JP2008120628A - ポーラスコンクリートブロックの製造方法及びこの方法で製造されたポーラスコンクリートブロック - Google Patents

Abstract

【課題】連続空隙率、強度、透水係数をバランス良く安定させたポーラスコンクリートブロックを製造する。
【解決手段】多数の実験によって、製品たるポーラスコンクリートの材料及び基本配合を予め定めておき、前記配合に係る所要の材料を夫々正確に秤量して生ポーラスコンクリートを混練し、前記製品を成型するための型枠容積に応じて理論質量の生ポーラスコンクリートを誤差１％内で正確に秤量し、これを前記型枠内に丁度収まるまで振動と加圧を併用しながら成型することを特徴とするポーラスコンクリートブロックの製造方法及びこの方法により製造されたポーラスコンクリートブロック。
【選択図】図１

Description

本発明は、一定の連続空隙率、強度、透水係数を備えた高品質のポーラスコンクリートブロックを安定して製造することができるポーラスコンクリートブロックの製造方法及びこの方法で製造されたポーラスコンクリートブロックに関する。

従来よりポーラスコンクリートブロックは、骨材にバインダー剤を絡めて混練し、これを型枠内に打設して製造している。一定の連続空隙率を必要とするので、砕石種別の選択や配合は念入りに行われる。

具体例を示すと、特開２００５−１４５７８４のポーラスコンクリートブロックおよびその製造方法では、ポーラスコンクリートの利点である通気性、透水性、環境保全性を充分に確保すると共に実用的な強度を満足させるため、骨材とセメント材の他に、石炭灰と増粘剤及び消泡剤を含めることにより、気泡の調整が可能となり、比較的大きな空隙を形成でき、コンクリートブロックの強度を実用強度まで高めることができるとしている。このように、配合材を変え、セメント量を多くし、加圧する等によって強度を向上することは可能であった。

しかし、ポーラスコンクリートは、強度のみでなく連続空隙率及び透水性が重要な管理ファクターであり、特に連続空隙率を売り物とするポーラスコンクリートにあっては、連続空隙率を最優先した品質設計方針が必要である。従来の方式で加圧し、詰めるだけ詰めて型枠内にポーラスコンクリートを充填して成型した場合、そこに出来上った製品の連続空隙率は当初目的とは程遠く、空隙特性を評価できないほどの製品になってしまう事になっているのが実情である。

高強度を必要とする法面張りブロックの例を示すと、特開２００５−６８８６７及び特開２００５−６８８６８号公報の例がある。これは、周辺に凸リブ及び凹リブによる枠を設け、その基体を構成するポーラスコンクリートに密度３．５以上の骨材を一部使用して、ポーラスコンクリート製品の単位質量の改善を図った植生用張りブロックの製造技術が示されており、強度特性は少なくとも１０Ｎ／ｍｍ^２が設計目標値であるとしている。しかし、これらの公報にも製造方法の記述はなく、普通コンクリート同様に詰めるだけ詰め込む方式が採用されているものと伺える。

この他の製造方法に関する技術としては、特開２００６−０６９１５３、特開２００５−２７１４０９、特開２００４−３５１８１３、特開２００１−１９１３１４、特開平１０−０８６１２２などがあるが、これ等も夫々の形状や機能などに独特の特徴を持たせようとしたもので、ポーラスコンクリート製品の圧縮強度とか連続空隙率などの品質特性値を当初の基本配合で忠実に製品内に造り込み、かつ製品ロット間における品質特性のバラツキを安定状態で製造するものではない。特開平０６−３３９９０７号公報では、普通コンクリートの可変振動機の制御を製品質量を計測制御しつつ品質安定を狙っているが、ポーラスコンクリートにあっては、この種の制御では、強度確保できても安定した連続空隙率を得ることはできない。

このように、従来のポーラスコンクリートブロックは、普通コンクリート製品の製造方法と同様に、製品型枠内にコンクリートを詰めるだけ詰め込む方式、つまり、製品となる型枠を升とする容積計量方法が一般的であった。言い換えれば、これまでのポーラスコンクリート製品は、強度についてはよく検討されているが、連続空隙率に関しては成り行き任せであって、強度特性に対する空隙特性等の品質バランスが崩壊してしまっていた。
特開２００５−１４５７８４号公報、第１頁、図１ 特開２００５−６８８６７号公報、第１頁、図１ 特開２００５−６８８６８号公報、第１頁、図１ 特開２００６−０６９１５３号公報、第１頁、図１ 特開２００５−２７１４０９号公報、第１頁、図１ 特開２００４−３５１８１３号公報、第１頁、図１ 特開２００１−１９１３１４号公報、第１頁、図１ 特開平１０−０８６１２２号公報、第１頁、図１ 特開平０６−３３９９０７号公報、第１頁、図１

ポーラスコンクリートにあっては、空隙特性を確実に作りこみたい。そのためには、耐久性を確保できる圧縮強度を、下限規格値ぎりぎりまで抑えてでも空隙率はなるべく確保したい。これが連続空隙率を第１の管理ファクターとするポーラスコンクリート製造上のポイントである。

そこで、本発明は、連続空隙率を最優先して、所要の強度、所要の透水係数を備えたポーラスコンクリートブロックを品質バランスよく安定して製造することができるポーラスコンクリートの製造方法及びこの方法で製造された高品質ポーラスコンクリートブロックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明のポーラスコンクリートブロックの製造方法は、ポーラスコンクリートの代表的な品質特性である連続空隙率、圧縮強度、透水係数を高精度で確実に再現することができるポーラスコンクリートの製造方法であって、まず前記品質特性を得ることのできる基本配合を設定し、この基本配合で定まる生ポーラスコンクリートの単位容積質量に製品成型用型枠の容積を乗じた値を理論質量として、この理論質量の生ポーラスコンクリートを実際秤量し、この秤量後の生ポーラスコンクリートを前記型枠内に全量投入して前記型枠内に丁度に収めて成型し、当初の予定通りの品質特性を確実に再現したポーラスコンクリートブロックを製造することを特徴とする。

本発明では、強度向上のために無闇な加圧や不安定な強度向上手段は取らない。あくまで、一定の連続空隙率を第１の管理項目として設定し、材料を厳選し、繰り返しの品質保障できる配合を行うことにより、安定して一定品質を得ることができる配合を定め、これを一定の成型方式で一定の型枠容積に理論質量だけ収め、予定通りの品質を得る。つまり、一定の配合を形成して、理論質量を一定の容積内に一定の成型方式で収め入れ、物理的に一定品質のポーラスコンクリートブロックを作り込むのである。

一般に、配合が全く一定であることを前提とすれば、一定容積に対して重量増加すれば連続空隙率は重量増加に比例して低下する。即ち、連続空隙率を一定とするためには、これに含めるべき重量を一定としなければならない。無闇に詰め込んではいけないのである。

そこで、本発明では、前記材料の選択を適切に行うことは当然として、前記材料の計量誤差をε１（％）、前記理論質量の計量誤差をε２（％）とするとき、各誤差ε１、ε２を正確に管理し、例えばいずれも±１％以内とする。これにより、各誤差が±１％以下（未満）であるので、誤差は平均しては±１％以内となることができる。より好ましくは、±０．５％以下、さらに好ましくは、±０．３％以内で抑える。従来は、詰め込むだけ詰めていたので、或いは強度のみに重点を置いて振動を加えていたため、或いは適当に押え込んでいたため、高強度は可能であっても連続空隙率を５〜１０％以上バラつかせ、安定連続空隙率を得られなかったのである。材料選択を適切とすることを条件として、一定配合の下では、透水係数は連続空隙率と略比例した関係にあると見ることができるので、連続空隙率の管理によって、透水係数も同時に管理できる。

本発明では、計画的に製造された配合による生ポーラスコンクリートを型枠容積に応じて定められた理論質量だけ正確に秤量し、その秤量した生ポーラスコンクリートを所要容積の型枠内に全量投入し、振動及び加圧を加えて型枠容積内に丁度沈み収めるようにするので、例えば圧縮強度１８Ｎ／ｍｍ^２以上、連続空隙率１８〜２５％、透水係数０．８〜３．０ｃｍ／ｓｅｃであっても、高品質のポーラスコンクリートを安定して製造できる。

本発明は、ポーラスコンクリートの代表的な品質特性である連続空隙率、圧縮強度、透水係数を高精度で確実に再現することができるポーラスコンクリートの製造方法であって、まず前記品質特性を得ることのできる基本配合を設定し、この基本配合で定まる生ポーラスコンクリートの単位容積質量に製品成型用型枠の容積を乗じた値を理論質量として、この理論質量の生ポーラスコンクリートを実際秤量し、この秤量後の生ポーラスコンクリートを前記型枠内に全量投入して前記型枠内に丁度に収めて成型し、当初の予定通りの品質特性を確実に再現したポーラスコンクリートブロックを製造することを特徴とするポーラスコンクリートブロックの製造方法。ポーラスコンクリートブロックである。従って、連続空隙率を第１の管理ファクターとして、一定強度以上で一定の透水係数を持った一定品質のポーラスコンクリートブロックを安定して製造することができる。

前記材料の計量誤差をε１（％）、前記理論質量の計量誤差をε２（％）とするとき、各誤差ε１、ε２をいずれも±１％以内とすれば、連続空隙率を平均的に±１％内に収め、かつ所要の強度及び透水性のポーラスコンクリートブロックを製造できる。

以上の如くして製造したポーラスコンクリートブロックにおいて、連続空隙率を１８〜２５％、圧縮強度１８Ｎ／ｍｍ２、透水係数を０．８〜３．０ｃｍ／ｓｅｃとしたポーラスコンクリートブロックは、特に法面張りブロックに用いて有用である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最適の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るポーラスコンクリートブロックの製造方法を示す説明図、図２及び図３は、上記ポーラスコンクリートの配合に使用した細骨材および粗骨材のふるい分け曲線を示すグラフ、図４は本発明を実施して作った法面張りブロックの平面図及び断面図、図５はこの法面張りブロックの施工状態を示す説明図である。

図１に示すように、本発明のポーラスコンクリートブロックの製造方法は、まず、製品１たるポーラスコンクリートブロックが本来必要とする連続空隙率ＣＶ、強度ＴＳ、透水係数ＷＲから成る品質特性を得るための基本配合２を設計する。これに用いる材料は厳選し、安定して一定品質を出せるものでなければならない。また、一定して安定した品質を得ることを保証するため、少なくとも１０〜２０回の繰り返し実験が為されねばならない。

次に、基本配合２が完成すると、前記配合２に係る所要の材料Ｓ１〜Ｓ５を夫々正確に秤量（ステップ１０１）して生ポーラスコンクリートＰＣを混練（ステップ１０２）し、その後、前記製品１を成型するための前記型枠３の容積Ｖに応じて理論質量Ｑの生ポーラスコンクリートＰＣを正確に秤量（ステップ１０４）し、その秤量した生ポーラスコンクリートＰＣを前記型枠３内に全量投入し、前記型枠３内に丁度収まるまで振動と加圧を併用しながら成型（ステップ１０５）し、前記理論質量Ｑのポーラスコンクリートを前記型枠３内に丁度収めて前記品質特性を備えたポーラスコンクリートブロック１を製造する。

前記型枠３の容積Ｖは設計上一定に定まる。前記材料Ｓ１〜Ｓ５の夫々の計量誤差をε１（％）、前記理論質量Ｑの計量誤差をε２（％）とするとき、各誤差ε１、ε２をいずれも±１％以下とする。実際には、この値より更に小さく±０．３％程度に制御できる。

セメントパウダーに関連して、図１の配合２をステップ１０２で混練する場合、ミキサーを運転しながら、まず砕石を全部投入し、次に練り混ぜ水の約１０％程度を投入して砕石の表面を均等に湿らせる。次にセメントと粉体を入れて練り混ぜ、水の残りの９５％程度を投入し、最後にその残り水５％程度を生ポーラスの混練状況を目視しながら調整投入する。混和剤は予め練り混ぜ水に溶解しておくのがよい。このようにして材料を投入すれば、砕石の表面に万遍なくセメントペーストが付着して、より高いバインド効果が得られる。

前記品質特性としては、例えば連続空隙率１８〜２５％、強度１８Ｎ／ｍｍ^２以上、透水係数０．８〜３．０ｃｍ／ｓｅｃを設定したものとする。各製品１の品質特性を安定して得るためには、安定した配合２を確定せねばならない。表１に示すように、連続空隙率１８〜２５％、透水係数０．８〜１．５ｃｍ／ｓｅｃ、圧縮強度１８Ｎ／ｍｍ^２以上が得られる基本配合として、最適となるＶｍ／Ｖｓ（Ｖｍはモルタルの絶対容積、Ｖｓは細骨材の絶対容積）の関係を得て表２の配合を得る。表中Ｗは単位水量、Ｐは単位セメントパウダー量、Ｖｐはその容積を示す。

混和剤としては、減水効果の高いポリカルボンサンエーテル系混和剤を用いた。セメントは早強セメント、細骨材は図２の粒度分布を有するもの、粗骨材は図３の粒度分布を持つＪＩＳ５００５の砕石を用いた。

ここでは、上記表１に定める品質を得るため、型枠空間内に充填すべき材料の質量を理論質量Ｑｋｇと呼ぶ。理論質量Ｑは、ポーラスコンクリートＰＣの絶対容積から、次の表３の通りに求めることができる。

ちなみに、従来の普通コンクリートのＶｍ／Ｖｓは１５０％前後であり、１８％以上の連続空隙率を備えるポーラスコンクリートの配合は特異なレベルにある。Ｖｇは粗骨材の絶対容積で、表３の例では５７７リットルである。普通コンクリートの場合、Ｗ／Ｐの代わりにＷ／Ｃ(Ｗは単位水量、Ｃは単位セメント量を指す)を用いて表す。しかし、ポーラスコンクリートの場合、セメントに微細な粉体を混入するケースもあることから、Ｃに代えてパウダーＰを用い、普通コンクリートの配合とポーラスコンクリートの配合を区別して表している。

表３において、Ｖｍはセメントの絶対容積９５．５リットルと、水の絶対容積７５リットルと、細骨材（砂）の絶対容積７２．５リットルの和２４３リットルとして求めた。Ｖｇは粗骨材（砂利）の絶対容積で５７７リットルである。Ｗは単位水量７５ｋｇ、Ｐは単位セメント量３００ｋｇである。従ってＷ／Ｐは２５％である。

表３の関係から、生ポーラスコンクリートＰＣを２０７４ｋｇ秤量し、容積１ｍ^３の型枠内に充填して、正しく型枠一杯になるまで加圧振動を加えながら成型すれば、そこに得られるポーラスコンクリートは、圧縮強度１８Ｎ／ｍｍ^２、連続空隙率が１８％、透水係数０．８〜３．０ｃｍ／ｓｅｃが得られることになる。

ここに1個の容積が１８リットルの製品１を製造する場合の理論質量Ｑは、０．０１８×２０７４ｋｇ＝３７．３ｋｇである。１％の誤差は３７３ｇであり、０．３％の誤差なら１１１．９ｇであり、比較的大粒の石ころ１粒に相当し、これは容易に制御できる。

理論的には、理論質量Ｑの計量誤差がゼロであれば、基本配合が目標とした連続空隙率ＣＶとか圧縮強度ＴＳが確実に製品となってその品質特性が再現される筈である。しかし、実際の圧縮試験の破壊メカニズムは様々な要因が絡み合って簡単ではない。つまり、同じ砕石であっても、ロット内の砕石の丸、偏平、四角、細長等々粒形が異なる。粒の大小粒の混合割合による粒度分布や、ツルツルかザラザラとかの表面の状態も影響する。これらに試験誤差などの人的誤差なども加わって、圧縮強度や連続空隙率の変動要因は相当複雑で、一概に直線式で表現するほど単純ではない。

しかしながら、本発明では、計量誤差が品質誤差に相関するという事実に鑑みて、ステップ１０１における計量誤差を目標値１％以下、例えば０．４４８％とすることにより、ポーラスコンクリートの連続空隙率１８．３〜２７．６（平均値１９．７３％）の標準偏差を０．７％とし、ポーラスコンクリートの圧縮強度１８．３〜２７．６Ｎ／ｍｍ^２（平均値２１．６Ｎ／ｍｍ^２）で標準偏差２．２２Ｎ／ｍｍ^２とし、ポーラスコンクリートブロック１個当りの質量３７．２〜３７．９ｋｇ（平均値３７．２５ｋｇ）で標準偏差０．１７９ｋｇを得た。平均誤差は０．１％で、最大誤差は０．８％であった。つまり、本発明の方法により製造すれば、この標準偏差内で製品が出来、その結果、各品質特性を安定して得ることができる。

図４に、製品１の具体例として法面張りブロックの例を示した。本実施形態に係る法面張りブロック４は、基体５及び脚体６を有する。基体５の上部には、基体表面７に対し上部に突出するデザイン突起８を有する。突起８（８ａ、８ｂ）は中央の植栽ポット９の回りで、隅部のもの８ａと中央部のもの８ｂに４分されて、恰もひまわりの花をイメージさせるが如くデザインされている。

前記脚体６の下方に設けられる植栽ポット９の底部５ｂは、特殊構成とされ、底面に空洞１０が設けられている。即ち、植栽ポット９の底面は、空洞１０との間に土砂流出防止部材としての中間層１１が介在されている。即ち、植栽ポット９は、脚体６の底面６ａが図７で示す地盤１３と接触するとき、空洞１０と土砂流出防止部材としての中間層１１を介して配置される構造となっている。各部の寸法を示すと表４の通りである。

表４から、空洞１０は、底面に直径６０ｍｍの穴を有し、高さ４０ｍｍの寸法から成る逆コップ状の小さな空間である。そして、厚み２０ｍｍの中間層１１を介して植栽ポット９が配置されている。

表４の法面張りブロック４は、所定の配合２を用いて図１に示した手法で製造される。即ち、容積誤差１％内とした型枠（金型）が準備され、その容積に合わせて設定された理論質量Ｑが設定され、ステップ１０２で混練された生ポーラスコンクリートＰＣが誤差１％内で各型枠３毎に計量されて型枠３内に投入され、振動及び加圧を行って、理論質量Ｑの生ポーラスコンクリートＰＣが、型枠の規定位置（容積）に収まり切るまで振動が加えられる。生ポーラスコンクリートが規定位置に収まると振動を停止し、硬化後に型枠３から外され、図６に示した形の法面張りブロック４を得る。従って、本発明のポーラスコンクリートブロック４は、全製品が理論質量Ｑを有し、連続空隙率、強度、透水係数共に規定値内に入り、安定した品質を有する。

図５は、以上の如くして製造した法面張りブロック４を築堤法面１２に適用した例を示す説明図である。図７において、土壌を削って作られた地盤１３上に法面張りブロック４を並べ、均しコンクリート１４を投設して脚体６の底部６ａが地盤１３の表面に密着した状態で仕上げる。従って、脚体６の回りは均しコンクリート１４が充填され、厚みｄのポーラスコンクリート製の底部６ｂを介して植栽ポット９が配置された形となる。植栽ポット９には、適宜保水性材料を担持させ、その上に植物植栽用の土壌（図示せず）を入れて、植物１５を植える。

本法面張りブロック４では、脚体６下方に逆コップ状の空洞１０を設け、これに対し、植栽ポット９を中間層１１を介しているので、接地地盤と脚体１５の接触を確実とすることができる。地盤１３と植栽ポット９との間の水蒸気の流通を確実とすることができる。

脚体６を地盤１３に対し確実に密着できるので、設置工事が容易である。即ち、均しコンクリート１４によって接触不良を生ずることがない。

洪水時の吸出し作用を検討すると、洪水になり表面を高速の水が流れると、空洞１０内がいっぱいなるまで土砂が上昇するが、それはせいぜいコップいっぱいで１８０ｃｃ程度であり、これが中間層１１を通過し、植栽ポット９から外部へ流出される恐れは皆無である。即ち、土壌の吸出し（サイフォン現象）は問題にならない。

空洞１０には、設置のときに地盤１３の土が半分位入り込んで、その体積を小さくするがゼロにはならず、中間層１１と地盤１３との間で空気及び水分流通のバッファ空間となって、地下で生活する微生物の棲家となり、微生物にとって快適な住環境を育成できる効果を期待できる。

法面張りブロック４は、地下水や湧水など自然の水の流れを遮断しないように水際部分の透水性を確保することで、水の循環を確保することができる。勾配の変化に合わせた擦り付け施工が可能なため、河岸の法勾配を自在に変化させることができる。このことは、河川やその周辺に生息する生物にとって、河川の上下流方向、横断方向の連続性や、周辺とのネットワークを確保する意味で非常に重要である。ブロックに設けられた植栽ポット９へ客土やポット苗を施工することにより、緑化が可能となる。地域住民による「花一杯運動」などの活動等にも連動させることができる。

植栽ポット９は、深さＬ１＋Ｌ２−ｄの深さを備えている。法面張りブロック４は、基体５及び脚体６共にポーラスコンクリート製であって、しかもその連続空隙率１８〜２５％で、透水係数は０．８〜３．０ｃｍ／ｓｅｃであり、格別保水性が良好である。さらに、植栽ポット９の底面は、ポーラスコンクリート製の底部５ｂを介して地盤１３の地面（土壌）と接触しているので、地盤１３側から水分供給でき、植物１５にとっては好適の生育環境を得ることができる。特に、植栽ポット９は地盤１３と連通しているので、夏季の乾燥期にも十分耐え、植栽ポット９内で植物１５を育成することができる。植栽ポット９は基体５の下の脚体６に入り込んでおり、十分深いので、長い根の植物１５であっても育つ。

本法面張りブロック４は、連続空隙率１８〜２５％、圧縮強度１８Ｎ／ｍｍ^２以上、透水係数０．８〜３．０ｃｍ／ｓｅｃとして作られるので、高強度で連続空隙率が安定しており、安定した品質を有し、長期の使用にあたって安定した性能を有して護岸を保護することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計的変更が可能であり、各種態様で実施し得る。

本発明の一実施形態に係るポーラスコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。 ポーラスコンクリートの配合に用いられる細骨材の粒度分布を示すグラフである。 ポーラスコンクリートの配合に用いられる粗骨材の粒度分布を示すグラフである。 本発明を実施した法面張りブロックの説明図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は側面図である。 本発明を実施した法面張りブロックを利用した築堤法面の断面図である。

符号の説明

１、４ 製品（法面張りブロック）
２ 配合
３ 型枠
５ 基体
５ｂ 底部
６ 脚体
６ａ 底面
７ 基体表面
８（８ａ、８ｂ） デザイン突起
９ 孔部（植栽ポット）
１０ 空洞
１１ 中間層
１２ 築堤法面
１３ 地盤
１４ 均しコンクリート
１５ 植物
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５ 材料
ＰＣ 生ポーラスコンクリート
ＰＰ 植栽ポットの深さ
ＣＶ 連続空隙率（％）
ＴＳ 圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）
ＷＲ 透水係数（ｃｍ／ｓｅｃ）
Ｑ 理論質量（ｋｇ）

Claims (3)

1. ポーラスコンクリートの代表的な品質特性である連続空隙率、圧縮強度、透水係数を高精度で確実に再現することができるポーラスコンクリートブロックの製造方法であって、
   まず前記品質特性を得ることのできる基本配合を設定し、この基本配合で定まる生ポーラスコンクリートの単位容積質量に製品成型用型枠の容積を乗じた値を理論質量として、この理論質量の生ポーラスコンクリートを実際秤量し、この秤量後の生ポーラスコンクリートを前記型枠内に全量投入して前記型枠内に丁度に収めて成型し、当初の予定通りの品質特性を確実に再現したポーラスコンクリートブロックを製造することを特徴とするポーラスコンクリートブロックの製造方法。
2. 個々に秤量される前記理論質量Ｑの許容誤差は、その生産ロット内で±１％以内の精度で管理す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ブロックの製造方法。
3. 前記品質特性として、連続空隙率を１８〜２５％、圧縮強度を１８Ｎ／ｍｍ^２以上、透水係数を０．８〜３．０ｃｍ／ｓｅｃとして請求項１又は２の方法で製造したことを特徴とするポーラスコンクリートブロック。

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