱減量が１．０％以上（より好ましくは１．３％以上、さらに好ましくは１．５％以上）の高炉セメントＡ種またはＢ種が特に好ましい。
【００１９】
（Ｂ）ポゾラン質微粉末
ポゾラン質微粉末は、単独では水硬性はないが、水酸化カルシウムがあれば、水中で反応して不溶性のゲルを生成し硬化する物質である。
そして、本発明で用いるポゾラン質微粉末として、例えば、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、沈降性シリカなどが挙げられる。これらの中でも、シリカフュームやシリカダストは、その平均粒径が１μｍ以下であって粉砕する必要がないため好適である。
また、該ポゾラン質微粉末のＢＥＴ比表面積は、通常、１５〜２５ｍ２／ｇであり、好ましくは１７〜２３ｍ２／ｇ、より好ましくは１８〜２２ｍ２／ｇである。該比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇの範囲を外れると、透水係数が減少するほか、組成物の打設時の作業性が低下する場合がある。
【００２０】
（Ｃ）無水石膏
本発明で用いる無水石膏は、天然無水石膏のほか、石膏ボードなどの石膏廃材を加熱処理して得られる再生無水石膏が挙げられる。
また、無水石膏の粉末度は、通常、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇであり、好ましくは４０００〜１００００ｃｍ２／ｇである。該比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ未満では、硬化体の強度発現性が低く、１２０００ｃｍ２／ｇを超えると、粉砕の手間が増大してコスト高になる。
【００２１】
結合材中の各成分の含有率
本発明に用いる結合材は、上記のとおり、（Ａ１）高炉スラグ粉末、（Ａ２）セメントクリンカ粉末、（Ａ３）副材、（Ｂ）ポゾラン質微粉末、および、（Ｃ）無水石膏の各成分からなり、前記各成分の含有率は以下のとおりである。
（Ａ１）成分の含有率は、４〜４０％が好ましく、６〜３０％がより好ましい。該含有率が４〜４０％の範囲にあれば、硬化体の長期強度発現性と耐久性が向上する。
（Ａ２）成分の含有率は、４０〜９０％が好ましく、５０〜８０％がより好ましい。該含有率が４０〜９０％の範囲にあれば、硬化体の強度発現性が向上する。
（Ａ３）成分の含有率は、７％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。該含有率が７％を超えると、その分、他の成分が少なくなり、組成物の長期強度発現性が低下する場合がある。
（Ｂ）成分の含有率は、１〜３０％が好ましく、２〜２０％がより好ましい。該含有率が１〜３０％の範囲で、硬化体の耐久性が向上する。
（Ｃ）成分の含有率は、１〜２０％が好ましく、３〜１８％がより好ましい。該含有率が１〜２０％の範囲で、硬化体の強度発現性が向上する。
【００２２】
粗骨材、細骨材および水
本発明で用いる粗骨材は、特に限定されず、例えば、砂利、砕石、スラグ粗骨材、軽量粗骨材など、または、これらの混合物が挙げられる。
また、細骨材は、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、軽量細骨材など、または、これらの混合物が挙げられる
これらの粗骨材や細骨材は、天然骨材のほか再生骨材も用いることができる。
【００２３】
本発明で用いる水も、特に限定されず、水道水やスラッジ水などを用いることができる。また、水結合材比（Ｗ／ｂ：１００×水の質量／結合材の質量）は、通常、１０〜２０％であり、好ましくは１２〜１８％である。水結合材比が１０％未満では、セメントの水和に必要な水が不足して硬化が不十分になるおそれがある。また、該比が２０％を超えると、モルタルによって硬化体中の空隙が埋められて、空隙率が低下するとともに、硬化体の強度が低下する。
また、前記組成物の水結合材比を低くしつつ、所定の流動性を得るために、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などから選ばれる、少なくとも１種以上を用いることができる。これらの減水剤として、リグニンスルホン酸塩系、ナフタレンスルホン酸塩系、メラミンスルホン酸塩系、および、ポリカルボン酸塩系のものが挙げられる。
なお、本発明の組成物は、他に、収縮低減剤、ＡＥ剤、膨張材、顔料、石炭灰などの混和剤（材）を含んでもよい。
【００２４】
モルタル粗骨材空隙比
モルタル粗骨材空隙比（Ｋｍ）は、配合特性を表す指標の一つであって、粗骨材を締め固めた状態における粗骨材間の空隙量に対する、モルタルの体積の比を表し、以下の（１）式により算出することができる。
【００２５】
【数１】
（式中、ｍは単位モルタル体積（ｍ３）を表し、Ｖｇはコンクリート１ｍ３中の粗骨材の実績率から算出される空隙の体積（ｍ３）を表し、ｇは単位粗骨材体積（ｍ３）を表し、Ｇｇは粗骨材の実積率（％）を表す。）
本発明の組成物のモルタル粗骨材空隙比は、通常、０．３５〜０．９５であり、好ましくは、０．４０〜０．９０であり、より好ましくは、０．４５〜０．８５である。該比が０．３５未満では、硬化体の空隙率が高すぎて、十分な強度を得ることができない場合があり、０．９５を超えると、硬化体の空隙率が低すぎて、所定の透水性を得ることができない場合がある。
【００２６】
ペースト細骨材空隙比
ペースト細骨材空隙比（Ｋｐ）も、配合特性を表す指標の一つであって、細骨材を締め固めた状態における細骨材間の空隙量に対する、セメントペーストの体積の比を表し、以下の（２）式により算出することができる。
【００２７】
【数２】
（式中、ｐは単位ペースト体積（ｍ３）を表し、Ｖｓはコンクリート１ｍ３中の細骨材の実績率から算出される空隙の体積（ｍ３）を表し、ｓは単位細骨材体積（ｍ３）を表し、Ｇｓは細骨材の実積率（％）を表す。）
本発明の組成物のペースト細骨材空隙比は、通常、１．０以上であり、好ましくは、１．０〜９．０であり、より好ましくは、２．０〜８．０である。該比が１．０未満では、強度発現性が低下し、打設時の作業性も低下する。なお、該比が９．０を超えると、実積率を確保し難く、透水係数が低下するおそれがある。
【００２８】
高強度ポーラスコンクリート硬化体
（１）硬化体の透水係数、空隙率、曲げ強度、および、圧縮強度
硬化体の透水係数は、好ましくは、０．８〜２．０ｃｍ／ｓｅｃであり、より好ましくは、１．０〜１．８ｃｍ／ｓｅｃである。該係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ未満では、透水性が十分でなく、２．０ｃｍ／ｓｅｃを超えると、強度が低下する場合がある。
【００２９】
また、硬化体の空隙率は、好ましくは、１５〜２８％であり、より好ましくは、１８〜２５％である。一般に、空隙率と透水係数の間には相関があり、前記透水係数を得るためには、硬化体の空隙率は、１５〜２８％の範囲が好ましい。
ここで、空隙率の算出方法を、以下の（i）〜（iv)に示す。
（i）内径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの鋼製型枠に、組成物を所定の質量（Ｗｔｐ）投入し、その上に所定の質量（例えば、４ｋｇ）のおもりを載置して振動台に乗せ、振動を加えて締め固める。
（ii）該組成物が硬化した後に脱型し、取り出した硬化体の直径と高さを測定して、硬化体のかさ体積（Ｖｔｐ）を求める。
（iii）配合に基づき、空気が全くないものとして計算した硬化体の理論体積質量（Ｔｃ）を計算して求める。
（iv)下記（３）式に、上で求めた数値を代入して、空隙率（Ｖｖｔ）を算出する。
【００３０】
【数３】
（式中、Ｖｖｔは空隙率（％）を表し、Ｗｔｐは測定に用いた組成物の質量（ｋｇ）を表し、Ｖｔｐは硬化体のかさ体積（ｍ３）を表し、Ｔｃは硬化体の理論体積質量（ｋｇ／ｍ３）を表す。）
【００３１】
硬化体の曲げ強度は、好ましくは、４．５Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは、５．０Ｎ／ｍｍ２以上である。該強度が４．５Ｎ／ｍｍ２未満では、軽交通用車道に要求される曲げ強度の基準値（４．５Ｎ／ｍｍ２）を満たさない。
また、硬化体の圧縮強度は、好ましくは、２０Ｎ／ｍｍ２以上であり、より好ましくは、２２Ｎ／ｍｍ２以上である。該強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上であれば、軽交通用車道に要求される圧縮強度（１６Ｎ／ｍｍ２以上）を十分に満たすことができる。
【００３２】
（２）硬化体の製造方法
硬化体は、配合物を二軸強制練りミキサーなどで混練した後、該混練物（組成物）を型枠に投入し、敷均し機や加圧振動機などにより締め固めて、製造することができる。なお、透水性舗装のように、早期の強度発現が必要な硬化体の場合は、必要に応じて、加熱養生や蒸気養生などを施してもよい。また、長期に渡る強度発現が必要な場合は、必要に応じて、密閉養生や水中養生などを施してもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
１．使用材料
（１）ＢＥＴ比表面積２０ｍ２／ｇのシリカフューム（ＳＦ１）
（２）ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの天然無水石膏
（３）ＢＥＴ比表面積１０ｍ２／ｇ（平均粒径０．７μｍ）のシリカフューム（ＳＦ２）
（４）高炉セメントＢ種
強熱減量１．１％、太平洋セメント社製。
以下の成分および組成からなるセメントである。
（i）ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末：４０％
（ii）ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇの普通ポルトランドセメントクリンカ粉砕物：５６％
（iii）ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの二水・半水石膏：２．２％（ＳＯ３換算）。ただし、二水石膏／半水石膏＝１／１（質量比：ＳＯ３換算）
【００３４】
（５）普通ポルトランドセメント
太平洋セメント社製。
以下の成分および組成からなるセメントである。
（ｉ）ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇの普通ポルトランドセメントクリンカ粉砕物：９８％
（ii）ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの二水・半水石膏：２％（ＳＯ３換算）。
ただし、二水石膏／半水石膏＝１／１（質量比：ＳＯ３換算）
ちなみに、該セメントの鉱物組成は、Ｃ３Ｓが６３質量％、Ｃ２Ｓが１１質量％、Ｃ３Ａが９質量％、Ｃ４ＡＦが９質量％である。
（６）細骨材
静岡県掛川市産の山砂
（７）粗骨材
茨城県桜川市産の硬質砂岩砕石１３０５
（８）高性能ＡＥ減水剤
商品名：レオビルドＳＰ８ＨＶＳ
Ｘ２（ＢＡＳＦポゾリス社製）
【００３５】
２．透水係数等の試験方法
表１に示す結合材の配合と、表２に示すコンクリートの配合に従って調合した配合物を、二軸強制練りミキサーで混練して、組成物（フレッシュコンクリート）を調製した。
次に、前記調製した組成物を用い、透水係数、材齢２８日における曲げ強度、および、材齢２８日における圧縮強度を、それぞれ、ＪＣＩ−ＳＰＯ３、ＪＩＳ Ａ １１０６、および、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じて測定した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
３．空隙率の算出
内径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの鋼製型枠に、前記調製した組成物２．６ｋｇを投入し、その上に４ｋｇのおもりを載置して、振動台に乗せ、振動数３０００ｒｐｍで、６０秒間、振動を加えて締め固めた。次に、該組成物が硬化した後に脱型し、取り出した硬化体の直径と高さを測定して、硬化体のかさ体積を求めた。さらに、表１および表２の配合に基づき、空気が全くないものとして、硬化体の理論体積質量を算出した。さらに、前記組成物の質量（２．６ｋｇ）、硬化体のかさ体積、および、硬化体の理論体積質量を、前記（３）式に代入して空隙率を算出した。
以上の全ての結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
透水係数と空隙率について
表３に示すように、結合材が、シリカフュームのみの混和材および普通ポルトランドセメントからなる比較例１〜３では、透水係数が０．４０〜０．６５ｃｍ/ｓｅｃといずれも低い。
これに対して、結合材が、高炉セメントＢ種と普通ポルトランドセメントとの混合物、シリカフューム、および、無水石膏からなる実施例１および２では、透水係数が、それぞれ１．２８ｃｍ/ｓｅｃおよび１．２６ｃｍ/ｓｅｃであり、いずれも、本発明において目標とする透水係数０．８ｃｍ/ｓｅｃを十分に満たすことができ、空隙率も２５．０％と高い。
【００４１】
曲げ強度と圧縮強度について
表３に示すように、実施例１および２において、曲げ強度が、それぞれ４．６０Ｎ/ｍｍ２および４．５２Ｎ/ｍｍ２、圧縮強度が、それぞれ２５．２Ｎ/ｍｍ２および２０．４Ｎ/ｍｍ２であり、いずれも、軽交通用車道に要求される、曲げ強度４．５Ｎ/ｍｍ２、および、圧縮強度１６Ｎ/ｍｍ２よりも高い。
【００４２】
４．メンテナンス間隔の評価
表２の実施例１および比較例３のポーラスコンクリート（透水係数測定用の硬化体）のメンテナンス間隔の評価を、下記方法により行った。
（i）硬化体（１００×１００×２００ｍｍ）の測定面（２００ｃｍ２）に対して、１５０ｇの石灰粉（粒径１００μｍ以下、土や細かい砂を模擬したもの）を均一に広げ、その上に水を１５００ｃｍ３流した。
（ii）前記（i）の操作を、合計で１０回繰り返した。
（iii）前記１０回繰り返した後の硬化体の透水係数を、ＪＣＩ−ＳＰＯ３に準じて測定した。
その結果、実施例１のポーラスコンクリートでは、透水係数は０．８０ｃｍ/ｓｅｃであり、十分な透水性を維持していた。一方、比較例３のポーラスコンクリートでは、透水係数は０．０８ｃｍ/ｓｅｃであり、透水性が大きく低下した。
【００４３】
上記の結果から、本発明の高強度ポーラスコンクリート硬化体は、透水性舗装や透水性ブロックとして用いた場合に、メンテナンス間隔を大幅に延長できることがわかる。また、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上と高く、都市型集中豪雨に対しても、十分、対応することができる。
さらに、本発明の高強度ポーラスコンクリート硬化体は、軽交通用車道に使用でき、交通荷重による轍の発生や空隙つぶれがより少なく、供用年数が更に延長できるものと期待される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の高強度ポーラスコンクリート硬化体は、透水係数が０．８ｃｍ／ｓｅｃ以上であるため、透水性舗装や透水性ブロックとして有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗骨材、細骨材、水、および、下記の結合材を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、
水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である、高強度ポーラスコンクリート組成物。
結合材：高炉セメント類、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物
【請求項２】
請求項１に記載の高炉セメント類が、ポルトランドセメントクリンカ粉末、副材、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末からなる、高強度ポーラスコンクリート組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の高炉セメント類が高炉セメントである、高強度ポーラスコンクリート組成物。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の高強度ポーラスコンクリート組成物を硬化させてなる、高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項５】
透水係数が０．８〜２．０ｃｍ／ｓｅｃである、請求項４に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項６】
曲げ強度が４．５Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項４または５に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項７】
圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項８】
空隙率が１５〜２８％である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項１】
粗骨材、細骨材、水、および、下記の結合材を、少なくとも含む高強度ポーラスコンクリート組成物であって、
水結合材比が１０〜２０％、モルタル粗骨材空隙比が０．３５〜０．９５、および、ペースト細骨材空隙比が１．０以上である、高強度ポーラスコンクリート組成物。
結合材：高炉セメント類、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのポゾラン質微粉末、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの無水石膏からなる混合物
【請求項２】
請求項１に記載の高炉セメント類が、ポルトランドセメントクリンカ粉末、副材、および、ブレーン比表面積が３０００〜１２０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末からなる、高強度ポーラスコンクリート組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の高炉セメント類が高炉セメントである、高強度ポーラスコンクリート組成物。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の高強度ポーラスコンクリート組成物を硬化させてなる、高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項５】
透水係数が０．８〜２．０ｃｍ／ｓｅｃである、請求項４に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項６】
曲げ強度が４．５Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項４または５に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項７】
圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【請求項８】
空隙率が１５〜２８％である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の高強度ポーラスコンクリート硬化体。
【公開番号】特開２０１２−１９３０７９（Ｐ２０１２−１９３０７９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８９２２（Ｐ２０１１−５８９２２）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]