JP2014152073A - 高保水性ブロックおよび高保水性ブロックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＪＩＳ Ａ ５３７１に規定する保水性ブロックよりも保水量の大きい高保水性ブロックを提供すること、及び保水量の大きい高保水性ブロックの製造方法を提供すること。
【解決手段】コンクリートから製造される高保水性ブロックであって、コンクリートは、水、普通ポルトランドセメント、化学混和剤及び細骨材を含み、細骨材は軟質高炉スラグを含み、コンクリートの空隙容積量は２８０〜３５０Ｌ／ｍ^３であり、コンクリートの水／セメント比は１４〜３０％である高保水性ブロック。
【選択図】図１

Description

本発明は、都市部におけるヒートアイランド現象を緩和するために路面温度の上昇を抑制することおよびゲリラ豪雨と呼ばれる集中豪雨における洪水を緩和することを目的とした高保水性ブロックおよび高保水性ブロックの製造方法に関する。

従来、コンクリートの高保水化技術として、例えば、特許文献１のような保水性材料を用いる方法や、特許文献２のような骨材粒度を調整する方法などが知られている。

特開２００７−１６１５０３号公報 特開２００７−２９１７８３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された方法は、保水性が充分でない、あるいは、実用にあたり骨材粒度の調整が困難などの問題がある。また、現状のプレキャスト無筋コンクリート製品のＪＩＳ Ａ ５３７１:２０１０には、保水性ブロックの保水量は０．１５ｇ／ｃｍ^３と規定されているが、保水量が充分ではなく、路面温度の上昇抑制の機能を保つための灌水の頻度や必要性が高い。また、ゲリラ豪雨対策としても保水量が多いほうが望ましい。

そこで本発明は、ＪＩＳ Ａ ５３７１に規定する保水性ブロックよりも保水量の大きい高保水性ブロックを提供することを目的とする。また、上記保水性ブロックよりも保水量の大きい高保水性ブロックの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、保水性ブロック用の細骨材中の空隙容積量とコンクリート中の空隙容積量の和を特定範囲にすることによって、保水量の大きい高保水性ブロックが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、コンクリートから製造される高保水性ブロックであって、コンクリートは、水、普通ポルトランドセメント、化学混和剤及び細骨材を含み、細骨材は軟質高炉スラグを含み、コンクリートの空隙容積量が２８０〜３５０Ｌ／ｍ^３であり、コンクリートの水／セメント比が１４〜３０％である、高保水性ブロックを提供する。

この高保水性ブロックは、保水量を十分に多くすることができる。例えば、従来の保水性ブロックのＪＩＳ Ａ ５３７１:２０１０規格値である保水量０．１５ｇ/ｃｍ^３よりも多い０．２０ｇ/ｃｍ^３以上の保水量を有することもできる。

本発明の高保水性ブロックに使用する細骨材は、更に、瓦粉砕物、パーライト及び人工軽量骨材から選ばれる１種以上を含むことが好ましい。これによって、本発明の高保水性ブロックは、一層保水量を有することができる。

また、本発明は、水、普通ポルトランドセメント、化学混和剤及び細骨材を含む材料を混合し、コンクリートを調製し型枠に入れる工程と、
前記コンクリートを加圧振動成形した後、養生して前記高保水性ブロックを得る工程とを含む、高保水性ブロックの製造方法を提供する。

このように製造された高保水性ブロックは、保水量を十分に多くすることができる。例えば、従来の保水性ブロックのＪＩＳ Ａ ５３７１:２０１０規格値である保水量０．１５ｇ/ｃｍ^３よりも多い０．２０ｇ/ｃｍ^３以上の保水量を有することもできる。

この製造方法では、コンクリートを調製する工程において、使用する細骨材は、軟質高炉スラグを含む。更に、瓦粉砕物、パーライト及び人工軽量骨材から選ばれる１種以上でを含むことが好ましい。これによって、製造される高保水性ブロックの保水量をより多くすることができる。

本発明によれば、従来の標準的な保水性ブロックよりも保水量の多い高保水性ブロックを提供することができる。また、従来の標準的な高保水性ブロックよりも保水量の多い高保水性ブロックの製造方法を提供することができる。

高保水性ブロックの空隙容積量と保水量の関係を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［高保水性ブロック］
本実施形態の高保水性ブロックに使用するコンクリートは、水、普通ポルトランドセメント、化学混和剤及び細骨材を含む。コンクリートは、更に高炉スラグ微粉末を含むとより好ましい。

細骨材としては、軟質高炉スラグを使用する。更に、瓦粉砕物、パーライト及び人工軽量骨材から選ばれる１種以上を使用するのが好ましい。高炉水砕スラグには、スラグ温度、冷却水量、水圧をコントロールすることにより、軟質で軽いもの（軟質高炉スラグ）と、硬質で重いもの（硬質高炉スラグ）がある。軟質高炉スラグは、一般に微粉砕され、高炉セメント用の添加スラグ粉末として使用されたり、肥料として使用され、硬質高炉スラグは、一般に粗粉砕され、コンクリート用スラグ骨材として使用される。上記軟質高炉スラグ細骨材とは、このように骨材としてはあまり使用されていない軟質高炉スラグを粗粉砕したものである。細骨材として軟質高炉スラグ細骨材を使用することにより、硬質高炉スラグや他の細骨材よりもブロックの保水量を高めることが可能となる。

瓦粉砕物は、ＪＩＳ Ａ ５２０８「粘土瓦」に規定される瓦を粉砕したものである。粘土瓦としては、釉薬瓦（陶器瓦）、いぶし瓦及び無釉瓦がある。
パーライトは、黒曜石、真珠岩、松脂岩等を焼成し発泡させたもので、ＪＩＳ Ａ ５００７「パーライト」に規定されるものであれば特に限定されない。
人工軽量骨材とは、膨張頁岩やフライアッシュなどを高温焼成して作られるもので、ＪＩＳ Ａ ５００２「構造用人工軽量骨材」で規定されるものであれば特に限定されない。

細骨材の吸水率は、１％以上、好ましくは１．０〜９０％、より好ましくは２．０〜８０％、さらに好ましくは３．０〜２０％である。また、粗粒率が０．５〜３．５であるものを使用するのが好ましく、より好ましくは１．０〜３．２、さらに好ましくは１．２〜３．０である。これらの範囲であれば、コンクリートの充填率が低くなり、高保水性ブロックの保水量も多くすることが可能となる。

また、軟質高炉スラグ細骨材の粒度分布は１０ｍｍ以下、好ましくは１０〜０．１５ｍｍ、より好ましくは５〜０．１５ｍｍ、さらに好ましくは５〜２．５ｍｍであるものを使用する。１０ｍｍよりも大きい粒径の粒子が多いと、ブロック成形時にセメントペーストによる骨材同士の付着面積が小さくなるため、成形が困難となる。細骨材の粒度の範囲を上記範囲にすることによって、成形性を良好に維持することができる。ただし、１．２〜２．５mmの粒径が多いと、保水量は低下するおそれがある。

化学混和剤としては、ＡＥ剤や高性能減水剤が使用出来る。ＡＥ剤としては、カチオン性、アニオン性、両性、ノニオン性の界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、ノニオン性の界面活性剤が好ましい。高性能減水剤としては、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリカルボン酸系の化合物が挙げられる。これらの中でも、ポリカルボン酸系の化合物が好ましい。

コンクリートの空隙容積量は、２８０〜３５０Ｌ／ｍ^３、好ましくは２９０〜３４０Ｌ／ｍ^３、より好ましくは３００〜３３０Ｌ／ｍ^３、さらに好ましくは３００〜３１０Ｌ／ｍ^３である。これらの範囲であれば、高保水性ブロックの保水量を多くすることが可能となる。
ここで、コンクリートの空隙容積量とは、「コンクリートの空隙容積量−細骨材の空隙容積量」（コンクリートの空隙容積量から細骨材の空隙容積量を差し引いた空隙容積量）と細骨材の空隙容積量との和である。即ち、細骨材を含むコンクリート全体の空隙容積量の意味で、一般に使用される細骨材の空隙量を考慮しないコンクリートの空隙容積量とは異なる。具体的な算出方法は、以下の「実施例」に詳述する。
また、細骨材の空隙容積量は、４０〜１００Ｌ／ｍ^３、好ましくは４５〜８５Ｌ／ｍ^３、より好ましくは５０〜７０Ｌ／ｍ^３、さらに好ましくは５２〜６２Ｌ／ｍ^３である。これらの範囲であれば、高保水性ブロックの保水量を多くすることが可能となる。

コンクリートの水／セメント比の範囲は、１４〜３０％であり、好ましくは、２０〜２８％である。水／セメント比が１４％よりも小さいと、粘性が高くなり、成形しにくくなる。水／セメント比が３０％よりも大きいと、単位骨材容積を大きくした場合に、曲げ強度が低くなる傾向がある。

コンクリートの単位水量は６０〜１００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは７０〜９０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは８０〜８５ｋｇ／ｍ^３であり、単位セメント量は３００〜４００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３１０〜３８０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは３２０〜３６０ｋｇ／ｍ^３であり、単位細骨材量は９００〜１６００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは１０００〜１５００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１０５０〜１４５０ｋｇ／ｍ^３であり、単位化学混和剤量は３．０〜１０．０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３．５〜８．０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは４．０〜６．０ｋｇ／ｍ^３である。これらの範囲であれば、高保水性ブロックの成形性や曲げ強度も良好で、保水量も多くすることが可能となる。

本実施形態の高保水性ブロックは、保水量が多いことから歩道や建築物の屋上等に設置し、水の気化熱により、真夏の温度上昇を防ぐことができ、ヒートアイランド対策に適している。

［高保水性ブロックの製造方法］
本実施形態の高保水性ブロックは、上記使用材料を練混ぜ、型枠に入れて加圧振動成形し、脱型した後、養生することにより得られる。まず、普通ポルトランドセメントと骨材とを混合し、これに水及び化学混和剤を加えて練り混ぜ、コンクリートを調製する。コンクリートには、必要に応じて高炉スラグ微粉末を含ませることが出来る。

次に、当該コンクリートを加圧振動成形機の型枠に入れ、振動締固めを行って、コンクリートの成形体を作製する。このとき、振動締固め後の細骨材中の空隙容積量とコンクリート中の空隙容積量の和が２８０〜３５０Ｌ／ｍ^３となる水準まで振動することが好ましい。コンクリートを振動締固め成形後に脱型し、養生して高保水性ブロックを得る。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

１．高保水性ブロックの製造
［使用材料］
高保水性ブロックを製造するために、以下に示す材料を準備した。
（１）セメント
・普通ポルトランドセメント（密度３．１６ｇ／ｃｍ^３）
（２）混合材
・高炉スラグ微粉末（密度２.８９ｇ／ｃｍ^３）
・吸水性高分子：ポリアクリル酸ナトリウム、吸水率４０倍、日本触媒製
（３）細骨材
細骨材としては、軟質高炉スラグ細骨材、瓦粉砕物、パーライト、人工軽量骨材（商品名：メサライト、大平洋セメント株式会社製）、比較用として、硬質高炉スラグ細骨材及び溶融スラグ細骨材を使用した。表１に各種細骨材の粒度、粗粒率、表乾密度、吸水率を示す。なお、粒度及び粗粒率は、ＪＩＳ Ａ １１０２：２００６の「骨材のふるい分け試験方法」に準じて測定した。また、表乾密度及び吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１０９：２００６「細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて測定した。

（４）化学混和剤
・商品名：マイテイ２１ＶＳ、ポリカルボン酸系、花王株式会社製
（５）練混ぜ水
・上水道水

［コンクリートの配合］
上述の普通ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、細骨材、化学混和剤及び水を、必要に応じて高炉スラグ微粉末や吸水性高分子を所定の比率で配合して、配合Ｎｏ.１〜８のコンクリートを調製した。それぞれのコンクリートの配合を表２に示す。表２の配合はコンクリート中の空隙容積を２５０Ｌ／ｍ^３とした場合の単位量である。

［コンクリートの練混ぜ］
表２に示した配合Ｎｏ．１〜８のコンクリートの練り混ぜは次の手順で行った。すなわち、パドルミキサ内に、細骨材及びセメント、必要に応じて高炉スラグ微粉末や吸水性高分子を投入して３０秒間空練りした後、水及び化学混和剤を加えて２分間練り混ぜた。

［供試体の成形］
練り混ぜたコンクリートを以下の方法によって成形し、成形体を作製した。
（１）加圧振動成形機による成形
ＩＬＢ成形機（株式会社タイガーマシン製作所製）を使用して以下の要領で供試体（成形体）を作製した。供試体寸法は、１００×２００×８０ｍｍとした。型枠内に一定量（設定充填率に相当する容積分）の試料を投入して上面を平坦に均した後、加圧振動成形した。加圧振動条件は、圧力５Ｎ／ｍｍ^２、振動数３６００ｖｐｍ、振動時間１０秒間とした。

［供試体の養生］
コンクリート供試体の養生は、20℃の恒温室で材齢１日までシート養生し、材齢２日以降は気中保管した。

以上に説明したように、表２に示す配合Ｎｏ．１〜８のコンクリートを用いて、実施例１〜８及び比較例１及び２の高保水性ブロックをそれぞれ製造した。

２．高保水性ブロックの試験及び評価

［保水性試験］
保水性試験は、材齢７日においてＪＩＳ A ５３７１：２０１０「プレキャスト無筋コンクリート製品」の保水性試験方法に準じて行い、保水量を求めた。
［吸水性試験］
吸水性試験は、材齢７日においてＪＩＳ Ａ ５３７１：２０１０「プレキャスト無筋コンクリート製品」の吸水性試験方法に準じて行い、吸水率を求めた。
［曲げ強度試験］
曲げ強度試験は、ＩＬＢ供試体から得られた高保水性ブロックについて実施した。材齢７日において、ＪＩＳ Ａ ５３７１：２０１０「プレキャスト無筋コンクリート製品（推奨仕様Ｂ−３ インターロッキングブロック）」の曲げ強度試験方法に準じて行った。
［コンクリートの空隙容積量−細骨材の空隙容積量］
「コンクリートの空隙容積量−細骨材の空隙容積量」は、式（１）により求めた。即ち、一般に使用される、細骨材の空隙量を考慮しないコンクリートの空隙容積量と同義である。
１０００−（コンクリートの単位容積質量／空隙がないと仮定した場合のコンクリートの単位容積質量）×１０００ （Ｌ／ｍ^３）・・・（１）
ここに、
コンクリートの単位容積質量：コンクリートの質量／コンクリートの容積（ｋｇ／ｍ^３）
空隙がないと仮定した場合のコンクリートの単位容積質量：コンクリート中に空隙がないと仮定した場合のコンクリート１ｍ^３あたりのコンクリートの質量（ｋｇ／ｍ^３）
［細骨材中の空隙容積量］
細骨材中の空隙容積量は、式（２）により求めた。
単位細骨材量×細骨材の吸水率／１００ （Ｌ／ｍ^３）・・・（２）
ここに、
単位細骨材量：コンクリート１ｍ^３に含まれる細骨材質量（ｋｇ／ｍ^３）
細骨材の吸水率：ＪＩＳ Ａ １１０９：２００６「細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて求めた。

［コンクリートの空隙容積量］
「コンクリートの空隙容積量−細骨材の空隙容積量」と細骨材の空隙容積量の和とした。即ち、一般に使用される細骨材の空隙量を考慮しないコンクリートの空隙容積量とは異なる。

［試験結果］
コンクリートの配合および試験結果を表２に示す。
実施例１は細骨材として軟質高炉スラグ細骨材を使用したものである。実施例２は、実施例１の軟質高炉スラグ細骨材の容積の１０％を瓦粉砕物で置換したものである。実施例３は、実施例１の軟質高炉スラグ細骨材の容積の５％をパーライトで置換したものである。実施例４は、実施例１の軟質高炉スラグ細骨材の容積の２５％を人工軽量骨材のメサライトで置換したものである。実施例５は、実施例１の軟質高炉スラグ細骨材の容積の１０％を高炉スラグ微粉末で置換したものである。実施例６は、実施例１にポリアクリル酸ナトリウムを主成分とする吸水性高分子を１．７ｋｇ／ｍ³添加したものである。比較例１は細骨材として硬質高炉スラグ細骨材を、比較例２は細骨材として溶融スラグ細骨材を使用したものである。
また、図１にコンクリートの空隙容積量と保水量の関係を示す。

［評価］
表２に示す実施例及び比較例の結果から、コンクリートの空隙容積量が２８０〜３５０Ｌ／ｍ^３であり、コンクリートの水／セメント比が１４〜３０％であるコンクリートを使用すれば、従来の標準的な高保水性ブロックよりも保水量の大きいブロックが得られることが確認された。
また、図１より、コンクリートの空隙容積量と保水量とは高い相関関係にあることがわかった。軟質高炉スラグ細骨材を用いたり、コンクリートの配合を適正な配合とすることにより、コンクリートの空隙容積量を高めることができ、この結果、ブロックの保水量を増加することが可能となる。

Claims (7)

1. コンクリートから製造される高保水性ブロックであって、
   前記コンクリートは、水、普通ポルトランドセメント、化学混和剤及び細骨材を含み、前記細骨材は軟質高炉スラグを含み、前記コンクリートの空隙容積量が２８０〜３５０Ｌ／ｍ^３であり、前記コンクリートの水／セメント比が１４〜３０％であることを特徴とする高保水性ブロック。
2. 前記細骨材は、更に、瓦粉砕物、パーライト及び人工軽量骨材から選ばれる１種以上を含む、請求項１に記載の高保水性ブロック。
3. 前記コンクリートは、更に高炉スラグ微粉末又は吸水性高分子を含む、請求項１又は２に記載の高保水性ブロック。
4. 前記細骨材の空隙容積量が４０〜１００Ｌ／ｍ^３である、請求項１〜３の何れか１項に記載の高保水性ブロック。
5. 前記細骨材の吸水率が１％以上及び粗粒率が０．５〜３．5である、請求項１〜４の何れか１項に記載の高保水性ブロック。
6. 前記コンクリートの単位水量が６０〜１００ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量が３００〜４００ｋｇ／ｍ^３、単位細骨材量が９００〜１６００ｋｇ／ｍ^３及び単位化学混和剤量が３．０〜１０．０ｋｇ／ｍ^３である、請求項１〜５の何れか１項に記載の高保水性ブロック。
7. 水、普通ポルトランドセメント、化学混和剤及び細骨材を含む材料を混合し、コンクリートを調製し型枠に入れる工程と、
   前記コンクリートを加圧振動成形した後、養生して請求項１〜６の何れか１項に記載の高保水性ブロックを得る工程とを含む、高保水性ブロックの製造方法。

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