JP7393650B2 - 転圧コンクリート材料の配合方法及び転圧コンクリート - Google Patents

Description

本発明は、転圧コンクリート材料の配合方法及び転圧コンクリートに関する。

道路舗装は、アスファルト舗装とコンクリート舗装に大別される。アスファルト舗装は、施工から供用開始までの期間が短く、早期に交通開放が可能であるが、コンクリート舗装と比較して耐久性が低いという特徴を備える。そのため、製鉄所構内等の重車両が頻繁に走行する箇所等の高い荷重がかかる箇所においては、より耐久性が高いコンクリート舗装が有効である。コンクリート舗装は、アスファルト舗装に比べて初期コストは大きいが耐久性が高いため、重車両が頻繁に走行する道路では、ライフサイクルコストの点でアスファルト舗装よりも有利である。

しかしながら、コンクリート舗装は、通常、２８日の養生期間が必要であり、アスファルト舗装と比較して養生期間が長期であるため、普及が困難となっている。養生期間が短く、早期交通開放をするコンクリート舗装方法としては、例えば、コンクリートに用いられるセメント量を増加して、水の量を低減してコンクリートの強度を増加する方法、又は、転圧コンクリート舗装（ＲＣＣＰ：Ｒｏｌｌｅｒ Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｐａｖｅｍｅｎｔ）がある。

コンクリートに用いられるセメント量を増加して、水の量を低減してコンクリートの強度を増加する方法では、単位セメント量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］に対する単位水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］の比である水セメント比が低下し、流動性が低下する。この流動性低下を防止するためには、高価な材料である混和剤を多量に添加する必要がある。

一方で、転圧コンクリート舗装は、通常の舗装用コンクリートよりも著しく単位水量の少ない硬練りのコンクリートをアスファルトフィニッシャ等で敷きならし、振動ローラ及びタイヤローラ等による転圧で締め固めて舗装する方法であり、通常のコンクリート舗装に比べて流動性が低くても施工可能である。また、多量の混和剤を添加する必要がなく、小さなコストで舗装可能である。

このような転圧コンクリートに関し、特許文献１には、製鋼スラグ、高炉スラグ微粉末及び水を含み、前記製鋼スラグの単位量が２０００ｋｇ／ｍ^３以上２６００ｋｇ／ｍ^３以下、前記高炉スラグ微粉末の単位量が２００ｋｇ／ｍ^３以上３５０ｋｇ／ｍ^３以下、前記水の単位量が７０ｋｇ／ｍ^３以上１１０ｋｇ／ｍ^３以下であることを特徴とする鉄鋼スラグ含有組成物が開示されている。

また、特許文献２には、粗骨材、細骨材、セメント及び水を含有する舗装材であって、前記粗骨材が、吸水率：１％以下かつ実積率：６０％以上の高炉スラグであることを特徴とする転圧コンクリート舗装材が開示されている。

特開２０１５－１９６６３１号公報 特開２０１６－５６０８９号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示されている転圧コンクリート舗装材では、主要材料のおおよその配合が決められているが、材料変更などが生じた場合に転圧施工可能な配合や強度をあらかじめ予測することが困難である。

また、転圧コンクリート舗装は、材料の配合が通常のコンクリートと大きく異なり、配合設計に経験と専門知識が必要とされる方法である。材料の配合が適切でない場合、施工性の低下、又は、高荷重に耐え得る十分な強度が得られない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、施工性に優れ、かつ早期の交通開放が可能な転圧コンクリートを提供することにある。

本発明者らは、転圧コンクリート舗装に関し、材料として含有される結合材、骨材、及び水の量を適切な量とすることで、施工性が向上し、かつ、早期に高強度が得られる配合設定方法を知見した。具体的なコンクリートの配合指標として、スランプ値と施工後の養生期間７日で強度を用いた。一般的に求められる転圧コンクリート舗装のスランプ値は２．５ｃｍ以下であり、養生期間７日での強度を用いたのは、早期の交通開放を目的としたためである。曲げ強度として３．９Ｎ／ｍｍ^２以上望ましくは４．５Ｎ／ｍｍ^２以上であって、曲げ強度と一軸圧縮強度の比が１／５～１／７、２８日の一軸圧縮強度と７日の一軸圧縮強度の比が１．５以上という関係に基づき、安全を見て、７日強度を４．５×７／１．５として、２１．０Ｎ／ｍｍ^２以上とした。

本発明は上記のような知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］ 結合材、骨材、及び水、並びに任意材料として混和剤を配合して転圧コンクリートを製造する際に、
前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤の合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］、並びにＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて測定されるスランプ値の関係と、
前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］に対する、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の比である水結合材比Ｒと、に基づいて、前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤を配合し、
前記水結合材比Ｒを４．０以上とし、
前記スランプ値を２．５ｃｍ以下とする、転圧コンクリート材料の配合方法。
［２］ 前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び前記混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］は、下記式（１）
－６７．６＋０．６４５×Ｗ＋０．００８×Ｂ＋０．２３９×Ａｄ－０．０５５×Ａｇ≦２．５ ・・・（１）
を満足する、［１］に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
［３］ 前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（２）
Ｗ＝２×Ｂ／Ｒ ・・・（２）
を満足する、［１］又は［２］に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
［４］ 前記結合材は、高炉セメントを含有し、
前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（３）
Ｗ＝１．５５×Ｂ／Ｒ ・・・（３）
を満足する、［１］又は［２］に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
［５］ 前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
前記結合材量Ｂは、３３０ｋｇ／ｍ^３以上７５５ｋｇ／ｍ^３以下であり、
前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ^３以上７２０Ｌ／ｍ^３以下であり、
前記水量Ｗは、１５５ｋｇ／ｍ^３以上１７０ｋｇ／ｍ^３以下である、［１］～［４］のいずれか１項に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
［６］ 前記結合材は、高炉セメントを含有し、
前記結合材量Ｂは、４２０ｋｇ／ｍ^３以上７５０ｋｇ／ｍ^３以下であり、
前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ^３以上７００Ｌ／ｍ^３以下であり、
前記水量Ｗは、１５０ｋｇ／ｍ^３以上１６５ｋｇ／ｍ^３以下である、［１］～［４］のいずれか１項に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
［７］ 前記骨材は、鉄鋼スラグを含有する、［１］～［６］のいずれか１項に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
［８］ 結合材、骨材、及び水、並びに任意材料として混和剤を含有し、
前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤の合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］、並びにＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて測定されるスランプ値が、予め求められた関係を有し、
前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］に対する、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の比である水結合材比Ｒが４．０以上であり、前記スランプ値が２．５ｃｍ以下であり、
前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
前記結合材量Ｂは、３３０ｋｇ／ｍ ^３ 以上７５０ｋｇ／ｍ ^３ 以下であり、
前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ ^３ 以上７２０Ｌ／ｍ ^３ 以下であり、
前記水量Ｗは、１５５ｋｇ／ｍ ^３ 以上１７０ｋｇ／ｍ ^３ 以下である、転圧コンクリート。
［９］ 前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（５）
Ｗ＝２×Ｂ／Ｒ ・・・（５）
を満足する、［８］に記載の転圧コンクリート。
［１０］ 結合材、骨材、及び水、並びに任意材料として混和剤を含有し、
前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤の合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、当該合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ ^３ ］、当該合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び当該合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、並びにＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて測定されるスランプ値が、予め求められた関係を有し、
前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］に対する、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］の比である水結合材比Ｒが４．０以上であり、
前記スランプ値が２．５ｃｍ以下であり、
前記結合材は、高炉セメントを含有し、
前記結合材量Ｂは、４２０ｋｇ／ｍ ^３ 以上７５０ｋｇ／ｍ ^３ 以下であり、
前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ ^３ 以上７００Ｌ／ｍ ^３ 以下であり、
前記水量Ｗは、１５０ｋｇ／ｍ ^３ 以上１６５ｋｇ／ｍ ^３ 以下である、転圧コンクリート。
［１１］ 前記結合材は、高炉セメントを含有し、
前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（６）
Ｗ＝１．５５×Ｂ／Ｒ ・・・（６）
を満足する、［９］に記載の転圧コンクリート。
[１２] 前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ ^３ ］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び前記混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ ^３ ］は、下記式（４）
－６７．６＋０．６４５×Ｗ＋０．００８×Ｂ＋０．２３９×Ａｄ－０．０５５×Ａｇ≦２．５ ・・・（４）
を満足する、［８］～［１１］のいずれか１項に記載の転圧コンクリート。
［１３］ 前記骨材は、鉄鋼スラグを含有する、［８］～［１２］のいずれか１項に記載の転圧コンクリート。

以上説明したように、本発明によれば、施工性に優れ、かつ早期の交通開放が可能となる。

重回帰分析結果に基づくスランプ予測値［ｃｍ］を横軸にとり、スランプ実績値［ｃｍ］を縦軸にとったときのグラフ図である。 本実施例における水結合材比Ｒを横軸にとり、圧縮強度σ_７［Ｎ／ｍｍ^２］を縦軸にとったときのグラフ図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下に、本発明の一実施形態に係る転圧コンクリートについて説明する。

＜転圧コンクリート材料の配合方法＞
本実施形態に係る転圧コンクリート材料の配合方法は、結合材、骨材、及び水、並びに任意材料として混和剤を配合して転圧コンクリートを製造する際に、結合材、骨材、水、及び混和剤の合計体積１ｍ^３あたりに含有される結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］、並びにＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて測定されるスランプ値の関係と、水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］に対する、結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の比である水結合材比Ｒと、に基づいて、結合材、骨材、水、及び混和剤を配合する。以下に、詳細に説明する。

（結合材）
本実施形態に係る結合材は、水分が加えられることにより水和して硬化する。本実施形態に係る結合材は、十分な強度が得られれば、特段制限されず、例えば、ポルトランドセメント、混合セメント又はエコセメント等を用いることができる。ポルトランドセメントとしては、具体的には、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９に規定された、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、中用熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、又は耐硫酸塩ポルトランドセメントを用いることができる。また、混合セメントとしては、具体的には、ＪＩＳ Ｒ ５２１１：２０１９に規定された高炉セメント、ＪＩＳ Ｒ ５２１３：２０１９に規定されたフライアッシュセメント、ＪＩＳ Ｒ ５２１２：２０１９に規定されたシリカセメントを用いることができる。また、エコセメントとしては、具体的には、ＪＩＳ Ｒ ５２１４：２０１９に規定されたエコセメントを用いることができる。本実施形態に係る結合材には、上述したセメントの他、ポルトランドセメントをベースにした膨張性のセメント、二成分系の低発熱セメント、三成分系の低発熱セメント、白色ポルトランドセメント、超微粒子セメントを用いることができる。また、本実施形態に係る結合材には、上述したものの他、各種規格で規定された結合材を使用することができる。本実施形態に係る結合材としては、上述したものを用いることができるが、本実施形態に係る結合材は、普通ポルトランドセメント又は高炉セメントを含有することが好ましい。結合材が普通ポルトランドセメントを含有することで、高い水結合材比が得られ、早期強度発現(早期交通解放)、結合材量の削減という効果が得られる。また、結合材が高炉セメントを含有することで、安価で長期強度発現という効果が得られる。

また、結合材は、フライアッシュを含有してもよい。フライアッシュとしては、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５に規定された、フライアッシュＩ種、フライアッシュＩＩ種、フライアッシュＩＩＩ種又はフライアッシュＩＶ種等を用いることができる。フライアッシュが含有された結合材を用いて製造されたコンクリートは、フライアッシュの種類に応じて特性が変化する。例えばフライアッシュＩＩ種は、コンクリートの長期強度の増大、乾燥収縮の減少、ひび割れの原因となるアルカリシリカ反応の抑制、又は化学抵抗性の向上を可能にし、更に、ワーカビリティの向上又は単位水量の減少を可能とする。

また、結合材は、高炉スラグを含有してもよい。結合材が高炉スラグを含有する場合、その結合材は、フライアッシュを含有することが好ましい。高炉スラグ及びフライアッシュが含有された結合材を用いて製造されたコンクリートは、長期強度が増大し、また、化学抵抗性が向上する。

（骨材）
本実施形態に係る骨材は、強固な噛み合わせにより粒子の摩擦抵抗による強度寄与と結合材の削減につながる。本実施形態に係る骨材としては、例えば、ＪＩＳ Ａ ５０１１－１：２０１８に規定された高炉スラグ骨材、ＪＩＳ Ａ ５０１１－２：２０１６に規定されたフェロニッケルスラグ骨材、ＪＩＳ Ａ ５０１１－３：２０１６に規定された銅スラグ骨材、若しくはＪＩＳ Ａ ５０１１－４：２０１８に規定された電気炉酸化スラグ骨材、又はＪＩＳ Ａ ５００５：２００９に規定されたコンクリート用砕石及び砕砂を用いることができる。本実施形態に係る骨材には、上述したものの他、各種規格で規定された骨材を使用することができる。

本実施形態に係る転圧コンクリートに用いられる骨材には、特に鉄鋼の製造工程において発生する鉄鋼スラグを含有することが好ましい。骨材が鉄鋼スラグを含有することで、製鉄所で大量に発生する鉄鋼スラグの有効利用が可能となり、天然材の保護につながる。鉄鋼スラグを含有する骨材としては、例えば、上述したような、高炉スラグ骨材、電気炉酸化スラグ骨材等以外に転炉系製鋼スラグが挙げられる。

（水）
本実施形態に係る水は、特段制限されず、例えば、上水道水が用いられてもよい。

（混和剤）
本実施形態に係る転圧コンクリートは、必要に応じて、混和剤を含有してもよい。混和剤としては、例えば、ＡＥ剤（Ａｉｒ Ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ Ａｇｅｎｔ：空気連行剤）、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、又は凝結遅延剤等が用いられてもよい。なお、転圧コンクリートにおいては施工上、流動性の確保は不要なため、混和剤は使用しなくてもよい。

（水結合材比）
水結合材比Ｒは、結合材、骨材、水、及び混和剤の合計体積１ｍ^３当たりに含有される水の単位水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］に対する、当該合計体積１ｍ^３当たりに含有される結合材の単位結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の比である。本実施形態に係る転圧コンクリートにおいて、水結合材比Ｒは、４．０以上である。水結合材比Ｒが、４．０以上であると、転圧コンクリート舗装後短期間で十分な強度が得られる。水結合材比Ｒが４．０未満であると、転圧コンクリート舗装後に、十分な強度を発現するまでの期間が長期間となり、短期間での交通開放ができない。水結合材比Ｒは、好ましくは、５．２以上であり、より好ましくは、６．０以上である。

一方で、水結合材比Ｒが大きいほど、転圧コンクリートは、短期間で十分な強度を発現するため、上限は制限されないが、水結合材比Ｒが大きすぎると、単位セメント量が増加し高コストとなり、かつ細粒分が多いため締固めが困難となる場合がある。よって、水結合材比Ｒは、実質的には、１０以下であればよい。なお、細粒分とは、呼び寸法７５μｍのふるいを通過するものをいい、本実施形態では、結合材として用いられる各種セメント、及び、骨材のうち上記ふるいを通過するサイズのものをいう。

水結合材比Ｒは、コンクリートの短期強度発現に及ぼす水和反応の活性指標である強度指数ＳＲを考慮して算出されることが好ましい。強度指数ＳＲは、結合材の構成によって定められる値である。よって、水結合材比Ｒの算出に用いる結合材量として、単位結合材量Ｂに強度指数ＳＲを乗じた換算結合材量Ｂ’（＝ＳＲ×Ｂ）を用いることが好ましい。
上記より、水結合材比Ｒは、下記式（１０１）で表される。
Ｒ＝Ｂ’／Ｗ＝ＳＲ×Ｂ／Ｗ ・・・式（１０１）

例えば、普通ポルトランドセメントの強度指数ＳＲは２である。よって、結合材が普通ポルトランドセメントである場合、結合材比Ｒは、下記式（１０１’）で表される。
Ｒ＝２×Ｂ／Ｗ ・・・式（１０１’）

普通ポルトランドセメントを含有し、上記式（１０１’）により算出された結合材比Ｒが４．０以上となるように単位結合材量Ｂ及び単位水量Ｗを決定すれば、転圧コンクリート舗装後、より短期間で十分な強度を得ることが可能となる。

複数の結合材が用いられる場合は、上記式（１０１）の強度指数ＳＲは、用いられる複数の結合材に応じて決定すればよい。例えば、結合材が高炉セメントを含有する場合において、高炉セメントを構成する高炉スラグ微粉末の強度指数ＳＲは１、普通ポルトランドセメントの強度指数ＳＲは２である。一般的な高炉セメントＢ種は、高炉スラグ微粉末を４５質量％、普通ポルトランドセメントを５５質量％含有する。そのため、本実施形態に係る転圧コンクリートに含有される結合材が高炉セメントを含有する場合、この強度指数ＳＲについて、質量換算をして、ＳＲ＝１．５５とすることができる。よって、結合材が高炉セメントを含有する場合、結合材比Ｒは、下記式（１０１’’）で表される。
Ｒ＝１．５５×Ｂ／Ｗ ・・・式（１０１’’）

高炉セメントを含有し、上記式（１０１’’）算出された結合材比Ｒが４．０以上となるように単位結合材量Ｂ及び単位水量Ｗを決定すれば、転圧コンクリート舗装後、より短期間で十分な強度を得ることが可能となる。

さらに、結合材がフライアッシュを含有する場合、フライアッシュの強度指数ＳＲを０．３５として、水結合材比Ｒが４．０以上となるように、単位結合材量Ｂ及び単位水量Ｗを決定すればよい。例えば、結合材が、普通ポルトランドセメント１０８ｋｇ／ｍ^３、高炉スラグ２５２ｋｇ／ｍ^３、及びフライアッシュ１００ｋｇ／ｍ^３で構成される場合、換算結合材量Ｂ’は、（２×１０８＋１×２５２＋０．３５×１００）ｋｇ／ｍ^３と算出される。

（スランプ値）
本実施形態に係る転圧コンクリートは、ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて評価されるスランプ値ＳＬが２．５ｃｍ以下である。スランプ値ＳＬが２．５ｃｍ以下であると、転圧コンクリート舗装の際に十分締め固められ、短期間で、高強度の転圧コンクリートとなる。

スランプ値ＳＬは、ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて評価される。具体的には、スランプコーンと呼ばれる円筒形の試験器具を、水平に設置した剛で水密性があり平滑な平板上に置いて押さえ、スランプコーンの内部に、試料をほぼ同一の量の３層に分けて詰める。その各層は、突き棒でならした後、２５回一様に突く。スランプコーンに詰めたコンクリートの上面をスランプコーンの上端に合わせてならした後、直ちにスランプコーンを静かに鉛直に引き上げ、コンクリートの中央部において下がりを０．５ｃｍ単位で測定し、これをスランプ値とする。なお、スランプコーンは、上端内径が１００ｍｍ、下端内径が２００ｍｍ、高さが３００ｍｍ、及び厚さが５ｍｍ以上の金属製とし、適切な位置に押さえと取手をつける。

（配合検討）
本発明者らは、転圧コンクリートが含有する、結合材、骨材及び水、並びに転圧コンクリートが含有しうる混和剤の配合と、スランプ値ＳＬと、の関係を調査し、低スランプ値となる転圧コンクリートの材料配合を検討した。表１に、転圧コンクリート材料の配合条件と、スランプ値を示す。なお、表１中、「ＦＡ」は、フライアッシュを示している。

表１に示す通りの各種配合におけるスランプ値について得られた結果に基づいて、各配合条件及びスランプ値の重回帰分析を行った。表２、３に重回帰分析結果を示し、図１に、重回帰分析結果に基づくスランプ予測値［ｃｍ］を横軸にとり、スランプ実績値［ｃｍ］を縦軸にとったときのグラフ図を示す。

転圧コンクリートのスランプ値と、単位結合材量、単位骨材量、単位水量及び単位混和剤量とは、強い相関を示すことが分かった。重回帰分析結果に基づくと、スランプ値ＳＬ［ｃｍ］、単位水量Ｗ［Ｌ／ｍ^３］、単位結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］、及び単位骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］は、下記式（１０２）
ＳＬ＝－６７．６＋０．６４５×Ｗ＋０．００８×Ｂ＋０．２３９×Ａｄ－０．０５５×Ａｇ ・・・式（１０２）
に基づいて予測可能である。

したがって、単位水量Ｗ、単位結合材量Ｂ、単位混和剤量Ａｄ、及び単位骨材体積Ａｇは、下記式（１０３）
－６７．６＋０．６４５×Ｗ＋０．００８×Ｂ＋０．２３９×Ａｄ－０．０５５×Ａｇ≦２．５ ・・・式（１０３）
を満足するように配合されることが好ましい。

単位水量Ｗ、単位結合材量Ｂ、単位混和剤量Ａｄ、及び単位骨材体積Ａｇが、上記式（１０２）を満足するように定められることで、より短期間で十分な圧縮強度を発現し、より一層施工性に優れ、かつ早期の交通開放が可能な転圧コンクリートとなるような結合材、骨材、水、及び混和剤の配合設計を簡略化することが可能となる。

さらに、単位水量Ｗ、単位結合材量Ｂ、単位混和剤量Ａｄ、及び単位骨材体積Ａｇが、上記式（１０２）を満足するように、転圧コンクリート材料の配合を定めることで、高価な混和剤の使用量を削減することができ、低コストでコンクリート舗装が可能となる。

また、結合材、骨材、水、及び混和剤の合計体積１ｍ^３当たりに含有される単位骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］は、単位水量Ｗ［Ｌ／ｍ^３］、単位結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］、結合材の比重をρ_Ｂ、混和剤の比重をρＡｄとしたときに、下記式（１０４）、
Ａｇ＝１０００－（Ｗ＋Ｂ／ρ_B＋Ａｄ／ρＡｄ） ・・・式（１０４）
に基づいて定められることが好ましい。

単位骨材体積Ａｇが上記式（１０４）に基づいて定められることで、施工性に優れ、かつ早期の交通開放が可能な転圧コンクリートとなるような配合設計をより簡便化することが可能となる。なお、上記式（１０４）のＷには、水結合材比Ｒを任意の値として上記式（１０１）から算出される単位水量Ｗを用いることが好ましい。

上記に基づき、本実施形態に係る転圧コンクリートが含有する、結合材、骨材、及び水の含有量、並びに本実施形態に係る転圧コンクリートが含有し得る混和剤の含有量の一例について説明する。

結合材が普通ポルトランドセメントを含有する場合、結合材の含有量は、結合材、骨材、水及び混和剤の合計体積１ｍ^３あたり、３３０ｋｇ／ｍ^３以上７５５ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましい。結合材が普通ポルトランドセメントを含有する場合の結合材の含有量が、３３０ｋｇ／ｍ^３以上７５５ｋｇ／ｍ^３以下であれば、アスファルト舗装と同様なコストでコンクリート舗装時に十分に締固めが可能になり、早期解放が可能となる。結合材の含有量は、結合材が普通ポルトランドセメントを含有する場合、より好ましくは、３５０ｋｇ／ｍ^３以上６００ｋｇ／ｍ^３以下である。

結合材が高炉セメントを含有する場合、結合材の含有量は、結合材、骨材、水及び混和剤の合計体積１ｍ^３あたり、４２０ｋｇ／ｍ^３以上７５０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましい。結合材が高炉セメントを含有する場合の結合材の含有量が、４２０ｋｇ／ｍ^３以上７５０ｋｇ／ｍ^３以下であれば、アスファルト舗装と同様なコストでコンクリート舗装時に十分に締固めが可能になり、早期解放が可能となる。結合材の含有量は、結合材が高炉セメントを含有する場合、より好ましくは、４２０ｋｇ／ｍ^３以上６００ｋｇ／ｍ^３以下である。

骨材の含有量は、結合材が普通ポルトランドセメントを含有する場合、結合材、骨材、水及び混和剤の合計体積１ｍ^３あたり、６１０Ｌ／ｍ^３以上７２０Ｌ／ｍ^３以下であることが好ましい。結合材が普通ポルトランドセメントを含有する場合の骨材の含有量が、６１０Ｌ／ｍ^３以上７２０Ｌ／ｍ^３以下であれば、転圧コンクリート舗装時の締固めの施工性が向上する。骨材の含有量は、結合材が普通ポルトランドセメントを含有する場合、より好ましくは、６５０Ｌ／ｍ^３以上７２０Ｌ／ｍ^３以下である。

骨材の含有量は、結合材が高炉セメントを含有する場合、結合材、骨材、水及び混和剤の合計体積１ｍ^３あたり、６１０Ｌ／ｍ^３以上７００Ｌ／ｍ^３以下であることが好ましい。結合材が高炉セメントを含有する場合の骨材の含有量が、６１０Ｌ／ｍ^３以上７００Ｌ／ｍ^３以下であれば、転圧コンクリート舗装時の締固めの施工性が向上する。骨材の含有量は、結合材が高炉セメントを含有する場合、より好ましくは、６５０Ｌ／ｍ^３以上７００Ｌ／ｍ^３以下である。

単位骨材体積Ａｇは、転圧コンクリートが含有する細粒分の量を考慮して定められてもよい。少なくとも締固めが充分行える細粒分の含有率は、質量基準で３０％程度であり、これより細粒分の含有率が低い場合、締固めがし易くなる。この場合において、単位骨材体積Ａｇは、６００Ｌ以上／ｍ^３が好ましい。

本実施形態に係る転圧コンクリートにおける水の含有量は、所定の強度とスランプを満足させ、上記式（１０３）を満足するように水の含有量を定めると、実質的に、１５０ｋｇ／ｍ^３以上１７０ｋｇ／ｍ^３以下となる。

混和剤の含有量は、その種類に応じて適宜定められてよい。なお、混和剤は、本実施形態に係る転圧コンクリートには、必須の材料ではないため、その含有量の下限値は、結合材、骨材、水及び混和剤の合計体積１ｍ^３あたり０ｋｇ／ｍ^３である。

本実施形態によれば、施工性に優れ、転圧施工可能なスランプの確保が可能となり、かつ早期の交通開放が可能となる。

以下に、実施例を示しながら、本発明の実施形態について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明のあくまでも一例であって、本発明が、下記の例に限定されるものではない。

表４に示す材料を二軸ミキサーにより混合し、ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいてスランプ値を測定した。また、混合された材料をサミットモールドと呼ばれるコンクリート供試体成形型枠に入れて、突き棒で突き固め、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの供試体を作製した。作製された供試体について、７日間養生された供試体の圧縮強度を測定した。具体的には、一軸圧縮試験機を用いて、供試体を毎分１％の軸ひずみが生じるように連続して供試体に荷重をかけ、測定した軸ひずみと荷重から圧縮応力―軸ひずみ曲線を作成し、この圧縮応力―軸ひずみ曲線から得られる圧縮応力の最大値を圧縮強度とした。表４に示した「σ_７」は、７日間養生された供試体の圧縮強度である。７日間養生された供試体の圧縮強度が２１．０［Ｎ／ｍｍ^２］以上であれば、早期に交通開放が可能である。
なお、表４中、「ＦＡ」は、フライアッシュを示している。また、表４に示す「水結合材比Ｒ」は、強度指数ＳＲを考慮して算出された値であり、普通ポルトランドセメントの強度指数ＳＲは２であり、高炉スラグ微粉末の強度指数ＳＲは１であり、高炉セメントＢ種の強度指数ＳＲは、１．５５であり、フライアッシュの強度指数は、０．３５である。

各配合条件における水結合材比Ｒと、７日間養生後の供試体の圧縮強度σ_７との関係を図２に示す。図２は、水結合材比Ｒを横軸にとり、圧縮強度σ_７［Ｎ／ｍｍ^２］を縦軸にとったときのグラフ図である。

図２に示すように、水結合材比Ｒと圧縮強度σ_７との間には、高い相関があることがわかった。よって、水結合材比を制御することで、圧縮強度σ_７を推測することができることがわかった。その結果、より短期間で十分な圧縮強度を発現し、より一層施工性に優れ、かつ早期の交通開放が可能な転圧コンクリートとなるような結合材、骨材、水、及び混和剤の配合設計を簡略化することが可能となる。

また、本発明例では、７日間養生された供試体の圧縮強度σ_７が大きく、早期に交通開放が可能な転圧コンクリートが得られることが分かった。

Claims (13)

1. 結合材、骨材、及び水、並びに任意材料として混和剤を配合して転圧コンクリートを製造する際に、
   前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤の合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］、並びにＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて測定されるスランプ値の関係と、
   前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］に対する、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の比である水結合材比Ｒと、に基づいて、前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤を配合し、
   前記水結合材比Ｒを４．０以上とし、
   前記スランプ値を２．５ｃｍ以下とする、転圧コンクリート材料の配合方法。
2. 前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び前記混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］は、下記式（１）
   －６７．６＋０．６４５×Ｗ＋０．００８×Ｂ＋０．２３９×Ａｄ－０．０５５×Ａｇ≦２．５ ・・・（１）
   を満足する、請求項１に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
3. 前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
   前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（２）
   Ｗ＝２×Ｂ／Ｒ ・・・（２）
   を満足する、請求項１又は２に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
4. 前記結合材は、高炉セメントを含有し、
   前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（３）
   Ｗ＝１．５５×Ｂ／Ｒ ・・・（３）
   を満足する、請求項１又は２に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
5. 前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
   前記結合材量Ｂは、３３０ｋｇ／ｍ^３以上７５５ｋｇ／ｍ^３以下であり、
   前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ^３以上７２０Ｌ／ｍ^３以下であり、
   前記水量Ｗは、１５５ｋｇ／ｍ^３以上１７０ｋｇ／ｍ^３以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
6. 前記結合材は、高炉セメントを含有し、
   前記結合材量Ｂは、４２０ｋｇ／ｍ^３以上７５０ｋｇ／ｍ^３以下であり、
   前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ^３以上７００Ｌ／ｍ^３以下であり、
   前記水量Ｗは、１５０ｋｇ／ｍ^３以上１６５ｋｇ／ｍ^３以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
7. 前記骨材は、鉄鋼スラグを含有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の転圧コンクリート材料の配合方法。
8. 結合材、骨材、及び水、並びに任意材料として混和剤を含有し、
   前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤の合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ^３］、当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］、及び当該合計体積１ｍ^３あたりに含有される前記単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ^３］、並びにＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて測定されるスランプ値が、予め求められた関係を有し、
   前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ^３］に対する、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ^３］の比である水結合材比Ｒが４．０以上であり、
   前記スランプ値が２．５ｃｍ以下であり、
   前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
   前記結合材量Ｂは、３３０ｋｇ／ｍ ^３ 以上７５０ｋｇ／ｍ ^３ 以下であり、
   前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ ^３ 以上７２０Ｌ／ｍ ^３ 以下であり、
   前記水量Ｗは、１５５ｋｇ／ｍ ^３ 以上１７０ｋｇ／ｍ ^３ 以下である、転圧コンクリート。
9. 前記結合材は、普通ポルトランドセメントを含有し、
   前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（５）
   Ｗ＝２×Ｂ／Ｒ ・・・（５）
   を満足する、請求項８に記載の転圧コンクリート。
10. 結合材、骨材、及び水、並びに任意材料として混和剤を含有し、
    前記結合材、前記骨材、前記水、及び前記混和剤の合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、当該合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ ^３ ］、当該合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び当該合計体積１ｍ ^３ あたりに含有される前記単位混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、並びにＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に基づいて測定されるスランプ値が、予め求められた関係を有し、
    前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］に対する、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］の比である水結合材比Ｒが４．０以上であり、
    前記スランプ値が２．５ｃｍ以下であり、
    前記結合材は、高炉セメントを含有し、
    前記結合材量Ｂは、４２０ｋｇ／ｍ ^３ 以上７５０ｋｇ／ｍ ^３ 以下であり、
    前記骨材体積Ａｇは、６１０Ｌ／ｍ ^３ 以上７００Ｌ／ｍ ^３ 以下であり、
    前記水量Ｗは、１５０ｋｇ／ｍ ^３ 以上１６５ｋｇ／ｍ ^３ 以下である、転圧コンクリート。
11. 前記結合材は、高炉セメントを含有し、
    前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び前記水結合材比Ｒは、下記式（６）
    Ｗ＝１．５５×Ｂ／Ｒ ・・・（６）
    を満足する、請求項１０に記載の転圧コンクリート。
12. 前記結合材量Ｂ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、前記骨材体積Ａｇ［Ｌ／ｍ ^３ ］、前記水量Ｗ［ｋｇ／ｍ ^３ ］、及び前記混和剤量Ａｄ［ｋｇ／ｍ ^３ ］は、下記式（４）
    －６７．６＋０．６４５×Ｗ＋０．００８×Ｂ＋０．２３９×Ａｄ－０．０５５×Ａｇ≦２．５ ・・・（４）
    を満足する、請求項８～１１のいずれか１項に記載の転圧コンクリート。
13. 前記骨材は、鉄鋼スラグを含有する、請求項８～１２のいずれか１項に記載の転圧コンクリート。

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