JP6152655B2 - 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

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。

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ためには，保水量が大きいブロックが好ましい。現状のプレキャスト無筋コンクリート製品のＪＩＳ Ａ ５３７１：２０１０の保水性ブロックには，保水量は０．１５ｇ／ｃｍ^３以上，曲げ強度は３Ｎ／ｍｍ^２以上と規定されている。しかしながら，規格値の保水量０．１５ｇ／ｃｍ^３では，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くなる。また，ゲリラ豪雨対策としても保水量０．１５ｇ／ｃｍ^３は十分ではない。この点を改善する既往の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がある。

特開２００８−３０８８５８号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、保水量を大きくすると曲げ強度は小さくなる傾向にある。具体的には、特許文献１の表３には，保水量が０．２４ｇ／ｃｍ^３の場合，曲げ強度は３．２Ｎ／ｍｍ^２が得られているが，保水量が０．２７ｇ／ｃｍ^３の場合，曲げ強度は２．１Ｎ／ｍｍ^２であり，ＪＩＳ Ａ ５３７１の保水性ブロックの曲げ強度の規格を満足しない。

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を大きく、具体的には０．２５ｇ／ｃｍ^３以上とし、更に、曲げ強度３.０Ｎ／ｍｍ^２以上である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し、更に硬化促進材料を使用することによって、保水量が大きく、強度も高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、前記コンクリートは、水、セメント、化学混和剤及び軟質高炉スラグ細骨材を含み、前記コンクリートの空隙容積量は３００〜４２０Ｌ／ｍ^３であり、前記コンクリートの水／セメント比は１０〜３０％であり、前記高保水性ブロックは前記コンクリートを３０〜５０℃で蒸気養生して製造する、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０．２５ｇ/ｃｍ^３以上の保水量を有することができる。また、曲げ強度も、３.０Ｎ／ｍｍ^２以上と十分ある。

本発明の高保水性ブロックに使用するコンクリートは、さらに混和材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、一層曲げ強度を高めることができる。

また、本発明は、水、セメント、化学混和剤及び軟質高炉スラグ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、３０〜５０℃で蒸気養生して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０．２５ｇ/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、さらに混和材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曲げ強度をより大き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が大きく、曲げ強度も十分にある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が大きく、曲げ強度も十分にある高保水性ブロックの製造方法を提供することができる。

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、セメント、化学混和剤及び軟質高炉スラグ細骨材を含む。コンクリートは、更に混和材を含むとより好ましい。

細骨材としては、軟質高炉スラグ細骨材を使用する。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。

軟質高炉スラグ細骨材の吸水率は、１％以上、好ましくは１．０〜８％、より好ましくは２．０〜７％、さらに好ましくは３．０〜６％、最も好ましくは３．５〜５．０％である。また、粗粒率が２．０〜４．０であるものを使用するのが好ましく、より好ましくは２．２〜３．８、さらに好ましくは２．４〜３．２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でき、曲げ強度も十分な範囲に維持することが可能となる。

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、ポリエーテル系の化合物が挙げられる。これらの中でも、特にポリエーテル系またはポリカルボン酸系の化合物が好ましい。
混和材は、無水石膏、もしくは，無水石膏を主成分とする高強度混和材、例えばデンカΣ１０００、Σ２０００等を使用する。

コンクリートの空隙容積量は、３００〜４２０Ｌ／ｍ^３、好ましくは３１０〜４１０Ｌ／ｍ^３、より好ましくは３２０〜４００Ｌ／ｍ^３、さらに好ましくは３２５〜３９０Ｌ／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し、適度な曲げ強度を保つことが可能となる。
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、３０〜８０Ｌ／ｍ^３、好ましくは４０〜７０Ｌ／ｍ^３、より好ましくは５０〜６０Ｌ／ｍ^３、さらに好ましくは５２〜５８Ｌ／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、１０〜３０％であり、好ましくは、１５〜２０％である。水／セメント比が１５％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、単位細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４０〜６０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは４５〜５５ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは４８〜５３ｋｇ／ｍ^３であり、単位セメント量は２００〜４００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは２２０〜３５０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは２５０〜３００ｋｇ／ｍ^３であり、単位細骨材量は１２００〜１５００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは１１００〜１４００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１２００〜１３５０ｋｇ／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４．０〜６．５ｋｇ／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、３０〜５０℃の温度で蒸気養生することにより得られる。まず、セメントと軟質高炉スラグ骨材とを混合し、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、必要に応じて混和材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３００〜４００Ｌ／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、３０〜５０℃の温度、好ましくは３５〜４５℃の温度で蒸気養生して高保水性ブロックを得る。蒸気養生する時間は０．５〜２日、好ましくは０．８〜１．５日とする。これらの温度、時間とすることで高い保水性、適度な曲げ強度が得られる。

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，宇部三菱セメント株式会社製）
・早強ポルトランドセメント，密度３．１４g／ｃｍ^３，宇部三菱セメント株式会社製）
（２）混和材
・高強度混和材，デンカΣ２０００（無水石膏−シリカフューム系，密度２．４９ｇ／ｃｍ^３，電気化学工業株式会社製）
・高強度混和材，デンカΣ１０００（無水石膏系，密度２．７９ｇ／ｃｍ^３，電気化学工業株式会社製）
・天然無水石膏（密度２．９０ｇ／ｃｍ^３，常陸化工株式会社製）
（３）細骨材
細骨材としては、軟質高炉スラグ細骨材を使用した。表１に軟質高炉スラグ細骨材の粒度、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２１ＷＨ、ポリエーテル系、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］
上述のセメント、軟質高炉スラグ細骨材、化学混和剤及び水を、必要に応じて混和材を所定の比率で配合して、配合Ｎｏ.１〜１０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量から細骨材の空隙容積量を差し引いた空隙容積量を３３０Ｌ／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．１〜９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、軟質高炉スラグ細骨材及びセメント、必要に応じて混和材を投入して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１５秒間とした。

［供試体の養生］
コンクリート供試体の養生は、所定の温度で蒸気養生し、材齢１日以降は２０℃の恒温室で気中保管した。また、比較として、２０℃の恒温室で材齢１日までシート養生し、材齢１日以降は気中保管した。

以上で説明したように、表２に示す配合Ｎｏ．１〜９のコンクリートを用いて、実施例１〜５及び比較例１〜４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。
比較例１および実施例１は，セメントとして普通ポルトランドセメントを使用したコンクリートについて，材齢１日までの養生を変えたものである。比較例２，実施例２および比較例３は，セメントとして早強ポルトランドセメントを使用したコンクリートについて，材齢１日までの養生を変えたものである。
実施例３および比較例４は，セメントとして早強ポルトランドセメント，混和材として無水石膏−シリカフューム系のデンカΣ２０００を使用したコンクリートについて，材齢１日までの養生を変えたものである。実施例４は，セメントとして早強ポルトランドセメント，混和材として無水石膏系のデンカΣ１０００を使用したコンクリートについて，材齢１日まで４０℃で蒸気養生したものである。実施例５は，実施例４の混和材を天然無水石膏としたものである。なお、表中のセメント種別で、Ｎとは普通ポルトランドセメント、Ｈとは早強ポルトランドセメントを示す。

［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３００〜４２０Ｌ／ｍ^３であり、コンクリートの水／セメント比が１０〜３０％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が大きく、また、曲げ強度も十分にあるブロックが得られることが確認された。

Claims (9)

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、セメント、化学混和剤及び軟質高炉スラグ細骨材を含み、前記コンクリートの空隙容積量は３００〜４２０Ｌ／ｍ^３であり、前記コンクリートの水／セメント比は１０〜３０％であり、前記軟質高炉スラグ細骨材の空隙容積量が３０〜８０Ｌ／ｍ ^３ であり、
   前記高保水性ブロックは前記コンクリートを３０〜５０℃で蒸気養生して製造することを特徴とする高保水性ブロック。
2. 前記コンクリートは、さらに混和材を含む、請求項１に記載の高保水性ブロック。
3. 前記セメントが、早強ポルトランドセメントである、請求項１又は２に記載の高保水性ブロック。
4. 前記混和材は、無水石膏を含む、請求項２又は３に記載の高保水性ブロック。
5. 前記軟質高炉スラグ細骨材の吸水率が１％以上及び粗粒率が２．０〜４．０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４０〜６０ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量が２３０〜３５０ｋｇ／ｍ^３、単位細骨材量が１２００〜１５００ｋｇ／ｍ^３及び単位化学混和剤量が３．０〜８．０ｋｇ／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. 前記コンクリートの単位混和材量が２０〜４０ｋｇ／ｍ^３である、請求項２〜６の何れか１項に記載の高保水性ブロック。
8. 水、セメント、化学混和剤及び軟質高炉スラグ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、３０〜５０℃で蒸気養生して請求項１〜７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。
9. 前記コンクリートは、さらに混和材を含む、請求項８に記載の高保水性ブロックの製造方法。