JP5062682B2 - ブロック塀用軽量ブロック - Google Patents

Description

本発明は、気乾かさ密度（単に、「密度」ともいう）が小さいにもかかわらず、強度、耐久性に優れ、かつ産業廃棄物の利用により環境にもやさしく、経済性にも優れたブロック塀用軽量ブロックに関するものである。

一般的な建築用コンクリートブロックは密度が２．２ｇ／ｃｍ³程度あり、これをブロック塀に用いた場合、地震や事故などにより倒壊した際の危険が指摘されている。そのため、軽量気泡コンクリートや軽量骨材を用いた軽量ブロックが各種研究開発されている。

また、ＪＩＳ Ａ ５４０６の規格においても、建築用（ブロック塀用）軽量ブロックに相当するものとして、気乾かさ密度１．７ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが４Ｎ／ｍｍ²以上（区分０８）、気乾かさ密度１．９ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが６Ｎ／ｍｍ²以上（区分１２）の空洞ブロックが規定されている。

軽量ブロックの先行技術としては、例えば、特許文献１に、かさ比重が１．７以下と従来品より２０％以上軽量化されているにもかかわらず、ＪＩＳ規格以上の圧縮強度を有するブロックおよび即脱型可能ブロックの製造方法として、単位容積重量０．２〜０．５ｋｇ／リットル、吸水率１５％以下の石炭灰系軽量細骨材を容積比で３０〜５０％含むコンクリートを成型して製造した、１．７以下のかさ比重、８Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度を有する軽量ブロック、および単位容積重量０．２〜０．５ｋｇ／リットル、吸水率１５％以下の石炭灰系軽量細骨材を容積比で３０〜５０％含むコンクリートを型枠に流し込み、振動プレス成型した後、即時脱型して得られた成形体を養生後、スプリット加工して化粧ブロックを得る方法が記載されている。

一方、環境問題を考慮して、産業廃棄物を骨材、その他原料の一部に取り込むとともに、経済性を追求した軽量ブロックも、種々研究開発されている。

産業廃棄物のうち、ＰＳ灰は製紙会社から最も多く排出される廃棄物であり、その再資源化について種々検討されている。ＰＳ灰は微細な空隙を有する構造であり、保水力が優れているため、土壌改良材や製鉄保温材などへの利用が知られているが、最近では保水性ブロックとしての利用も研究されている。

例えば、特許文献２には、産業廃棄物であるＰＳ灰（ペーパースラッジ灰）を配合した超硬練りの即脱可能な水硬性組成物として、単位セメント量が２８０〜３２０ｋｇ／ｍ³、単位ＰＳ灰量が１６０〜２４０ｋｇ／ｍ³となるようにＰＳ灰を配合した道路舗装などに用いられる保水性ブロックが記載されている。

特開平２０００−３１３６７９号公報 特開平２００７−２３０８２７号公報

特許文献１に記載の発明は、建築用コンクリートブロックに関するＪＩＳ Ａ ５４０６の規格と対比した場合、気乾かさ密度は最も小さい０８の区分に相当するものでありながら、圧縮強さは２段階上の１６の区分に相当する。すなわち、密度が小さいにもかかわらず、高い強度を実現したものである。

ただし、特許文献１記載の発明は、石炭灰系軽量細骨材が使われるものの、特にＰＳ灰等の産業廃棄物の有効利用による産業廃棄物の処理を考慮したものではない。

一方、特許文献２記載の発明は、産業廃棄物であるＰＳ灰の特性を利用し、主として保水性ブロックへの適用することで、ＰＳ灰を大量使用し、それなりの強度を確保しつつ、産業廃棄物の有効利用とその処理を可能としたものであり、保水力を重視し、道路舗装などへの適用を図ったものである。

従って、特許文献２記載の発明は、中空ブロックの検討はなされているものの、ブロック塀用軽量ブロックに適用するには密度と強度の関係において不十分である。

本発明は、産業廃棄物であるＰＳ灰の有効利用を図りつつ、ＪＩＳ規格のブロック塀用軽量ブロックに対し、軽量（気乾かさ密度が１．８ｇ／ｃｍ³未満）でありながら、同程度の密度においてはより強度の高い、環境にもやさしく、経済性にも優れたブロック塀用軽量ブロックを提供することを目的としたものである。

本願の請求項１に係る発明は、ＪＩＳ Ａ ５４０６に規定される試験方法による気乾かさ密度が１．６ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが６Ｎ／ｍｍ²以上のブロック塀用軽量ブロックであって、セメント、ＰＳ灰、比重の異なる２種類の軽量骨材、および一般骨材を含み、前記２種類の軽量骨材のうちの一方が比重０．６以下のパーライトであり、他方が前記パーライトより比重の高い軽量骨材であることを特徴とする。

ＪＩＳ Ａ ５４０６は建築用コンクリートブロックに関する規格であり、表２には、０８、１２，１６の各区分における空洞ブロック（ブロック塀用軽量ブロック）の「全断面積に対する圧縮強さ」（圧縮強さ）と「気乾かさ密度」（比重）が記載されている。

この請求項１における気乾かさ密度が１．６ｇ／ｃｍ³未満というのは、ＪＩＳ Ａ ５４０６における０８の区分の１．７ｇ／ｃｍ³未満という規定より、さらに０．１ｇ／ｃｍ³低い、すなわち従来の一般的な空洞ブロックに比べかなり軽量のブロックであることを意味する。

一方、圧縮強さが６Ｎ／ｍｍ²以上というのは、ＪＩＳ Ａ ５４０６における１２の区分の値に相当し、０８の区分の４Ｎ／ｍｍ²以上より高い。

従って、請求項１の発明のブロックは、ＪＩＳ Ａ ５４０６の０８の区分のものに比べ、より軽量で密度の割りに強度の高いブロックとなる。

配合との関係については、請求項１〜３について、後にまとめて説明する。

本願の請求項２に係る発明は、ＪＩＳ Ａ ５４０６に規定される試験方法による気乾かさ密度が１．７ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが８Ｎ／ｍｍ²以上のブロック塀用軽量ブロックであって、セメント、ＰＳ灰、比重の異なる２種類の軽量骨材、および一般骨材を含み、前記２種類の軽量骨材のうちの一方が比重０．６以下のパーライトであり、他方が前記パーライトより比重の高い軽量骨材であることを特徴とする。

この請求項２における気乾かさ密度が１．７ｇ／ｃｍ³未満というのは、ＪＩＳ Ａ ５４０６における０８の区分の値に相当する。

一方、圧縮強さが８Ｎ／ｍｍ²以上というのは、ＪＩＳ Ａ ５４０６における１６の区分の値に相当し、０８の区分の４Ｎ／ｍｍ²以上より高い。

従って、この場合も、ＪＩＳ Ａ ５４０６の０８の区分のものに比べ、より軽量で密度の割りに強度の高いブロックとなる。なお、この請求項２における密度や強度の範囲は、前述した特許文献１記載の発明の場合と大差ないが、本発明では、あえて密度や、強度の面で不利となるＰＳ灰を混入し、廃棄物の利用、処理を兼ねている点で、特許文献１とは異なる。

本願の請求項３に係る発明は、ＪＩＳ Ａ ５４０６に規定される試験方法による気乾かさ密度が１．８ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが１０Ｎ／ｍｍ²以上のブロック塀用軽量ブロックであって、セメント、ＰＳ灰、比重の異なる２種類の軽量骨材、および一般骨材を含み、前記２種類の軽量骨材のうちの一方が比重０．６以下のパーライトであり、他方が前記パーライトより比重の高い軽量骨材であることを特徴とする。

この請求項３における気乾かさ密度が１．８ｇ／ｃｍ³未満というのは、ＪＩＳ Ａ ５４０６における０８の区分と１２の区分の中間の値に相当する。

一方、圧縮強さが１０Ｎ／ｍｍ²以上というのは、ＪＩＳ Ａ ５４０６における１６の区分の強度より２Ｎ／ｍｍ²も大きい値に相当する。

従って、この場合もＪＩＳ Ａ ５４０６の同区分のものに比べ、より軽量で密度の割りに強度の高いブロックとなる。

以上の請求項１〜３に係る発明において、セメント、ＰＳ灰、比重の異なる２種類の軽量骨材（一方が比重０．６以下のパーライトであり、他方が前記パーライトより比重の高い軽量骨材）、一般骨材が共通の必須材料である。

ＰＳ灰の混入量としては、ＰＳ灰の成分や状態にもよるが、１００〜３００ｋｇ／ｍ³程度、より好ましくは１５０〜２５０ｋｇ／ｍ³程度を想定している。産業廃棄物としてのＰＳ灰の大量混入により、その処理を兼ねた効率的な再資源化が図れるが、ＰＳ灰の比重は通常２．３程度あり、混入量が多すぎると、本発明の目的である軽量化、良好な強度発現が難しくなる。

また、単位ＰＳ灰量を１００ｋｇ／ｍ³以上とすることで保形性が確保でき、超硬練りの即脱可能な成形物として十分利用可能となるが、単位ＰＳ灰量が３００ｋｇ／ｍ³を越えると型枠への充填性が損なわれるなど成型が困難となる恐れがあるとともに、十分な強度が得難くなる。

単位セメント量については、およそ１５０〜４００ｋｇ／ｍ³程度、より好ましくは２００〜３８０ｋｇ／ｍ³程度を想定しているが、その範囲は請求項１〜３で目標とする気乾かさ密度と圧縮強さとの関係で異なる。

１５０ｋｇ／ｍ³より小さくなると、十分な圧縮強さが得られない恐れがあり、単位重量を増せば圧縮強さは増すが、ブロックの気乾かさ密度が大きくなり、４００ｋｇ／ｍ³を超えると、本発明の軽量性を達成することができなくなる恐れがある。

比重の異なる２種類の軽量骨材の一方である比重０．６以下のパーライトは、主として軽量化すなわちブロックの密度を下げる目的で配合しており、配合量としては、およそ１００〜２５０ｋｇ／ｍ³程度、より好ましくは１５０〜２００ｋｇ／ｍ³程度を想定している。配合量が２５０ｋｇ／ｍ³より多くなるとブロックの強度が低下する恐れがある。

パーライトは安価で、入手の容易な細粒であるので、密度を下げる材料としては好適である。

２種類の軽量骨材の他方は、主としてブロック全体の密度および強度を調整するために用いられるものであり、人工骨材に必ずしも限定されないが、比重が低いにもかかわらず、低吸水で強度の高いものが好ましい。

この軽量骨材としては、メサライト、硬質パーライト、ニューＵライト、軽石、セラミック発泡粒などの他、ＪＩＳ Ａ ５００２「構造用軽量コンクリート骨材」に規定される骨材が挙げられる。

これら２種類の軽量骨材を併用し、その配合量を調整することで、目標とする気乾かさ密度や圧縮強さの調整が容易となる。また、２種類の軽量骨材を併用することで、粒度分布も調整しやすくなる。３種類以上の軽量骨材を併用することも考えられるが、配合等が複雑になるので好ましくない。

また、本発明でいう一般骨材は、軽量骨材以外の一般的な骨材を意味し、山砂等の天然骨材、人工骨材、再生骨材が使用できる。一般骨材は補強材として使用する。

請求項４は、請求項１、２または３に係るブロック塀用軽量ブロックにおいて、前記パーライトより比重の高い軽量骨材が、比重２．０以下の軽量骨材であることを特徴とするものである。

比重が２．０より大きくなると、本発明の対象とする気乾かさ密度のブロック（請求項１では気乾かさ密度１．６ｇ／ｃｍ³未満、請求項２では気乾かさ密度１．７ｇ／ｃｍ³未満、請求項３では気乾かさ密度１．８ｇ／ｃｍ³未満）とする調整が難しくなる。

好適な軽量骨材は、比重１．２〜１．８のものである。この範囲の軽量骨材としては、メサライト、アサノライトなどの膨張性頁岩系人工軽量骨材等が挙げられる。

請求項５は、請求項１〜４に係るブロック塀用軽量ブロックにおいて、前記パーライトより比重の高い軽量骨材が、ＦＭ２．４〜４．５の軽量骨材であることを特徴とするものである。より好ましくは、ＦＭ３．５〜４．５の軽量骨材である。

ＦＭは骨材の粒度構成を示すものであり、細骨材は２．６〜３．１、粗骨材は６〜８ぐらいのものが良いとされている。従って、本発明のこの骨材はやや粗い細骨材である。

また、比重の高い軽量骨材について行った実験では、粒度にばらつきがある場合より、粒度のばらつきがない場合において、成形されたブロックについて高い圧縮強さが得られている。

このような条件において、好ましい軽量骨材の一つとしては、膨張性頁岩を粉砕・造粒・焼成して得られた単一粒度の人工軽量骨材である日本メサライト工業株式会社製の商品名「メサライトＧＳ」が挙げられる。

請求項６は、請求項１〜５に係るブロック塀用軽量ブロックにおいて、さらに、セメントの強度増進用混和材が含まれていることを特徴とするものである。

セメントの強度を増進するための混和材は、種々開発されているが、コストが大幅に上昇しない範囲で配合することで、目標とする気乾かさ密度を大きく変えず圧縮強さの調整が容易となる。

この混和材としては、シリカヒューム等の活性シリカ粉、無水石膏、高炉スラグ微粉末、水ガラス等が挙げられる。また、市販のセメント強度増進剤でもよい。

請求項７は、請求項６に係るブロック塀用軽量ブロックにおいて、好ましいものとして、前記混和材が高炉スラグ微粉末と無水石膏からなるものである場合を限定したものである。

市販されている具体的な製品としては、株式会社デイ・シイ製の商品名「セラパワーＣＰ−３０」が挙げられる。蒸気養生をする場合は、無水石膏を含むものが好ましい。

請求項８は、請求項１〜７に係るブロック塀用軽量ブロックにおいて、前記一般骨材が再生骨材である場合を限定したものである。

再生骨材としては、廃コンクリート塊の破砕物を磨砕機などで加工した高品質のものがあるが、本発明ではコンクリート二次製品を破砕したもの程度でもよい。また、再生骨材と他の一般骨材を併用することもできる。

請求項９は、請求項１〜８に係るブロック塀用軽量ブロックにおいて、前記ブロック表面に防水処理がなされていることを特徴とするものである。

ブロックの吸水率が大きい場合、吸水により実質的なブロックの重量が増す恐れがあり、また、乾湿の繰り返しや含有水の凍結融解の繰り返しによるブロックの劣化も懸念されるので、ブロックが低吸水性であることは好ましい。ＪＩＳ Ａ ５４０６においても、０８、１２の区分については、規定されていないものの、重量が大きくなる１６の区分以上では吸水率の上限が規定されている（１６の区分では１０％以下）。

本発明で用いるＰＳ灰や軽量骨材は、材料自体としては吸水率の高い材料であるため、請求項１〜８に示すブロック自体の吸水率は、十分低いものではない。ブロック表面に防水処理を施すことで、吸水率の面での不利を解消することが考えられる。

防水処理の方法としては、表面含侵方法、表面塗布方法等があり、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリマーセメント系塗布防水材、ケイ酸質系塗布防水材、アクリル樹脂系、水性シラン系等のコーティングの方法が挙げられる。

本発明によれば、産業廃棄物であるＰＳ灰の有効利用を図りつつ、ＪＩＳ規格のブロック塀用軽量ブロックに比べ、軽量（気乾かさ密度が１．８ｇ／ｃｍ³未満）でありながら、同程度の密度で比べた場合、より強度の高い、環境にもやさしく、経済性にも優れたブロック塀用軽量ブロックを得ることができる。

また、２種類の軽量骨材を併用することで、比重０．６以下のパーライトによりブロックの密度を低下させるとともに、もう一方の軽量骨材により、ブロック全体の密度および強度を調整することができる。したがって、気乾かさ密度、圧縮強さの異なるブロック塀用軽量ブロックを容易に製造することができるので、品揃えができる。

さらに、強度増進用混和材や特定粒度の人工軽量骨材等を併用した場合には、必要強度の確保がしやすくなるので、ブロックの軽量化のための密度調整も容易となる。

次に、本発明のブロック塀用軽量ブロック（以下、単に、「軽量ブロック」という）について、より詳細に説明する。

［ブロック］
本発明の軽量ブロックはブロック塀に用いるのが好適であるため、ブロック塀用としているが、密度や強度が高いものについては歩道ブロック、花壇等の植栽・園芸関係のブロックとしても用いることができる。該軽量ブロックの形状や寸法は特に限定されず、従来の各用途に用いられているものと同様でよい。ブロック塀用であれば、ＪＩＳ Ａ ５４０６の規格に沿うものであり、市販されている従来のブロック塀用ブロックと同様の形状・寸法のものである。

軽量性（気乾かさ密度）と強度は、前述の通りであり、図１の斜線で示される範囲のものである。なお、図１には本願の請求項１〜３で規定する範囲と、ＪＩＳ Ａ ５４０６の区分０８と区分１２の範囲を併せて示した。

これらの他、吸水率は重要な物性であり、特に限定されないが、低吸水性であることが望ましい。

［構成材料］
本発明の軽量ブロックは、セメント、ＰＳ灰、パーライト、パーライトより比重の高い軽量骨材、一般骨材を含むものである。本発明の目的の一つとして、「ＰＳ灰の有効利用」も掲げているので、本発明ではＰＳ灰も必須材料とした。

本発明で用いるセメントの種類は特に限定されない。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各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカヒュームセメント、エコセメントなどの様々なセメントを使用することができる。

ＰＳ灰は、製紙工場の製紙工程で発生するスラッジの焼却灰であり、主にＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯからなる。また、主要構成物は、ゲーレナイト、アノーサイト、遊離石灰であり、その他ガラス相が含まれる。

さらに、ＰＳ灰は微細空隙を有するため保水効果がある。したがって、低水比の即脱ブロックにおいては、混和することにより保形性がよくなる。ＰＳ灰は、上記の通り、製紙スラッジの焼却灰であるため、生成条件によって、各構成生物の割合、遊離石灰量、ガラス相の割合等にバラツキがある。本発明で用いるＰＳ灰は特に限定されないが、ガラス相の多い方がポゾラン反応が進むので好ましい。また、遊離石灰は２〜５％程度含まれている方が強度向上につながるので好ましい。

パーライトは、真珠岩及び／又は黒曜石を８００〜１０００℃で焼成発泡させたものである。発泡条件や原料条件により、軟質パーライト、硬質パーライトなど様々な物性（強度、比重、粒径等）のものがある。本発明では、軽量化を図るべく使用するため、比重０．６以下のものを用いる。これより比重が高いと軽量化が図り難くなる。粒度構成は特に限定されないが、２．０ｍｍ以下のものが好ましい。

本発明では、軽量骨材として上記パーライトの他、パーライトより比重の高い軽量骨材を用いる。これは、パーライトだけでは軽量化は図れるものの、ブロック塀用のブロックとして必要な強度が確保し難いからである。

強度を確保するため、一般骨材や無機粉末を大量に用いたのでは、強度は確保できても今度は軽量性が確保できなくなる。そこで、軽量性を大きく変えることなく強度改善をするために、パーライトより比重の高い軽量骨材を用いる。一般的には比重が高いものほど強度も高くなるので、パーライトより比重の低い軽量骨材を用いたのでは、概して、強度改善は図れない。

本発明で用いるパーライトは、比重０．６以下のものなので、本発明でいうパーライトより比重の高い軽量骨材は、比重が０．６を超える軽量骨材である。この範囲を満たし高強度であれば比重は特に限定されないが、上記の通り、比重が高いほど強度も高くなる傾向があるので、ある程度比重の高いものの方が好ましい。（比重が低くても高強度であればそれでも良い。）好ましい比重の数値範囲は、１．２〜１．８である。粒度構成は特に限定されないが、ＦＭ（粗粒率）が２．４〜４．５のものが好ましい。加えて、単粒度（粒度分布がシャープ）である方が良い。また、吸水率が低いものであることも好ましい。市販のものとしては、メサライト、アサノライト、ニューＵライト、軽石等が挙げられる。

一般骨材は、更に補強すべく配合される。一般骨材としては、川砂等の天然骨材、砕石、砕砂、再生骨材、人工骨材が挙げられる。再生骨材は、一般的にはコンクリート廃材の破砕物を摩砕してペースト部分あるいはモルタル部分を除去したものを言うが、本発明では、単にコンクリート二次製品を破砕したもの、コンクリート廃材の破砕物なども含まれる。粒度構成は特に限定されないが、ＦＭ１．８〜５．０が好ましい。

本発明の軽量ブロックは、以上の他、セメントの強度増進用混和材を含むことが好ましい。セメントの配合量を増やせば強度は高くできるが、ブロックの密度が高くなるので軽量化が図れなくなる。この混和材を用いれば、セメントを増量しなくても強度アップができる。

この混和材の種類は前述の通りである。中でも、無水石膏と高炉スラグ微粉末を組み合わせて用いることは好ましい。無水石膏は蒸気養生製品の強度増進に効果的であり、高炉スラグ微粉末はセメントとのポゾラン反応による強度増進に効果的である。

［配合割合］
上記材料において、セメント、ＰＳ灰、パーライトの１ｍ³当たりの配合割合（単位量）は前述の通りである。セメントとＰＳ灰の好ましい割合は、重量比でＰＳ灰／セメント＝０．７〜１．１である。この範囲をはずれると、軽量性と強度のいずれかが確保し難くなる。

パーライト（ＰＡ）より比重の高い軽量骨材（Ｓ）の単位量は、用いる軽量骨材の品質・性能によってかなり異なるので一概に限定できないが、後述の実施例に示すように、メサライトを用いた場合は重量比でＰＡ／（ＰＡ＋Ｓ）＝０．２〜０．６となる量が好ましい。

また、一般骨材の単位量も骨材の種類や粒度構成によってかなり異なるので一概に限定できないが、後述の実施例に示すように、軽量骨材としてパーライト（ＰＡ）とメサライト（Ｓ）、一般骨材として再生骨材（Ｂ）を用いた場合は、Ｂ／（ＰＡ＋Ｓ）＝０．１〜０．５程度の量が好ましい。

なお、必要に応じて添加されるセメントの強度増進用混和材の単位量も種類によってかなり異なるので一概に限定できない。後述の実施例に示すように、セラパワーＣＰ−３０を用いる場合は、前述の通りである。

［防水処理］
本発明の軽量ブロックは、図１の斜線部の範囲の気乾かさ密度と圧縮強さを有するものであるが、加えて、低吸水性（ＪＩＳ Ａ ５４０６試験方法での吸水率１０％以下）であることが好ましい。

十分な低吸水性を確保するためには、本発明の軽量ブロックには防水処理が施されていることが好ましい。防水処理の概要は前述の通りであり、本発明の目的の範囲内であれば、防水処理に関するあらゆる従来技術が適用できる。

［製造方法］
本発明の軽量ブロックの製造例の概要を次に示す。練り混ぜたコンクリートを振動かけながら所定の型枠に成形後、型枠を即脱を行い、前置き２〜４時間後に４０〜８０℃の蒸気養生を４〜６時間程度行い、気中で養生した。

［施工方法］
本発明の軽量ブロックは、軽量でその割には実用的強度を有するという点以外は従来のブロック塀用ブロックと同じである。従って、本発明の軽量ブロックによるブロック塀の施工方法は、従来の普通コンクリートブロックや軽量コンクリートブロックの施工方法と同じで良い。本発明の軽量ブロックを用いれば、安価に地震に対応したブロック塀が得られる。

以下、本発明に関する試験例について述べる。

実機試験として、予備実験（後述）で絞り込んだ本発明のブロック塀用軽量ブロックの配合とその効果の確認のため、実際のブロック製造工場ラインを用いてブロックを試作し、その性能評価を行った。表１は配合（試験例１〜２４）と、試験結果をまとめたものである。

使用材料は、以下の通りである。

Ｃ：セメント（密度３．１５ｇ／ｃｍ³）、
Ｂ：再生骨材；コンクリート二次製品の破砕粒（密度２．４６ｇ／ｃｍ³）…一般骨材、
ＰＡ：パーライト（密度０．５２ｇ／ｃｍ³）、
ＰＳ：ＰＳ灰（密度２．２７ｇ／ｃｍ³）、
ＭＲ：メサライト（密度１．８６ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ２．６１）…パーライトより比重の高い軽量骨材、
ＧＳ：メサライトＧＳ（密度１．７１ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ４．１７）…パーライトより比重の高い軽量骨材、
ＣＰ３０：セラパワーＣＰ−３０（密度２．９２ｇ／ｃｍ³）…セメントの強度増進用混和材、
Ｗ：水。
（「メサライト」および「メサライトＧＳ」は日本メサライト工業株式会社製の人工軽量骨材の商品名、セラパワーＣＰ−３０は株式会社デイ・シイ製のセメントの強度増進用混和材の商品名である。）

また、使用骨材の粒度分布を図２に示す。図２は骨材試験の方法により、ふるい通過質量百分率（％）をグラフで示したものである。

試験項目はＪＩＳ Ａ ５４０６におけるブロック性能の試験項目に準拠して行った。ただし、圧縮強さは材齢３日の初期強度と、材齢１４日の強度を測定した。

この実機によるブロックの製造手順としては、配合する量の混練水を用いて所定の型枠で成形後、即脱し、脱型したブロックについて、６５℃で蒸気養生を行なった。また、低スランプ硬練りの即脱成形を可能とするため、水粉体比は表１に示すように低水比となるようにした。

表１における試験例１は、製品の密度を下げるため、セメントの単位量を２１６ｋｇ／ｍ³と低く抑えた配合において、パーライト（密度０．５２ｇ／ｃｍ³）の単位量も１９９ｋｇ／ｍ³と大きくした場合であり、気乾かさ密度は最も小さくなっているが、その反面、材齢１４日における圧縮強さが３．７９Ｎ／ｍｍ²しか得られず、本発明のブロック塀用軽量ブロックとしては適さないことが確認された。

試験例２では、一般骨材として用いた再生骨材（密度２．４６ｇ／ｃｍ³）の量を増やしているが、やはり材齢１４日における圧縮強さが本発明の目標とする範囲には達していない。

試験例３は、試験例１に対し、低密度化のためのパーライトの量を抑え、メサライトＧＳ（密度１．７１ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ４．１７）の量を増やしたものであり、請求項１の条件を満たしている。

試験例４、６は、セメントの強度増進用混和材としてのセラパワーＣＰ−３０を使用しなかった場合であり、セメント量を大きくしているが、圧縮強さが本発明の目標とする範囲には達していない。

試験例５は、セメント量が比較的少ない条件で、試験例３よりパーライトの量を多めにした場合であり、やはり圧縮強さが本発明の目標とする範囲に達していない。

試験例７は、試験例１よりセメント量を若干多めにするとともに、低密度化のためのパーライトの量を若干抑え、メサライト（密度１．８６ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ２．６１）の量を増やしたものであり、気乾かさ密度をできるだけ抑えた配合において、各使用材料の配合がうまくバランスすることで目標とする圧縮強さが得られることを示しており、気乾かさ密度が１．４１ｇ／ｃｍ³とかなり小さいにもかかわらず、材齢１４日における圧縮強さが６．０２と請求項１の条件を満たしている。

試験例８、９、１０は、低密度化のためのパーライトの配合量が２５０ｋｇ／ｃｍ³を超え、一方再生骨材の配合量が少ない場合であり、配合バランスにおいて、低比重のパーライトの配合量が過大であると、十分な圧縮強さが得られないことを示している。

試験例１１は、試験例１に比べ、再生骨材の量が多く、その分、気乾かさ密度および圧縮強さの数値も大きくなっているが、本発明で目標とする圧縮強さには達していない。

試験例１２、１３、１４、１５、１６は、セメントの単位量を２１６ｋｇ／ｍ³と低く抑え、比較的低密度の範囲を狙ったものであるが、パーライトの使用量を抑えた試験例１２、１３、１６については、圧縮強さについても高い強度が出ており、試験例１２のものは請求項２のみならず、請求項３の条件も満たしている。また、試験例１３が請求項１および請求項２の条件を満たし、試験例１４、１５が請求項１の条件を満たし、試験例１６が請求項２の条件を満たしている。

試験例１７のものは、試練例７よりセメントおよびパーライトの単位量を若干抑え、セメントの強度増進用混和材としてのセラパワーＣＰ−３０（密度２．９２ｇ／ｃｍ³）の量を若干多くしたものであり、気乾かさ密度が１．６６ｇ／ｃｍ³に対し、材齢１４日における圧縮強さが１０．１９Ｎ／ｍｍ²出ており請求項２のみならず、請求項３の条件も満たしている。

一方、試験例１８のものは、試験例１７のものに対し、セメントおよびセラパワーＣＰ−３０の量を若干増やし、再生骨材の量を若干減らしたものであり、気乾かさ密度が１．５７ｇ／ｃｍ³と下がり、材齢１４日における圧縮強さも８．８３Ｎ／ｍｍ²と下がったものの、請求項１および請求項２の条件も満たすものとなっている。

試験例１９、２０、２１、２２は、セラパワーＣＰ−３０を用いつつ、セメントの単位量を３６２ｋｇ／ｍ³に増やして、高強度の範囲を狙ったものであり、配合の調整により、試験例１９、２１、２２については、気乾かさ密度が１．６０ｇ／ｃｍ³近傍でありながら、圧縮強さが１０Ｎ／ｍｍ²を超えており、請求項２のみならず、請求項３の条件も満たしている。また、試験例２０は気乾かさ密度が１．７１ｇ／ｃｍ³で、ぎりぎり請求項２の条件を満たさないが、圧縮強さは１４．０１Ｎ／ｍｍ²あり、十分に請求項３の条件を満たしている。

試験例２３は、セメントの強度増進用混和材を使用しない場合であるが、セメントの単位量を大きくとり、メサライトＧＳの単位量を若干多めに設定することで、必ずしも該混合材を用いなくても、請求項１および請求項２の条件を満たすブロックが得られた。

試験例２４は、試験例２３と比較して、メサライトＧＳの単位量が大幅に少ない反面、強度増進用混和材としてのセラパワーＣＰ−３０の量を若干増やすことで、請求項１および請求項２の条件を満たすブロックが得られた。

このように、主として密度面ではパーライトやメサライトの量を、強度面ではセメントやメサライトやセラパワーＣＰ−３０の量を調整することにより、本発明のものが得られることが分る。なお、ＰＳ灰の量はその処理量とブロックの物性への影響を考慮してほぼ一定にした。

また、メサライト（密度１．８６ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ２．６１）とメサライトＧＳ（密度１．７１ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ４．１７）の効果の違いとして、密度はメサライトの方が大きいが、粒度構成を示すＦＭの値はメサライトＧＳが大きく、メサライトを使用した試験例５、６、７、８、９、１０は、それ以外のメサライトＧＳを使用した実施例に比べ、強度不足が目立ち、本発明の条件を満たしたのは試験例７のみだった。従って、メサライトよりＦＭの値が大きいメサライトＧＳがより好ましいといえる。

なお、上述の表１の実験における配合は、まず実験室において、種々の予備実験を行い、その結果をもとに実機用の配合として決定したものである（使用材料や試験方法は、実験室用のものであるため、必ずしも本発明のものとは一致せず、予備実験として、個々の要素の特性等を求めたものである。なお、パーライトの使用、ＰＳ灰の使用、パーライト以外の軽量骨材の使用、一般骨材（再生骨材）の使用は、これまでのブロック開発の経緯から実験の前提条件とした。）。

実験室で行なった試験のうち主な実験として、以下の実験１〜４を簡単に説明する（実験方法、データ等は省略）。

実験１：パーライト使用量の選定
実験２：セメントの強度増進用混和材（商品名「セラパワーＣＰ−３０」）の使用
実験３：パーライトと併用する軽量骨材（商品名「メサライト」、「メサライトＧＳ」）使用実験
実験４：単位セメント量変化実験

実験１は、圧縮強さ１０Ｎ／ｍｍ²のブロックを想定した配合において、パーライト（密度０．５２ｇ／ｃｍ³）の配合量を変え、圧縮強度特性を把握することを目的としたものである。軽量骨材には軽石（密度１．６９ｇ／ｃｍ³）を用いた。

軽量骨材が軽石の場合、ブロックの密度に関しては、パーライトによる軽量骨材置換率が高ければ、当然、密度が小さくなるが、軽石に対しパーライトを単位重量で２０〜８０％程度置き換えてもある程度の強度が確保できることを確認した。

実験２は、実験1で行った配合のいくつかにセメントの強度増進用混和材として、前述のセラパワーＣＰ−３０（密度２．９２ｇ／ｃｍ³）を添加して、実験を行い強度増加の割合の確認を行ったものである。セメントの強度増進用混和材は種々あるが、価格、取扱いの容易さ、効果等を勘案してセラパワーＣＰ−３０を選択した。

配合量に応じて、硬化後のブロックの密度は若干上がるが、圧縮強さに顕著な改善効果がみられ、目標とする気乾かさ密度や圧縮強さの調整に利用可能であることを確認した。

しかしながら、上述の実験１、実験２の実験結果からパーライトと併用する骨材としては軽石では十分な強度が得にくいと判断し、実験３では、同程度の比重で、軽石よりも強度が強いと考えられる人工軽量骨材である上述の商品名「メサライト」、「メサライトＧＳ」を用いて、実験を行なった。

実験３での圧縮強度試験結果から、メサライト、メサライトＧＳを使用することで圧縮強さが軽石の場合より高くなることが確認され、特にＦＭの値が高く、単一粒度であるメサライトＧＳ（密度１．７１ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ４．１７）はメサライト（密度１．８６ｇ／ｃｍ³、ＦＭ ２．６１）に比べても圧縮強さが大きく増加することを確認した。ＦＭも２．４〜４．５程度であればよいことも確認した。

しかし、メサライトＧＳによる軽量骨材置換率が２０％、４０％といった置換率が低い範囲では、供試体表面に水分が浮き上がってしまうので、即脱成形のためには圧縮強さを犠牲にしてもある程度置換率を大きくしなければならないと考えられた。

実験４は、実験３の結果からメサライト、メサライトＧＳなどのパーライトより比重の高い軽量骨材を使用することで強度の増加が望めることが確認され、また実験２よりセメントの強度増進用混和材としてのセラパワーＣＰ−３０を使用することでも強度が増加するため、この両方を使用した配合においてセメント量を増加させることなく密度の低下を図ったものである。

これらの実験結果を踏まえ、上述の実機用の材料の種類と配合を決めたものであるが、これらの材料や配合のみが必ずしも本発明の範囲を限定するものではないことは言うまでもない。

本発明のブロック塀用軽量ブロックにおける気乾かさ密度と圧縮強さの範囲とＪＩＳ Ａ ５４０６の区分０８、１２における気乾かさ密度と圧縮強さの範囲とを比較して示したグラフである。 本発明のブロック塀用軽量ブロックの実機試験における使用材料の骨材粒度分布を示したグラフである。

Claims (9)

1. ＪＩＳ Ａ ５４０６に規定される試験方法による気乾かさ密度が１．６ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが６Ｎ／ｍｍ²以上のブロック塀用軽量ブロックであって、セメント、ＰＳ灰、比重の異なる２種類の軽量骨材、および一般骨材を含み、前記２種類の軽量骨材のうちの一方が比重０．６以下のパーライトであり、他方が前記パーライトより比重の高い軽量骨材であることを特徴とするブロック塀用軽量ブロック。
2. ＪＩＳ Ａ ５４０６に規定される試験方法による気乾かさ密度が１．７ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが８Ｎ／ｍｍ²以上のブロック塀用軽量ブロックであって、セメント、ＰＳ灰、比重の異なる２種類の軽量骨材、および一般骨材を含み、前記２種類の軽量骨材のうちの一方が比重０．６以下のパーライトであり、他方が前記パーライトより比重の高い軽量骨材であることを特徴とするブロック塀用軽量ブロック。
3. ＪＩＳ Ａ ５４０６に規定される試験方法による気乾かさ密度が１．８ｇ／ｃｍ³未満、圧縮強さが１０Ｎ／ｍｍ²以上のブロック塀用軽量ブロックであって、セメント、ＰＳ灰、比重の異なる２種類の軽量骨材、および一般骨材を含み、前記２種類の軽量骨材のうちの一方が比重０．６以下のパーライトであり、他方が前記パーライトより比重の高い軽量骨材であることを特徴とするブロック塀用軽量ブロック。
4. 前記パーライトより比重の高い軽量骨材は、比重２．０以下の軽量骨材であることを特徴とする請求項１、２または３記載のブロック塀用軽量ブロック。
5. 前記パーライトより比重の高い軽量骨材が、ＦＭ２．４〜４．５の軽量骨材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のブロック塀用軽量ブロック。
6. さらに、セメントの強度増進用混和材が含まれていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のブロック塀用軽量ブロック。
7. 前記混和材が高炉スラグ微粉末と無水石膏からなるものであることを特徴とする請求項６記載のブロック塀用軽量ブロック。
8. 前記一般骨材が再生骨材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のブロック塀用軽量ブロック。
9. 前記ブロック表面に防水処理がなされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のブロック塀用軽量ブロック。

Images