JPH11268969A

JPH11268969A - ポーラスコンクリート

Info

Publication number: JPH11268969A
Application number: JP9090098A
Authority: JP
Inventors: Yoji Ogawa; 洋二小川; Akihiko Karasawa; 明彦唐沢; Kazuo Yamada; 一夫山田; Makoto Katagiri; 誠片桐; Akira Oshio; 明大塩
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】きわめて高い透水性を保有し、且つ通常の構造
部材や舗装部材として適用が可能なポーラスコンクリー
トを提供すること。【解決手段】セメント、粗骨材、水、分散剤を含有する
水硬性組成物の効果体であって、連続空隙率が２６％以
上、透水係数が、２．０ｃｍ／ｓｅｃ以上、圧縮強度が
３０ＭＰａ以上であるあるポーラスコンクリートを提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大きな空隙率を有
し、きわめて高い透水性能と、通常のコンクリート構造
部材や舗装部材に要求されるコンクリート強度と同等以
上の高強度を有するポーラスコンクリートに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ポーラスコンクリートは、そ
の高い空隙率から透水性コンクリートとして利用され、
例えば、雨水浸透ますや透水性側溝などが製品として開
発されてきた。近年になって、新しい用途として空隙の
間に植物の種子と養分とを含ませた土を充填し、コンク
リート表面に植物を繁茂させる工法にポーラスコンクリ
ートが適用され、いわゆる緑化コンクリートや植栽コン
クリートなどと呼ばれるコンクリート工法が開発され
た。緑化および植栽コンクリートは、例えば河川の側壁
部や盛土斜面部等に用いられることが多く、自然景観の
改善には大いに貢献するが、一般的に構造的な強度はほ
とんど必要とされていない。

【０００３】上記に示した用途に用いるポーラスコンク
リートは、一般的にセメント等の粉体と、該粉体１００
％に対して重量比３５％程度の水と、粗骨材および必要
に応じて細骨材と、さらに必要に応じて分散剤とを混練
し、骨材にセメントペーストを均一にまぶして製造す
る。製造したポーラスコンクリートは、所要の形状をし
た型枠内や、型枠等で仕切られた所要の場所に直接撒き
だされ、表面に外部振動機をかけるなどして平面に成形
する方法がとられることが多い。特に現場打ち施工を目
的とした場合、ほとんどがこの製造方法によるものであ
る。

【０００４】しかし、この製造方法であれば、例えば粗
骨材の粒径が１０〜２０ｍｍ程度の場合、透水係数が
２．０ｃｍ／ｓｅｃで、圧縮強度は５ＭＰａ程度を有す
るポーラスコンクリートを得るのが限度であった。粗骨
材粒径が５〜１０ｍｍ程度であれば透水係数が２．０ｃ
ｍ／ｓｅｃで、圧縮強度は１０ＭＰａ程度が限度であっ
た。

【０００５】一方、製品用コンクリートを対象として、
組成物を型枠に詰めて振動させて締め固めて得られるポ
ーラスコンクリートもある。しかし、上述のポーラスコ
ンクリートでは振動をかけたとき、ペースト部分が型枠
の底部に流れ落ちて空隙部分をふさいでしまい、そのた
め透水係数の大幅な低下を招くとともに、成形体の上部
ではペースト量が不足するため、全体として不均一な硬
化体となり強度の低下が起こる。これを改善すべく、界
面活性剤を加えて単位水量を減らし、さらに骨材に粒径
５ｍｍ未満の細骨材を加えて得られるポーラスコンクリ
ートが開発された。このポーラスコンクリートは、透水
係数が１．７ｃｍ／ｓｅｃ以上で、圧縮強度が１２ＭＰ
ａ以上である（特願平７−２０６５３７）。

【０００６】しかしながら、このような方法を用いてポ
ーラスコンクリートを製造しても、透水係数が２．０ｃ
ｍ／ｓｅｃを超える高い透水性を示す領域においては、
圧縮強度は３０ＭＰａを超える結果は得られていない。
３０ＭＰａ以上の圧縮強度を有するためには、透水係数
は１．２ｃｍ／ｓｅｃ以下まで低減しないと困難であ
る。

【０００７】コンクリートを構造体の一部として考えた
とき、最低限必要とされる圧縮強度は通常１８ＭＰａ程
度であるが、ポーラスコンクリートの圧縮強度は通常の
コンクリートよりも変動が大きいため、求められる圧縮
強度の変動係数等を大きく見込む必要があり、概略で２
４ＭＰａ程度以上の強度が必要と考えられる。また、舗
装構造物のように曲げ強度で管理される場合、通常４．
４ＭＰａ以上が要求され、変動を見込むと６．０ＭＰａ
程度が要求される。この場合、曲げ強度を圧縮強度に換
算すると概ね３０ＭＰａ程度となる。

【０００８】このように現状の技術では、透水係数が
２．０ｃｍ／ｓｅｃ以上の高い透水性能を示す領域で、
圧縮強度が３０ＭＰａ以上のポーラスコンクリートを製
造することは非常に困難である。その一方、構造体とし
て最低必要とされる圧縮強度を１８ＭＰａとしたとき
に、これを常に満足するために必要となる圧縮強度は２
４ＭＰａ程度であり、また舗装構造物とした場合に必要
とされる圧縮強度は、３０ＭＰａ程度が必要と予想され
る。このため、ポーラスコンクリートの高い透水性を維
持したまま、高強度が得られる製造方法を見出すことが
課題となっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、きわめて高
い透水性能を保有し、かつ通常の構造部材や舗装部材と
して適用が可能なポーラスコンクリートを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる実
情に鑑み鋭意研究を行った結果、骨材として粗骨材のみ
を用いて調合した材料を、成形時に加圧しながら振動締
め固めを行うことにより、上記の課題を解決するポーラ
スコンクリートが得られることを見い出し、本発明を完
成した。

【００１１】すなわち本発明は、（１）セメント、粗骨
材、水、分散剤を含有する水硬性組成物の硬化体であっ
て、連続空隙率が２６％以上、透水係数が２．０ｃｍ／
ｓｅｃ以上、圧縮強度が３０ＭＰａ以上であることを特
徴とするポーラスコンクリートである。

【００１２】また、本発明は、（２）該水硬性組成物を
ミキサーに投入して混練し、型枠内に投入した後、加圧
振動成形、養生を行った硬化体であって、連続空隙率が
２６％以上を有し、透水係数が２ｃｍ／ｓｅｃ以上、圧
縮強度が３０ＭＰａ以上であることを特徴とするポーラ
スコンクリートであり、（３）水硬性組成物の硬化体
が、水硬性組成物に更に無機質粉体を添加し、（Ａ）セ
メントと該無機質粉体の合計重量に対する重量比が１〜
５％の分散剤と、（Ｂ）セメントと該無機質粉体の合計
重量に対する重量比が７〜１９％の水と、（Ｃ）セメン
トとを、その混合容積比が粗骨材の容積に対して３５〜
４５％となるように調合し、ミキサーに投入して混練
し、型枠内に投入した後、加圧振動成形、養生を行って
得るものであることを特徴とする請求項１記載のポーラ
スコンクリートを含む。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明で用いられる粗骨材として
は、粒径５．０ｍｍ以上の堅硬な骨材であることが必要
となる。ここでいう堅硬な骨材とは、原石の圧縮強度が
少なくとも６０ＭＰａ程度以上を示し、かつ耐久的で、
コンクリート用の骨材として通常用いられるものであ
る。上記の性質を示すものであれば、川砂利など天然骨
材、砕石など半人工骨材、軽量骨材など人工骨材の種類
に関する制限は、特にない。

【００１４】セメントとしては、例えば普通ポルトラン
ドセメント、早強ポルトランドセメント等の水硬性のセ
メントが挙げられる。更に含有する無機質粉体は、例え
ば、石炭灰、高炉スラグ粉末、シリカフューム、石灰石
粉末、けい石粉末、鉄粉等の粉体が挙げられる。これら
の無機質粉体の水硬性組成物に占める容積の割合は、内
割りで０〜３０％程度である。これらの無機質粉体の含
有により、コンクリートの強度発現や、加圧振動締固め
時の流動性を改善することができる。

【００１５】分散剤は、ペーストを少ない水で十分練り
上げると同時に、高周波数で振動を与える事によって流
動性を示すために必要なチキソトロピー性能をペースト
に付与するために必要とする。分散剤としては通常の分
散剤を用いることが出来るが、高性能減水剤および高性
能ＡＥ減水剤に属するものが好ましく、ポリカルボン酸
系の高性能ＡＥ減水剤が、所要の目的に対して使用量が
少なく、もっとも好適であった。添加量は、無機質粉体
の重量に対して１〜５％が好ましい。１％未満では、分
散剤の効果が十分発揮できず、５％を越えると好適な流
動性と粘性が得られない。

【００１６】水の添加量は、セメントと無機質粉体の合
計重量に対して、７〜１９％である。７％より少ないと
ペーストが十分分散しきれず、粗骨材と混合したときに
均一な造粒ができない。また１９％より大きいと、前述
のようにペースト部分が型枠下部へ流れ落ちて成形体を
不均一にし、透水係数が小さくなる。練り混ぜ水は、併
用する分散剤の種類や、練り混ぜに用いるミキサーの種
類により好適な範囲が異なる。例えば硬質砂岩砕石とポ
リカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤とを用いた場合、オ
ムニタイプのミキサーであれば７〜１７％、二軸タイプ
であれば１１〜１９％の範囲が望ましい。

【００１７】粗骨材に対するペースト部分の容積比は、
粗骨材の実積率により異なるため一律には決められな
い。２．０ｃｍ／ｓｅｃ以上の高い透水性を得るには、
３５〜４５％の範囲で適宜に調整することが必要であ
る。３５％以下であれば２．０ｃｍ／ｓｅｃ以上の透水
係数は比較的得やすいが、骨材に対するペースト部分の
比率が少ないため、３０ＭＰａの圧縮強度が得られない
ことがある。また、４５％以上であれば、ペーストの部
分が多くなり過ぎ、連続空隙部分を埋めてしまうため、
高い透水性能が得にくくなる。

【００１８】混練に用いるミキサーは、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い。例
えば、オムニタイプ、パンタイプ、二軸タイプ、パンタ
イプでさらに練り混ぜの羽の一部が遊星運動を示すミキ
サー等が用いられる。混練方法は特に限定されないが、
セメントペーストを先練りしたのち、粗骨材を投入する
分割混練方法を用いた方が、ペーストが粗骨材表面を均
一に被覆するまでの時間が短いようである。このような
分割混練方法であると、粗骨材を投入して１分以上混練
することにより均一な被覆状態が得られる。

【００１９】上記材料をミキサーにより混合した後、鋼
製の型枠に詰めて、加圧しながら振動締め固めを行う。
締め固め時に加圧しながら振動を与えることで、粗骨材
の強制的な再配列がなされ、粗骨材同士の接点数が増加
し構造が緻密となる。さらに、高周波数の振動を与える
事によりペーストが一時的に流動性を示し、骨材の接点
部分近傍に集中し一体化することにより骨材相互を強固
に接着する。なお、従来のようにペーストが粗骨材から
分離して、型枠の底部に流れ出すことはない。また、５
ｍｍ未満の細骨材を構成材料として用いないため、連続
空隙部分がふさがれることが少ない。以上の製造方法に
より高い透水性能が維持し、高い圧縮強度が得られる。

【００２０】本発明者らの検討の結果、請求項に記載し
たポーラスコンクリートは、連続空隙率が２６％以上、
透水係数が２．０ｃｍ／ｓｅｃ以上、圧縮強度が３０Ｍ
Ｐａ以上の諸特性を持つことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明は、これらの例に限定されるものではない。（実施例１〜３、比較例１〜４）実施例（１〜３）およ
び比較例（１〜４）に使用した材料は以下のとおりであ
る。セメント：普通ポルトランドセメント微粉末：高炉スラグ微粉末（ブレーン値８１２０ｃｍ２
／ｇ）粗骨材：粒径１３ｍｍ〜５ｍｍの硬質砂岩砕石、比重
２．６６、実積率５９．０％細骨材：７号けい砂、比重２．６０分散剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、秩父小野
田社製ＮＰ−５５

【００２２】上記の材料を用い、表１に示す配合で、ま
ずセメントおよび高炉スラグ微粉末と、水および本分散
剤とをあらかじめモルタル混練用のホバートミキサーを
用いて混練した。水／粉体（セメントと無機質粉体）重
量比の最適値は、分散剤の混入量により異なったものと
なる。加圧振動締め固めをしたときに、ペーストが流動
性を示し、かつ底面にたれないようなペーストの降伏値
と塑性粘度を求めると、降伏値が５０〜５００Ｐａ、望
ましくは、７０〜３５０Ｐａの範囲、塑性粘度が、１．
５〜１０Ｐａ・ｓｅｃ、望ましくは、２．０〜８．０Ｐ
ａ・ｓｅｃであることを見い出している。本分散剤を用
いた結果、降伏値および塑性粘度がこれらの範囲を示す
のは、分散剤添加量が粉体（セメントと無機質粉体）重
量に対して２％、水／粉体（セメントと無機質粉体）重
量比が１７〜１８％のときであったので、以下分散剤添
加量を粉体重量に対して２％、水／粉体重量比を１８％
一定としてペースト練りを実施した。

【００２３】

【表１】

【００２４】ペーストを混練したのち、二軸タイプのミ
キサーに粗骨材とともに投入して、１分間混練し、練り
上がったコンクリートを成形用の鋼製型枠に詰めた。試
料を詰めた型枠は、振動数８３ヘルツ、振幅０．７５ｍ
ｍの振動台の上に固定した。加圧治具は、試料上面から
加圧しながら、治具自体がバイブレータとなっており、
試料に振動を与えることができる。加圧振動条件は、加
圧力０．１ＭＰａ、振動数７２ヘルツ、振幅０．１０ｍ
ｍとした。

【００２５】加圧振動締め固めを行った後、２０℃の恒
温室にて２４時間放置した後、型枠をはずして２０℃の
水中で２７日間養生を行った。所要の養生を行った供試
体を用いて、透水係数、連続空隙率および圧縮強度を求
めた。透水係数は、日本コンクリート工学協会エココン
クリート研究委員会が提案した、ポーラスコンクリート
の透水試験方法（案）、ポーラスコンクリートの空隙率
測定方法（案）に準拠して行った。また、圧縮強度試験
は、直径７５ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円柱供試体を用い
て行った。試験の結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２より、実施例ではいずれも透水係数で
２．０ｓｍ／ｓｅｃをこえる高い透水性能を維持し、か
つ圧縮強度が３０ＭＰａ以上を可能ならしめた。一方、
比較例では、透水性能および／または圧縮強度が、上記
の高い数値を実現できなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、透水係数が２．０ｃｍ
／ｓｅｃ以上の高い透水性能を維持したままで、圧縮強
度が３０ＭＰａ以上のポーラスコンクリートを得ること
ができる。これによりポーラスコンクリートの用途範囲
が飛躍的に向上し通常の構造部材や舗装部材として適用
可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片桐誠千葉県佐倉市大作二丁目４番２号秩父小野田株式会社中央研究所内 (72)発明者大塩明東京都北区豊島四丁目17番33号社団法人セメント協会研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、粗骨材、水、分散剤を含有す
る水硬性組成物の硬化体であって、連続空隙率が２６％
以上、透水係数が２．０ｃｍ／ｓｅｃ以上、圧縮強度が
３０ＭＰａ以上であることを特徴とするポーラスコンク
リート。
【請求項２】水硬性組成物の硬化体が、水硬性組成物
をミキサーに投入して混練し、これを型枠内に投入した
後、加圧振動成形、養生を行って得られるものであるこ
とを特徴とする請求項１記載のポーラスコンクリート。
【請求項３】水硬性組成物の硬化体が、水硬性組成物
に更に無機質粉体を添加し、（Ａ）セメントと該無機質
粉体の合計重量に対する重量比が１〜５％の分散剤と、
（Ｂ）セメントと該無機質粉体の合計重量に対する重量
比が７〜１９％の水と、（Ｃ）セメントとを、その混合
容積が粗骨材の容積に対して３５〜４５％となるように
調合し、ミキサーに投入して混練し、型枠内に投入した
後、加圧振動成形、養生を行って得られるものであるこ
とを特徴とする請求項１記載のポーラスコンクリート。