JP2011037672A - High strength porous concrete composition and high strength porous concrete hardened body - Google Patents

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聡 梶尾
Takateru Maki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high strength porous concrete composition securing sufficient porosity in a resultant concrete hardened body even when the water-binder ratio is lowered, and developing high compressive strength and bending strength. <P>SOLUTION: The high strength porous concrete composition contains portland cement containing 30-60 mass% 2CaO-SiO<SB>2</SB>and ≤7 mass% 3CaO-Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and a binder containing pozzolan powders having 5-15 m<SP>2</SP>/g BET specific surface area, coarse aggregate, fine aggregate and water, wherein the binder and water are mixed so as to have 10-16% water-binder ratio, a ratio of the unit mortar volume to the void volume of the coarse aggregate particles contained in 1 m<SP>3</SP>concrete produced by hardening the composition is 0.55-0.95 and a ratio of the unit cement paste volume to the void volume in the fine aggregate is 5.0-7.0. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、高強度ポーラスコンクリート組成物及び高強度ポーラスコンクリート硬化体に関するものである。   The present invention relates to a high-strength porous concrete composition and a high-strength porous concrete cured body.

近年、アスファルト舗装及びコンクリート構造物で整備された都市環境と、そこで営まれる化石資源等の消費活動とにより、都市部のヒートアイランド現象が問題となっている。この原因として、自然地表面をコンクリートで覆った人工地表面の増大による緑被率の減少や、コンクリートが蓄熱した熱の放出による夜間の気温上昇等が挙げられる。   In recent years, the urban heat island phenomenon has become a problem due to the urban environment maintained with asphalt pavement and concrete structures and the consumption activities of fossil resources and the like operated there. This can be attributed to a decrease in the green coverage ratio due to an increase in the artificial ground surface where the natural ground surface is covered with concrete, and an increase in nighttime temperature due to the release of heat stored in the concrete.

地球環境重視の思想が定着してきた現在では、地球環境に負荷を与える材料(例えば、ヒートアイランド現象の原因となるコンクリート等)は、マイナスのイメージが先行しがちである。そこで、都市の持続可能な発展を図るために、環境配慮、環境負荷低減又は環境対応等を目的としたエコマテリアルとしてのコンクリートの研究開発が必要不可欠となってきている。   At present, when the idea of emphasizing the global environment has been established, materials that give a load to the global environment (for example, concrete that causes the heat island phenomenon) tend to have a negative image. Therefore, research and development of concrete as an eco-material for the purpose of environmental consideration, environmental load reduction or environmental response has become indispensable for the sustainable development of cities.

このような背景から、近年、エコマテリアルの一つとして、連続空隙を有するポーラスコンクリートの研究開発が盛んに行われている。ポーラスコンクリートは、大きな空隙を多量に保持することにより、透水性、保水性及び低騒音性等の環境負荷低減機能や環境保全機能を有している。さらに、ポーラスコンクリートは、植生基盤や水質浄化処理等にも用いることができ、生物共生分野への適用も可能となっている。   Against this background, research and development of porous concrete having continuous voids has been actively conducted as an ecomaterial in recent years. Porous concrete has an environmental load reducing function and an environmental conservation function such as water permeability, water retention and low noise by holding a large amount of large voids. Furthermore, porous concrete can be used for vegetation bases and water purification treatments, and can be applied to the symbiotic field.

このようなポーラスコンクリートとして、従来、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径2mm以下の細骨材、減水剤及び水を含む透水性コンクリート舗装用結合材等が知られている(特許文献1参照)。   Conventionally known as such porous concrete is cement, pozzolanic fine powder, fine aggregate having a particle size of 2 mm or less, a water-permeable concrete pavement binder containing water, and the like (see Patent Document 1). .

特開2001−181009号公報JP 2001-181009 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の透水性コンクリート舗装用結合材は、十分な透水性(0.6〜0.7cm/sec)を有するものの、コンクリートのみでは高い曲げ強度(例えば、6MPa以上)を発現することが困難であり、当該高強度を発現するためには金属繊維や有機質繊維を配合する必要があった。   However, although the water-permeable concrete pavement described in Patent Document 1 has sufficient water permeability (0.6 to 0.7 cm / sec), it has high bending strength (for example, 6 MPa or more) only with concrete. It was difficult to express, and it was necessary to blend metal fibers and organic fibers in order to express the high strength.

コンクリートのみで高い圧縮強度及び曲げ強度を発現するために、配合条件としての水結合材比(水セメント比)を低下させると(例えば、15%以下)、コンクリートの粘性が増大して流動性が低下し、ひいては得られるコンクリート硬化体の空隙率が低下してしまうという問題があった。そのため、従来のポーラスコンクリートにおいては、水結合材比(水セメント比)を低下させることができず、結果として圧縮強度及び曲げ強度を向上させることが困難であるという問題があった。   In order to express high compressive strength and bending strength only with concrete, if the water binder ratio (water cement ratio) as a blending condition is reduced (for example, 15% or less), the viscosity of the concrete increases and the fluidity is increased. As a result, there is a problem that the porosity of the obtained hardened concrete body is lowered. Therefore, the conventional porous concrete has a problem that the water binder ratio (water cement ratio) cannot be reduced, and as a result, it is difficult to improve the compressive strength and the bending strength.

上記問題点に鑑みて、本発明は、水結合材比を低下させたとしても、得られるコンクリート硬化体が十分な空隙率を確保することができるとともに、高い圧縮強度及び曲げ強度を発現することができる高強度ポーラスコンクリート組成物及び当該組成物を硬化させてなる高強度ポーラスコンクリート硬化体、並びに当該高強度ポーラスコンクリート硬化体の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention is capable of ensuring a sufficient porosity and exhibiting high compressive strength and bending strength even if the water binder ratio is reduced. An object of the present invention is to provide a high-strength porous concrete composition that can be cured, a high-strength porous concrete cured body obtained by curing the composition, and a method for producing the high-strength porous concrete cured body.

上記課題を解決するために、本発明は第一に、高強度ポーラスコンクリート組成物であって、2CaO・SiO含有量が30〜60質量%であって、3CaO・Al含有量が7質量%以下であるポルトランドセメント及びBET比表面積が5〜15m/gのポゾラン質微粉末を含む結合材と、粗骨材と、細骨材と、水とを少なくとも含み、水結合材比が10〜16%となるように、前記結合材と前記水とが配合されてなり、前記組成物を硬化させてなるコンクリート1m中に含まれる粗骨材粒子間の空隙容積に対する単位モルタル体積の比が、0.55〜0.95であり、前記組成物を硬化させてなるコンクリート1m中に含まれる細骨材粒子間の空隙容積に対する単位セメントペースト体積の比が、5.0〜7.0であることを特徴とする高強度ポーラスコンクリート組成物を提供する(請求項1)。 In order to solve the above problems, first, the present invention is a high-strength porous concrete composition having a 2CaO · SiO 2 content of 30 to 60% by mass and a 3CaO · Al 2 O 3 content of 30% by mass. 7% by weight or less of Portland cement and a binder containing a pozzolanic fine powder having a BET specific surface area of 5 to 15 m 2 / g, a coarse aggregate, a fine aggregate, and at least water, The unit mortar volume with respect to the void volume between coarse aggregate particles contained in 1 m 3 of concrete obtained by blending the binder and the water so that the composition is 10 to 16% and curing the composition The ratio of the unit cement paste volume to the void volume between fine aggregate particles contained in 1 m 3 of the concrete obtained by curing the composition is 5.05 to 0.95. At 7.0 To provide a high strength porous concrete composition characterized Rukoto (claim 1).

上記発明(請求項1)によれば、水結合材比を低くすることで高い圧縮強度及び曲げ強度を発現することができるとともに、コンクリート1m中に含まれる粗骨材粒子間の空隙容積に対する単位モルタル体積の比(Km)及び細骨材粒子間の空隙容積に対する単位セメントペースト体積の比(Kp)を上記範囲とすることで、水結合材比を低くしても所定の流動性を有するため、十分な空隙率(透水係数)を確保することができる。 According to the said invention (invention 1), high compressive strength and bending strength can be expressed by lowering the water binder ratio, and the void volume between coarse aggregate particles contained in concrete 1 m 3 can be expressed. By setting the ratio of the unit mortar volume (Km) and the ratio of the unit cement paste volume to the void volume between the fine aggregate particles (Kp) within the above range, even if the water binder ratio is lowered, the predetermined fluidity is obtained. Therefore, a sufficient porosity (water permeability coefficient) can be ensured.

上記発明(請求項1)においては、前記組成物を硬化させてなるコンクリートの透水係数が0.01〜0.65cm/secであればよく(請求項2)、上記発明(請求項1,2)においては、前記組成物を硬化させてなるコンクリートの曲げ強度が4.5N/mm以上であればよく(請求項3)、上記発明(請求項1〜3)においては、前記組成物を硬化させてなるコンクリートの圧縮強度が24N/mm以上であればよく(請求項4)、上記発明(請求項1〜4)においては、前記組成物を硬化させてなるコンクリートの空隙率が10〜25%であればよい(請求項5)。 In the said invention (invention 1), the water permeability coefficient of the concrete which hardens the said composition should just be 0.01-0.65 cm / sec (invention 2), and the said invention (invention 1,2). ), The bending strength of the concrete obtained by curing the composition may be 4.5 N / mm 2 or more (Invention 3). In the inventions (Inventions 1 to 3), the composition is The compressive strength of the cured concrete may be 24 N / mm 2 or more (Invention 4). In the inventions (Inventions 1 to 4), the porosity of the concrete obtained by curing the composition is 10. It may be ˜25% (Claim 5).

上記発明(請求項2〜5)のように、非常に高い強度(曲げ強度、圧縮強度)と、十分な空隙率(透水性能)を有する高強度ポーラスコンクリート組成物を提供することができる。   Like the said invention (Inventions 2-5), the high intensity | strength porous concrete composition which has very high intensity | strength (bending strength, compressive strength) and sufficient porosity (water permeability) can be provided.

また、本発明は、上記発明(請求項1〜5)に係る高強度ポーラスコンクリート組成物を硬化させてなる高強度ポーラスコンクリート硬化体を提供する(請求項6)。   The present invention also provides a high-strength porous concrete cured body obtained by curing the high-strength porous concrete composition according to the above invention (Inventions 1 to 5) (Invention 6).

さらに、本発明は、高強度ポーラスコンクリート硬化体を製造する方法であって、少なくとも2CaO・SiO含有量が30〜60質量%であって、3CaO・Al含有量が7質量%以下であるポルトランドセメント及びBET比表面積が5〜15m/gのポゾラン質微粉末を含む結合材と、粗骨材と、細骨材と、水とを、水結合材比が10〜16%となるように、前記ポーラスコンクリート硬化体1m中に含まれる粗骨材粒子間の空隙容積に対する単位モルタル体積の比が0.55〜0.95となるように、かつ前記ポーラスコンクリート硬化体1m中に含まれる細骨材粒子間の空隙容積に対する単位セメントペースト体積の比が5.0〜7.0となるように配合し、硬化させることを特徴とする高強度ポーラスコンクリート硬化体の製造方法を提供する(請求項7)。 Furthermore, the present invention is a method for producing a high-strength porous concrete cured body, wherein at least 2CaO · SiO 2 content is 30 to 60% by mass, and 3CaO · Al 2 O 3 content is 7% by mass or less. Portland cement and a binder containing a pozzolanic fine powder having a BET specific surface area of 5 to 15 m 2 / g, a coarse aggregate, a fine aggregate, and water, and a water binder ratio of 10 to 16%. Thus, the ratio of the unit mortar volume to the void volume between the coarse aggregate particles contained in the cured porous concrete 1m 3 is 0.55 to 0.95, and the cured porous concrete 1m 3 A high-strength porous composition characterized in that it is blended so that the ratio of the unit cement paste volume to the void volume between fine aggregate particles contained therein is 5.0 to 7.0 and cured. To provide a manufacturing method of Ried cured body (claim 7).

本発明によれば、水結合材比を低下させたとしても、得られるコンクリート硬化体が十分な空隙率を確保することができるとともに、高い圧縮強度及び曲げ強度を発現することができる高強度ポーラスコンクリート組成物及び当該組成物を硬化させてなる高強度ポーラスコンクリート硬化体、並びに当該高強度ポーラスコンクリート硬化体の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, even when the water binder ratio is lowered, the obtained concrete hardened body can secure a sufficient porosity and can exhibit high compressive strength and bending strength. A concrete composition, a high-strength porous concrete cured body obtained by curing the composition, and a method for producing the high-strength porous concrete cured body can be provided.

以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物は、2CaO・SiO(以下、「CS」という。)含有量が30〜60質量%であって、3CaO・Al(以下、「CA」という。)含有量が7質量%以下であるポルトランドセメント及びポゾラン質微粉末を含む結合材と、粗骨材と、細骨材と、水とを含むものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
The high-strength porous concrete composition according to this embodiment has a 2CaO · SiO 2 (hereinafter referred to as “C 2 S”) content of 30 to 60% by mass, and 3CaO · Al 2 O 3 (hereinafter referred to as “ C 3 A ")) A binder containing Portland cement and pozzolanic fine powder having a content of 7% by mass or less, a coarse aggregate, a fine aggregate, and water.

上記結合材中のポルトランドセメントは、CS含有量が30〜60質量%、好ましくは32〜55質量%、より好ましくは34〜50質量%のものである。CS含有量が30質量%未満であると、所望の流動性を確保するのが困難となってしまい、60質量%を超えると、ポーラスコンクリートの初期の強度発現性が低下してしまう。 The Portland cement in the binder has a C 2 S content of 30 to 60% by mass, preferably 32 to 55% by mass, and more preferably 34 to 50% by mass. If the C 2 S content is less than 30% by mass, it will be difficult to ensure the desired fluidity, and if it exceeds 60% by mass, the initial strength development of the porous concrete will be reduced.

また、上記結合材中のポルトランドセメントは、CA含有量が7質量%以下、好ましくは4.5質量%以下、より好ましくは3質量%以下のものである。CA含有量が7質量%以下であることで、所望の流動性を確保することができる。 The Portland cement in the binder has a C 3 A content of 7% by mass or less, preferably 4.5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. C 3 By A content of 7% by mass or less, it is possible to secure a desired flow properties.

なお、上記結合材中のポルトランドセメントにおける3CaO・SiO(CS)含有量は特に限定されないが、50質量%以下であるのが好ましい。 The content of 3CaO.SiO 2 (C 3 S) in the Portland cement in the binder is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less.

当該高強度ポーラスコンクリート組成物に含まれる結合材中のポゾラン質微粉末としては、例えば、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストは、その平均粒径が1.0μm以下であり、高強度ポーラスコンクリート組成物を調製するに際して粉砕等をする必要がなく、本実施形態におけるポゾラン質微粉末として好適に用いることができる。   Examples of the pozzolanic fine powder in the binder contained in the high-strength porous concrete composition include silica fume, silica dust, fly ash, slag, volcanic ash, silica sol, and precipitated silica. Generally, silica fume and silica dust have an average particle size of 1.0 μm or less, and do not need to be pulverized when preparing a high-strength porous concrete composition. be able to.

ポゾラン質微粉末のBET比表面積は、5〜15m/gであり、好ましくは7〜13m/gである。BET比表面積が上記範囲内であることで、水結合材比を低くして高い強度を得ることができるとともに、所要の流動性が得られるため、十分な空隙率を確保することができる。 The BET specific surface area of the pozzolanic fine powder is 5 to 15 m 2 / g, preferably 7 to 13 m 2 / g. When the BET specific surface area is within the above range, the water binder ratio can be lowered to obtain high strength, and the required fluidity can be obtained, so that a sufficient porosity can be ensured.

結合材中におけるポゾラン質微粉末の配合量は、上記ポルトランドセメント100質量部に対して7.5〜17.5質量部であるのが好ましい。7.5質量部未満であると、低水結合材比(例えば、15%以下)の配合条件において所望の流動性を確保するのが困難となるおそれがあり、17.5質量部を超えると、強度発現性の低下を招き、所定の材齢(例えば、28日)において高い強度(曲げ強度、圧縮強度)を得ることができないおそれがある。   The blending amount of the pozzolanic fine powder in the binder is preferably 7.5 to 17.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the Portland cement. If it is less than 7.5 parts by mass, it may be difficult to ensure the desired fluidity under the low water binder ratio (for example, 15% or less), and if it exceeds 17.5 parts by mass. The strength developability may be lowered, and high strength (bending strength, compressive strength) may not be obtained at a predetermined age (for example, 28 days).

本実施形態において使用し得る粗骨材としては、特に限定されるものではなく、砂利、砕石、各種軽量粗骨材、各種スラグ粗骨材、再生粗骨材又はこれらの混合物等を用いることができる。また、本実施形態において使用し得る細骨材としても、特に限定されず、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等の砂系細骨材;各種スラグ細骨材;各種軽量細骨材;再生細骨材又はこれらの混合物等を用いることができる。   The coarse aggregate that can be used in the present embodiment is not particularly limited, and gravel, crushed stone, various lightweight coarse aggregates, various slag coarse aggregates, recycled coarse aggregates, or a mixture thereof may be used. it can. In addition, the fine aggregate that can be used in the present embodiment is not particularly limited, and sand-based fine aggregates such as river sand, mountain sand, land sand, sea sand, crushed sand, and quartz sand; various slag fine aggregates; various lightweight materials Fine aggregate; regenerated fine aggregate or a mixture thereof can be used.

また、本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物においては、所望により各種混和剤が含まれていてもよく、特に水結合材比を低くしつつ所定の流動性を確保するために、減水剤が含まれているのが好ましい。なお、減水剤の配合量は、所定の流動性を確保し得るように適宜決定すればよい。   Further, in the high-strength porous concrete composition according to the present embodiment, various admixtures may be included as desired. In particular, in order to ensure a predetermined fluidity while reducing the water binder ratio, a water reducing agent Is preferably included. In addition, what is necessary is just to determine suitably the compounding quantity of a water reducing agent so that predetermined | prescribed fluidity | liquidity can be ensured.

当該高強度ポーラスコンクリート組成物に含まれ得る減水剤としては、例えば、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of water reducing agents that can be included in the high-strength porous concrete composition include lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, melamine-based, and polycarboxylic acid-based water reducing agents, AE water reducing agents, high-performance water reducing agents, and high-performance AE water-reducing agents. Examples include, but are not limited to, agents.

本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物は、水結合材比が10〜16%となるように、結合材と水とが配合されてなるものであり、好ましくは12〜14%となるようにそれらが配合されてなるものである。水結合材比が10%未満であると、ポーラスコンクリート組成物を硬化させるのが困難となるおそれがあり、16%を超えると、コンクリートの流動性が向上し、コンクリート中の骨材粒子間の空隙にセメントペーストが充填されてしまい、十分な透水性を確保することができないおそれがある。よって、水結合材比が上記範囲内であることで、圧縮強度及び曲げ強度の発現性能に優れたポーラスコンクリートとすることができる。   The high-strength porous concrete composition according to the present embodiment is obtained by blending a binder and water so that the water binder ratio is 10 to 16%, and preferably 12 to 14%. Are blended with them. If the water binder ratio is less than 10%, it may be difficult to harden the porous concrete composition. If the water binder ratio exceeds 16%, the fluidity of the concrete is improved, and the aggregate particles in the concrete are not separated. There is a possibility that the cement paste is filled in the gap, and sufficient water permeability cannot be ensured. Therefore, it can be set as the porous concrete excellent in the expression performance of compressive strength and bending strength because a water binder ratio is in the above-mentioned range.

本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物においては、当該組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体1m中に含まれる粗骨材粒子間の空隙容積に対する単位モルタル体積の比(モルタル粗骨材空隙比,Km)が、0.55〜0.95となるように、各種材料(結合材、水、粗骨材、細骨材等)を配合する。当該Kmが0.55未満であると、空隙率が大きくなるため、高い強度を得ることができず、0.95を超えると、空隙率が小さくなるため、十分な透水性を得ることができない。当該Kmは0.65〜0.85であるのが好ましく、0.65〜0.75であるのがより好ましい。 In the high-strength porous concrete composition according to the present embodiment, the ratio of the unit mortar volume to the void volume between coarse aggregate particles contained in the hardened concrete body 1m 3 obtained by curing the composition (the mortar coarse aggregate) Various materials (binding material, water, coarse aggregate, fine aggregate, etc.) are blended so that the void ratio (Km) is 0.55 to 0.95. If the Km is less than 0.55, the porosity increases, so high strength cannot be obtained, and if it exceeds 0.95, the porosity decreases, so that sufficient water permeability cannot be obtained. . The Km is preferably 0.65 to 0.85, and more preferably 0.65 to 0.75.

上記モルタル粗骨材空隙比(Km)は、下記式(1)により算出することができる。   The mortar coarse aggregate void ratio (Km) can be calculated by the following formula (1).

Figure 2011037672
Figure 2011037672

上記式(1)中、mは「単位モルタル体積(m)」を表し、Vgは「コンクリート1m中の粗骨材粒子間の空隙量(m)」を表し、gは「単位粗骨材体積(m)」を表し、Ggは「粗骨材の実積率(%)」を表す。 In the above formula (1), m represents the "Unit mortar volume (m 3)", Vg represents the "void volume between the coarse aggregate particles in the concrete 1m 3 (m 3)", g is "Unit crude “Aggregate volume (m 3 )” and Gg represents “actual volume ratio (%) of coarse aggregate”.

また、本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物においては、当該組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体1m中に含まれる細骨材粒子間の空隙容積に対する単位セメントペースト体積の比(ペースト細骨材空隙比,Kp)が5.0〜7.0となるように、各種材料(結合材、水、粗骨材、細骨材等)を配合する。当該Kpが5.0未満であると、ポーラスコンクリート硬化体の強度(圧縮強度及び曲げ強度)が不十分となってしまい、7.0を超えると、ポーラスコンクリート硬化体の空隙率及び透水係数が低下し、透水性能が不十分となってしまう。当該Kpは、7.0程度であるのが好ましい。 Further, in the high-strength porous concrete composition according to the present embodiment, the ratio of the unit cement paste volume to the void volume between fine aggregate particles contained in the hardened concrete body 1m 3 obtained by curing the composition (paste Various materials (binding material, water, coarse aggregate, fine aggregate, etc.) are blended so that the fine aggregate void ratio (Kp) is 5.0 to 7.0. If the Kp is less than 5.0, the strength (compressive strength and bending strength) of the cured porous concrete becomes insufficient, and if it exceeds 7.0, the porosity and water permeability of the cured porous concrete are The water permeability performance will be insufficient. The Kp is preferably about 7.0.

上記ペースト細骨材空隙比(Kp)は、下記式(2)により算出することができる。   The paste fine aggregate void ratio (Kp) can be calculated by the following formula (2).

Figure 2011037672
Figure 2011037672

上記式(2)中、pは「単位ペースト体積(m)」を表し、Vsは「コンクリート1m中の細骨材粒子間空隙の単位体積(m)」を表し、sは「単位細骨材体積(m)」を表し、Gsは「細骨材の実積率(%)」を表す。 In the formula (2), p represents the "Unit paste volume (m 3)", Vs represents the "fine aggregate per unit volume of the interparticle voids in the concrete 1m 3 (m 3)", s is "unit “Fine aggregate volume (m 3 )”, and Gs “Fine aggregate actual volume ratio (%)”.

本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物を混練し、必要に応じて型枠等に流し込み、養生して硬化させることにより、高強度ポーラスコンクリート硬化体を製造することができる。養生方法としては、例えば、加温養生、水中養生、蒸気養生等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   A high-strength porous concrete composition can be produced by kneading the high-strength porous concrete composition according to the present embodiment, pouring it into a mold or the like as necessary, curing and curing it. Examples of the curing method include, but are not limited to, warm curing, underwater curing, steam curing, and the like.

このようにして得られる高強度ポーラスコンクリート硬化体の圧縮強度(材齢28日)は、好ましくは24N/mm以上、より好ましくは24〜40N/mm、特に好ましくは30〜36N/mmである。また、当該高硬度ポーラスコンクリート硬化体の曲げ強度(材齢28日)は、好ましくは4.5N/mm以上、より好ましくは4.5〜8.0N/mm、特に好ましくは6.0〜7.0N/mm、最も好ましくは7.0N/mm程度である。このように、本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物から得られる硬化体は、高い圧縮強度及び曲げ強度を発現することができ、特に透水性舗装用コンクリートの要求強度(曲げ強度:4.5N/mm以上、圧縮強度:18N/mm以上)を満足することができる。 The compressive strength (material age 28 days) of the cured high-strength porous concrete thus obtained is preferably 24 N / mm 2 or more, more preferably 24 to 40 N / mm 2 , and particularly preferably 30 to 36 N / mm 2. It is. Furthermore, the bending strength of the high hardness porous concrete hardened body (age of 28 days) is preferably 4.5 N / mm 2 or more, more preferably 4.5~8.0N / mm 2, particularly preferably 6.0 ˜7.0 N / mm 2 , most preferably about 7.0 N / mm 2 . Thus, the hardened body obtained from the high-strength porous concrete composition according to the present embodiment can exhibit high compressive strength and bending strength, and particularly required strength (bending strength: 4. 5N / mm 2 or more, the compressive strength: 18N / mm 2 or higher) can be satisfied.

また、当該高強度ポーラスコンクリート硬化体の透水係数は、0.01〜0.65cm/secであるのが好ましく、0.10〜0.30cm/secであるのがより好ましい。透水係数が0.01cm/sec未満であると、十分な透水性能を得ることができないおそれがあり、特に透水性舗装用コンクリートとして用いる場合の基準を満たさなくなってしまう。また、0.65cm/secを超えると、十分な透水性能を得ることができるものの、圧縮強度及び曲げ強度が不十分となるおそれがある。   Moreover, it is preferable that the water-permeability coefficient of the said high-strength porous concrete hardening body is 0.01-0.65 cm / sec, and it is more preferable that it is 0.10-0.30 cm / sec. If the water permeability coefficient is less than 0.01 cm / sec, sufficient water permeability performance may not be obtained, and in particular, the standard for use as water-permeable paving concrete will not be satisfied. On the other hand, if it exceeds 0.65 cm / sec, sufficient water permeability can be obtained, but the compressive strength and bending strength may be insufficient.

このような透水係数を得るために、当該高強度ポーラスコンクリート硬化体の空隙率は、10〜25%であるのが好ましく、特に15〜20%であるのが好ましい。空隙率が10%未満であると、透水係数が低くなり、十分な透水性能を得ることができないおそれがあり、25%を超えると、十分な透水性能を得ることができるものの、圧縮強度及び曲げ強度が不十分となるおそれがある。   In order to obtain such a water permeability coefficient, the porosity of the high-strength porous concrete cured body is preferably 10 to 25%, particularly preferably 15 to 20%. If the porosity is less than 10%, the water permeability coefficient may be low and sufficient water permeability performance may not be obtained. If the porosity exceeds 25%, sufficient water permeability performance can be obtained, but compressive strength and bending The strength may be insufficient.

なお、上記空隙率(コンクリート1mに対する空隙率)は、例えば、φ10×20cmの鋼性型枠に高強度ポーラスコンクリート組成物(試料)を投入し、その上に所定の質量(例えば、4kg)の錘を載置して振動台で60秒間振動を加え、その後試料の高さ及び直径を測定して高強度ポーラスコンクリート硬化体のかさ体積を求め、配合から空気が全く無いものとして計算した高強度ポーラスコンクリート硬化体の理論体積質量を用いて、下記式(3)により算出した値である。 The porosity (porosity with respect to concrete 1 m 3 ) is, for example, a high strength porous concrete composition (sample) placed in a steel form with a diameter of 10 × 20 cm, and a predetermined mass (for example, 4 kg) thereon. The weight of the high-strength porous concrete was obtained by measuring the height and diameter of the sample and then calculating the bulk volume of the high-strength porous concrete. It is a value calculated by the following formula (3) using the theoretical volume mass of the cured porous concrete.

Figure 2011037672
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上記式(3)中、Vvtは「コンクリート1mに対する空隙率(%)」を表し、Wtpは「試料質量(kg)」を表し、Vtpは「高強度ポーラスコンクリート硬化体のかさ体積(m)」を表し、Tcは「高強度ポーラスコンクリート硬化体の理論体積質量(kg/m)」を表す。 In the above formula (3), Vvt represents “porosity (%) with respect to concrete 1 m 3 ”, Wtp represents “sample mass (kg)”, and Vtp represents “bulk volume (m 3 of high-strength porous concrete). ) ”, And Tc represents“ theoretical volume mass (kg / m 3 ) of the cured high-strength porous concrete ”.

上述した本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物は、水結合材比を低下させたとしても、得られるコンクリート硬化体が十分な空隙率を確保することができ、優れた透水性を有するとともに、透水性舗装用コンクリートとして要求される圧縮強度(18N/mm以上)及び曲げ強度(4.5N/mm以上)を発現することができる。したがって、本実施形態に係る高強度ポーラスコンクリート組成物は、特に透水性舗装用コンクリートとして好適に用いることができる。 The high-strength porous concrete composition according to the present embodiment described above is capable of ensuring sufficient porosity even when the water binder ratio is reduced, and has an excellent water permeability. , capable of expressing a compressive strength required as water-permeable paving concrete (18N / mm 2 or higher) and flexural strength (4.5 N / mm 2 or higher). Therefore, the high-strength porous concrete composition according to the present embodiment can be suitably used particularly as water-permeable pavement concrete.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

以下、実施例及び比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to the following Example etc. at all.

〔実施例1〜8,比較例1〜8〕
表1に示す材料(結合材、粗骨材、細骨材、高性能減水剤)を用いて、表2に示す配合に従って、ポーラスコンクリート組成物を作製した。なお、比較例4として、粗骨材を配合しないモルタルを作製した。また、実施例7及び8、並びに比較例7及び8のポーラスコンクリート組成物においては、水結合材比(W/C)を13%、混和剤(高性能減水剤)添加率をC×0.90%としたポーラスコンクリート組成物(実施例2)と、同様のモルタルのフローとなるように混和剤添加率を調整(増減)した。
[Examples 1-8, Comparative Examples 1-8]
Using the materials shown in Table 1 (binding material, coarse aggregate, fine aggregate, high-performance water reducing agent), a porous concrete composition was prepared according to the formulation shown in Table 2. As Comparative Example 4, a mortar containing no coarse aggregate was prepared. In the porous concrete compositions of Examples 7 and 8 and Comparative Examples 7 and 8, the water binder ratio (W / C) was 13%, and the admixture (high-performance water reducing agent) addition rate was C × 0. The admixture addition rate was adjusted (increased / decreased) so that the mortar flow was similar to the 90% porous concrete composition (Example 2).

Figure 2011037672
Figure 2011037672

Figure 2011037672
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〔圧縮強度の測定〕
上述のようにして作製されたポーラスコンクリート組成物及びモルタル(実施例1〜8、比較例1〜8)について、JIS−A1108に準拠して圧縮強度を測定した。結果を表3に示す。
(Measurement of compressive strength)
About the porous concrete composition and mortar (Examples 1-8, Comparative Examples 1-8) produced as mentioned above, compressive strength was measured based on JIS-A1108. The results are shown in Table 3.

〔曲げ強度の測定〕
上述のようにして作製されたポーラスコンクリート組成物及びモルタル(実施例1〜8、比較例1〜8)について、JIS−A1106に準拠して曲げ強度を測定した。結果を表3に示す。
[Measurement of bending strength]
About the porous concrete composition and mortar (Examples 1-8, Comparative Examples 1-8) produced as mentioned above, bending strength was measured based on JIS-A1106. The results are shown in Table 3.

〔透水係数の測定〕
上述のようにして作製されたポーラスコンクリート組成物及びモルタル(実施例1〜8、比較例1〜8)について、JCI−SPO3(ポーラスコンクリートの透水試験方法(案))に準拠して透水係数を測定した。結果を表3に示す。
[Measurement of hydraulic conductivity]
About the porous concrete composition and mortar (Examples 1-8, Comparative Examples 1-8) produced as mentioned above, a water permeability coefficient is based on JCI-SPO3 (water permeability test method (draft) of porous concrete). It was measured. The results are shown in Table 3.

〔空隙率の測定〕
φ10×20cmの鋼性型枠に、試料としてポーラスコンクリート組成物及びモルタル(実施例1〜8、比較例1〜8)2.6kgを投入し、その上に4kgの錘を載置して振動台で60秒間振動を加えた。その後、試料の高さ及び直径を測定してポーラスコンクリート硬化体のかさ体積を求め、配合から空気が全く無いものとして計算したポーラスコンクリート硬化体の理論体積質量を用いて、下記式(3)により空隙率(%)を算出した。結果を表3に示す。
(Measurement of porosity)
Porous concrete composition and mortar (Examples 1-8, Comparative Examples 1-8) 2.6 kg as a sample are put into a steel form of φ10 × 20 cm, and a 4 kg weight is placed thereon to vibrate. Vibration was applied on the table for 60 seconds. Thereafter, the height and diameter of the sample were measured to determine the bulk volume of the cured porous concrete body, and the theoretical volume mass of the cured porous concrete body calculated from the blend as having no air was calculated by the following formula (3). The porosity (%) was calculated. The results are shown in Table 3.

Figure 2011037672
Figure 2011037672

上記式(3)中、Vvtは「コンクリート1mに対する空隙率(%)」を表し、Wtpは「試料質量(kg)」を表し、Vtpは「ポーラスコンクリート硬化体のかさ体積(m)」を表し、Tcは「ポーラスコンクリート硬化体の理論体積質量(kg/m)」を表す。 In the above formula (3), Vvt represents “porosity (%) with respect to 1 m 3 of concrete”, Wtp represents “sample mass (kg)”, and Vtp represents “bulk volume (m 3 ) of cured porous concrete”. Tc represents “theoretical volume mass (kg / m 3 ) of the cured porous concrete”.

Figure 2011037672
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表3に示すように、実施例1〜8のポーラスコンクリート組成物から得られた硬化体は、透水性舗装用コンクリートの要求強度である材齢28日にける曲げ強度4.5N/mm、圧縮強度18N/mm以上を満足し、優れた強度を発現することができることが判明した。一方、比較例1、2、5及び7のポーラスコンクリート組成物から得られた硬化体は、曲げ強度及び圧縮強度ともに不十分であることが判明した。この結果から、モルタル粗骨材空隙比(Km)が0.55以上、ペースト細骨材空隙比(Kp)が5.0以上、水結合材比が16%以下になるようにコンクリート材料(結合材、粗骨材、細骨材、水等)を配合することで、優れた強度発現性能を発揮し得ることが確認された。 As shown in Table 3, the cured bodies obtained from the porous concrete compositions of Examples 1 to 8 have a bending strength of 4.5 N / mm 2 at the age of 28 days, which is the required strength of the water-permeable pavement concrete. It was found that the compressive strength of 18 N / mm 2 or more was satisfied and an excellent strength could be expressed. On the other hand, it was found that the cured bodies obtained from the porous concrete compositions of Comparative Examples 1, 2, 5 and 7 were insufficient in both bending strength and compressive strength. From this result, the concrete material (bonding) so that the mortar coarse aggregate void ratio (Km) is 0.55 or more, the paste fine aggregate void ratio (Kp) is 5.0 or more, and the water binder ratio is 16% or less. It was confirmed that excellent strength development performance can be exhibited by blending materials, coarse aggregates, fine aggregates, water and the like.

また、表3に示すように、実施例1〜8のポーラスコンクリート組成物から得られた硬化体は、空隙率が10〜25%であり、透水係数が0.01〜0.65cm/secであり、優れた透水性を発揮し得ることが判明した。一方、比較例3のポーラスコンクリート組成物から得られた硬化体は、空隙率が1.5%と低く、透水係数を測定することができなかった(不透水)。さらに、比較例6及び7のポーラスコンクリート組成物から得られた硬化体も、透水係数を測定することができなかった(不透水)。この結果から、モルタル粗骨材空隙比(Km)が0.95以下、ペースト細骨材空隙比(Kp)が7.0以下、水結合材比が16%以下になるようにコンクリート材料(結合材、粗骨材、細骨材、水等)を配合することで、優れた透水性能を発揮し得ることが確認された。   Moreover, as shown in Table 3, the hardened bodies obtained from the porous concrete compositions of Examples 1 to 8 have a porosity of 10 to 25% and a water permeability of 0.01 to 0.65 cm / sec. It has been found that excellent water permeability can be exhibited. On the other hand, the cured product obtained from the porous concrete composition of Comparative Example 3 had a low porosity of 1.5%, and the water permeability coefficient could not be measured (water impermeability). Further, the cured bodies obtained from the porous concrete compositions of Comparative Examples 6 and 7 were also unable to measure the water permeability coefficient (impermeable water). From this result, the concrete material (bonding) so that the mortar coarse aggregate void ratio (Km) is 0.95 or less, the paste fine aggregate void ratio (Kp) is 7.0 or less, and the water binder ratio is 16% or less. It was confirmed that excellent water permeation performance can be exhibited by blending wood, coarse aggregate, fine aggregate, water and the like.

さらにまた、水結合材比を7%とした比較例8のポーラスコンクリート組成物から硬化体を得ようとしても、水の配合量が少なすぎて硬化・成形させることができなかった。   Furthermore, even when an attempt was made to obtain a cured product from the porous concrete composition of Comparative Example 8 with a water binder ratio of 7%, the amount of water was too small to be cured and molded.

以上の結果から、水結合材比を10〜16%(好ましくは12〜14%)とし、モルタル粗骨材空隙比(Km)が0.55〜0.95、ペースト細骨材空隙比(Kp)が5.0〜7.0になるようにコンクリート材料(結合材、粗骨材、細骨材、水等)を配合することで、透水性及び強度(圧縮強度、曲げ強度)発現性能に優れた高強度ポーラスコンクリート組成物(硬化体)を得ることができることが確認された。   From the above results, the water binder ratio is 10 to 16% (preferably 12 to 14%), the mortar coarse aggregate void ratio (Km) is 0.55 to 0.95, and the paste fine aggregate void ratio (Kp). ) Is mixed with concrete materials (binding material, coarse aggregate, fine aggregate, water, etc.) so that it becomes 5.0 to 7.0, so that water permeability and strength (compression strength, bending strength) expression performance can be achieved. It was confirmed that an excellent high-strength porous concrete composition (cured body) can be obtained.

特に、水結合材比を13%とし、モルタル粗骨材空隙比(Km)が0.65〜0.75(最も好ましくは0.65)、ペースト細骨材空隙比(Kp)が7.0になるようにコンクリート材料を配合することで、透水係数が0.2〜0.6cm/sec、曲げ強度が6.0N/mm以上のポーラスコンクリート硬化体を得ることができることが確認された。 In particular, the water binder ratio is 13%, the mortar coarse aggregate void ratio (Km) is 0.65 to 0.75 (most preferably 0.65), and the paste fine aggregate void ratio (Kp) is 7.0. It was confirmed that a hardened porous concrete having a water permeability of 0.2 to 0.6 cm / sec and a bending strength of 6.0 N / mm 2 or more can be obtained by blending the concrete material so that

本発明の高強度ポーラスコンクリート組成物及び高強度ポーラスコンクリート硬化体は、優れた透水性及び強度発現性能を発揮し得るため、透水性舗装用コンクリートとして有用である。   Since the high-strength porous concrete composition and the high-strength porous concrete cured product of the present invention can exhibit excellent water permeability and strength development performance, they are useful as water-permeable pavement concrete.

Claims (7)

高強度ポーラスコンクリート組成物であって、
2CaO・SiO含有量が30〜60質量%であって、3CaO・Al含有量が7質量%以下であるポルトランドセメント及びBET比表面積が5〜15m/gのポゾラン質微粉末を含む結合材と、粗骨材と、細骨材と、水とを少なくとも含み、水結合材比が10〜16%となるように、前記結合材と前記水とが配合されてなり、
前記組成物を硬化させてなるコンクリート1m中に含まれる粗骨材粒子間の空隙容積に対する単位モルタル体積の比が、0.55〜0.95であり、
前記組成物を硬化させてなるコンクリート1m中に含まれる細骨材粒子間の空隙容積に対する単位セメントペースト体積の比が、5.0〜7.0であることを特徴とする高強度ポーラスコンクリート組成物。
A high strength porous concrete composition comprising:
Portland cement having a 2CaO · SiO 2 content of 30 to 60% by mass, a 3CaO · Al 2 O 3 content of 7% by mass or less, and a pozzolanic fine powder having a BET specific surface area of 5 to 15 m 2 / g Including the binder, the coarse aggregate, the fine aggregate, and water, the binder and the water are blended so that the water binder ratio is 10 to 16%,
The ratio of the unit mortar volume to the void volume between coarse aggregate particles contained in 1 m 3 of concrete obtained by curing the composition is 0.55 to 0.95,
The high-strength porous concrete, wherein the ratio of the unit cement paste volume to the void volume between fine aggregate particles contained in 1 m 3 of the concrete obtained by curing the composition is 5.0 to 7.0. Composition.
前記組成物を硬化させてなるコンクリートの透水係数が、0.01〜0.65cm/secであることを特徴とする請求項1に記載の高強度ポーラスコンクリート組成物。   The high-strength porous concrete composition according to claim 1, wherein the water permeability coefficient of the concrete obtained by curing the composition is 0.01 to 0.65 cm / sec. 前記組成物を硬化させてなるコンクリートの曲げ強度が、4.5N/mm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高強度ポーラスコンクリート組成物。 The high-strength porous concrete composition according to claim 1 or 2, wherein the bending strength of the concrete obtained by curing the composition is 4.5 N / mm 2 or more. 前記組成物を硬化させてなるコンクリートの圧縮強度が、24N/mm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高強度ポーラスコンクリート組成物。 The high-strength porous concrete composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the compressive strength of the concrete obtained by curing the composition is 24 N / mm 2 or more. 前記組成物を硬化させてなるコンクリートの空隙率が、10〜25%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高強度ポーラスコンクリート組成物。   The high-strength porous concrete composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the porosity of the concrete obtained by curing the composition is 10 to 25%. 請求項1〜5のいずれかに記載の高強度ポーラスコンクリート組成物を硬化させてなる高強度ポーラスコンクリート硬化体。   A high-strength porous concrete cured body obtained by curing the high-strength porous concrete composition according to any one of claims 1 to 5. 高強度ポーラスコンクリート硬化体を製造する方法であって、
少なくとも2CaO・SiO含有量が30〜60質量%であって、3CaO・Al含有量が7質量%以下であるポルトランドセメント及びBET比表面積が5〜15m/gのポゾラン質微粉末を含む結合材と、粗骨材と、細骨材と、水とを、水結合材比が10〜16%となるように、前記ポーラスコンクリート硬化体1m中に含まれる粗骨材粒子間の空隙容積に対する単位モルタル体積の比が0.55〜0.95となるように、かつ前記ポーラスコンクリート硬化体1m中に含まれる細骨材粒子間の空隙容積に対する単位セメントペースト体積の比が5.0〜7.0となるように配合し、硬化させることを特徴とする高強度ポーラスコンクリート硬化体の製造方法。
A method for producing a high-strength porous concrete cured body,
Portland cement having a content of at least 2CaO · SiO 2 of 30 to 60% by mass and a content of 3CaO · Al 2 O 3 of 7% by mass or less and a pozzolanic fine powder having a BET specific surface area of 5 to 15 m 2 / g Between the coarse aggregate particles contained in the hardened porous concrete body 1m 3 so that the water binder ratio is 10 to 16%. The ratio of the unit cement paste volume to the void volume between the fine aggregate particles contained in the porous concrete hardened body 1m 3 is such that the ratio of the unit mortar volume to the void volume of 0.55 to 0.95. A method for producing a cured high-strength porous concrete comprising blending and curing so as to be 5.0 to 7.0.
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