JP2016050130A - 現場打ちポーラスコンクリートの製造方法、および現場打ちポーラスコンクリート - Google Patents
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Abstract
Description
なお、現場打ちポーラスコンクリートとは、生コン工場で製造されたポーラスコンクリートをアジテータ車等で混合して運搬し、現場で打設して施工するポーラスコンクリートをいい、二次製品として工場で製造されたポーラスコンクリートブロックとは異なる。
ポーラスコンクリートをそのフレッシュ性状により管理する方法には、沈下法(非特許文献1)およびマーシャル法(非特許文献2)等のポーラスコンクリートの締固め性を評価する方法と、セメントペーストやモルタルの流動性(非特許文献3)およびセメントペーストの落下量(非特許文献4)等の、ポーラスコンクリートに含まれるバインダー成分の性状を評価する方法がある。
このうち、沈下法は、図1に示すように、ポーラスコンクリート(図中のPOC)を詰めた鋼製型枠を振動テーブル(テーブルバイブレータ)上で加振し、コンクリートが沈下した体積を測定して空隙率(空隙指標値)を求める方法である。また、前記マーシャル法はマーシャルランマで片面50回、つき固めてポーラスコンクリートのコンシステンシーを評価する方法である。
しかし、沈下法やマーシャル法では、現場打ちポーラスコンクリートの施工時の振動状況を十分に再現しているとはいえないため、これらの評価だけでは、表面が剥がれ易い、または透水係数が極端に低い等の、実用的ではない現場打ちポーラスコンクリートが製造されるおそれがある。
[1]ポルトランドセメント、無機系混和材、細骨材、粗骨材、水、および高性能AE減水剤を含む現場打ちポーラスコンクリートの製造において、下記(A)の方法により算出される空隙率が20〜25体積%、下記(B)の方法により算出される無振動空隙率が36体積%以下、および下記(C)の方法により算出されるモルタル流下率が50体積%以下になるように、フレッシュ性状を管理して製造することを特徴とする、現場打ちポーラスコンクリートの製造方法。
(A)空隙率算出方法:型枠に詰めたポーラスコンクリートの上に板を載せ、当該板の上にさらに錘を載せ、当該錘の上から壁打バイブレータを用いて60秒間加振して、当該加振後のポーラスコンクリートの体積(Vb)に基づき、下記(1)式を用いて空隙率を算出する方法
(B)無振動空隙率算出方法:型枠に詰めたポーラスコンクリートの上に板を載せ、当該板の上にさらに錘を載せ、当該載荷による沈下が停止した時点におけるポーラスコンクリートの体積(Vw)から、下記(2)式を用いて無振動空隙率を算出する方法
(C)モルタル流下率算出方法:篩に詰めたポーラスコンクリートの上に篩蓋を載せ、当該篩蓋の上から壁打バイブレータを用いて60秒間加振して、当該加振終了までに流下したモルタルの体積(Vf)に基づき、下記(3)式を用いてモルタル流下率を算出する方法
空隙率(体積%)=100−W/(Vb×T)×100 ……(1)
無振動空隙率(体積%)=100−W/(Vw×T)×100 ……(2)
モルタル流下率(体積%)=100×Vf/Vo ……(3)
(式中、Wは型枠内に投入したポーラスコンクリートの質量を表し、Vbは加振後のポーラスコンクリートの体積を表し、Tは空隙率を0体積%として計算したポーラスコンクリートの配合上の単位容積質量を表し、Vwは錘の載荷による沈下が停止した時点におけるポーラスコンクリートの体積を表し、Vfは加振により流下したモルタルの体積を表し、Voは加振前のポーラスコンクリート中のモルタルの体積を表す。)
[3]前記[1]に記載の現場打ちポーラスコンクリートの製造方法により製造された現場打ちポーラスコンクリートであって、水結合材比が10〜20%、モルタル粗骨材空隙比(Km)が0.35〜0.95、およびペースト細骨材空隙比(Kp)が4〜11である、現場打ちポーラスコンクリート。
空隙率は、図2に示すように、型枠1に詰めた所定量のポーラスコンクリート2の上に板3を載せ、板3の上にさらに錘4を載せ、錘4の上から壁打バイブレータを用いて60秒間加振して、当該加振後のポーラスコンクリートの体積に基づき、前記(1)式を用いて算出する。
型枠1および板3は、特に限定されないが、型枠1は鋼製型枠が、板3は鉄板が振動に対し変形しにくいため好ましい。また、前記バイブレータは、現場における施工時の振動
状況を再現できるため、壁打バイブレータ(コテ型バイブレータ)が好適である。
また、前記加振後のポーラスコンクリートの体積(Vb)は、内径および内側の高さが既知の型枠を用いて、型枠上面から加振後のポーラスコンクリートの上面までの長さをデプスゲージ等で測定し、型枠の当該高さとこの長さの差から、加振後のポーラスコンクリートの高さを求め、この高さに型枠内側の断面積を乗じて求めることができる。
そして、ポーラスコンクリートの空隙率は20〜25体積%、より好ましくは20体積%を超え25体積%以下である。
無振動空隙率は、図3に示すように、型枠1に詰めた所定量のポーラスコンクリート2の上に板3を載せ、板3の上にさらに錘4を載せ、当該載荷による沈下が停止した時点におけるポーラスコンクリートの体積に基づき、前記(2)式を用いて算出する。無振動空隙率は前記空隙率と異なり、加振しないで求めた空隙率である。
また、前記錘の載荷後のポーラスコンクリートの体積(Vw)は、内径および内側の高さが既知の型枠を用いて、型枠上面から、載荷によるポーラスコンクリートの沈下が止まった時点(通常、載荷から2秒程度)でのポーラスコンクリートの上面までの長さをデプスゲージ等で測定し、型枠の当該高さとこの長さの差からポーラスコンクリートの高さを求め、この高さに型枠内側の断面積を乗じて求めることができる。
前記無振動空隙率は、主にポーラスコンクリート中のモルタルのコンシステンシーを評価する指標である。当該指標の値が大きい程、現場打ち透水性コンクリートの締固めが困難になり、硬化した後のコンクリートの表面は剥離し易くなる。
したがって、ポーラスコンクリートの無振動空隙率は36体積%以下である。
モルタル流下率は、図4に示すように、篩5に詰めたポーラスコンクリート2の上に篩蓋6を載せ、篩蓋6の上から壁打バイブレータを用いて60秒間加振して、当該加振終了までに流下したモルタルの体積に基づき、前記(3)式を用いて算出する。なお、篩蓋6は特に限定されず、化粧合板、鉄板、樹脂板等が挙げられる。
モルタル流下率は硬化後のポーラスコンクリートの性状を評価するための指標であり、この値が大きい程、硬化後のポーラスコンクリートの透水係数は小さくなる。
したがって、ポーラスコンクリートのモルタル流下率は50体積%以下である。
本発明において、前記空隙率、無振動空隙率、およびモルタル流下率は、ポーラスコンクリートの現場における施工の前、好ましくは施工前の30分程度以内に測定する。
また、本発明において、前記空隙率、無振動空隙率、およびモルタル流下率は、ポーラスコンクリートの製造バッチ毎に測定しても良いし、1回の施工分(例えば、2〜4バッチ分をアジテータ車で混合した混合物)を用いて測定しても良い。
次に、現場打ちポーラスコンクリートについて説明する。
本発明により製造される現場打ちポーラスコンクリートは、前記のとおり、構成材料として、(1)ポルトランドセメント、(2)無機系混和材、(3)細骨材と粗骨材、(4)水、および(5)高性能AE減水剤を、必須の構成材料として含むものである。以下、各構成材料毎に説明する。
前記ポルトランドセメントは、特に限定されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントを使用することができる。これらの中でも、強度発現性やコストの観点から、前記ポルトランドセメントは、好ましくは、普通ポルトランドセメントおよび早強ポルトランドセメントである。
前記無機系混和材は、ポゾラン質微粉末、高炉スラグ粉末、および無水石膏からなる混合物である。また、該混和材の組成は、好ましくは、前記ポゾラン質微粉末の含有率が5〜55質量%、前記高炉スラグ粉末の含有率が20〜80質量%、および前記無水石膏の含有率が15〜40質量%であり、より好ましくは、前記ポゾラン質微粉末の含有率が10〜40質量%、前記高炉スラグ粉末の含有率が30〜60質量%、および前記無水石膏の含有率が20〜35質量%である。前記混和材の組成が前記の範囲を外れると、ポーラスコンクリートの強度発現性の向上効果や品質変動を小さくする効果が低下する場合がある。すなわち、該無機系混和材を含むポーラスコンクリートは、強度発現性が良好で、また、現場施工による場所(位置)毎、製造バッチ毎、および施工毎の品質変動を小さくできる。
(i)ポゾラン質微粉末
ポゾラン質微粉末は、単独では水硬性はないが、水酸化カルシウムがあれば、水中で反応して不溶性のゲルを生成し硬化する物質である。
そして、前記ポゾラン質微粉末は、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、沈降性シリカ等が挙げられる。これらの中でも、シリカフュームおよびシリカダストは、その平均粒径が1μm以下であって粉砕する必要がないため好適である。また、前記ポゾラン質物質を粉砕する場合は、粉砕手段としてボールミルおよびロッドミルなどが使用できる。
また、該ポゾラン質微粉末のBET比表面積は、好ましくは15〜25m2/g、より好ましくは17〜23m2/g、さらに好ましくは18〜22m2/gである。該比表面積が15〜25m2/gの範囲を外れると、透水係数が減少するほか打設時の作業性が低下する場合がある。
前記高炉スラグ粉末として、JIS A 6206に規定するコンクリート用高炉スラグ微粉末のほか、さらに該微粉末を粉砕したものが用いられる。
高炉スラグ粉末の粉末度は、ブレーン比表面積で、好ましくは4000〜12000cm2/g、より好ましくは5000〜10000cm2/gである。該比表面積が4000cm2/g未満では潜在水硬性が低く、12000cm2/gを超えると粉砕の手間が増大してコスト高になる。また、粉砕手段として、ボールミルやロッドミルなどが使用できる。
前記無水石膏は、天然無水石膏のほか、石膏ボード等の石膏廃材を加熱処理して得られる再生無水石膏が挙げられる。
また、無水石膏の粉末度は、ブレーン比表面積で、好ましくは3000〜12000cm2/g、より好ましくは4000〜10000cm2/gである。該比表面積が3000cm2/g未満では、硬化体の強度発現性が低く、12000cm2/gを超えると、粉砕の手間が増大してコスト高になる。
前記細骨材は、川砂、陸砂、海砂、珪砂、砕砂等が使用できる。また、前記粗骨材は、川砂利、海砂利、砕石等が使用できる。これらの中でも、強度発現性やコストの観点から、粗骨材は好ましくは砕石6号である。また、水は上水道水等が使用できる。
前記高性能AE減水剤は、ポリカルボン酸系化合物、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩、およびメラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩等が使用できる。
なお、本発明のポーラスコンクリートは、前記材料以外に、空気量調整剤をポルトランドセメント100質量部に対して、0.02質量部以下含むことができる。なお、空気量調整剤の質量部は、製品換算(製品の質量)である。
さらに、本発明の現場打ちポーラスコンクリートは、前記材料以外に、フライアッシュ、珪石粉末、増粘剤等のコンクリート用混和材(剤)を含むこともできる。
本発明の現場打ちポーラスコンクリートの製造方法により製造された現場打ちポーラスコンクリートの配合は、ポルトランドセメントの単位量が125〜940kg/m3、無機系混和材の単位量が35kg/m3を超え190kg/m3以下、細骨材の単位量が30〜350kg/m3、粗骨材の単位量が1100〜2100kg/m3、水の単位量が20〜150kg/m3、および高性能AE減水剤の単位量が0.6〜28.0kg/m3である。前記構成材料の配合が前記範囲内にあれば、透水性が高く、施工性に優れた現場打ちポーラスコンクリートを製造できる。
また、前記配合において、ポルトランドセメントの単位量は、好ましくは220〜460kg/m3、無機系混和材の単位量は、好ましくは36〜100kg/m3、細骨材の単位量は、好ましくは80〜280kg/m3、粗骨材の単位量は、好ましくは1250〜1800kg/m3、水の単位量は、好ましくは50〜120kg/m3、および高性能AE減水剤の単位量は、好ましくは1.0〜14.0kg/m3である。
ここで構成材料の単位量とは、コンクリート1m3当たりに含まれる構成材料の質量をいう。また、高性能AE減水剤の単位量は、製品換算(製品の質量)である。
本発明の現場打ちポーラスコンクリートの製造方法により製造された現場打ちポーラスコンクリートの水結合材比は、好ましくは10〜20%である。水結合材比はポーラスコンクリートのワーカビリティーと強度に関係し、前記範囲であれば、ワーカビリティーと強度が良好である。
また、前記現場打ちポーラスコンクリートのモルタル粗骨材空隙比(Km)は、好ましくは0.35〜0.95である。モルタル粗骨材空隙比は、ポーラスコンクリートの配合特性を表す指標の一つであって、粗骨材を締め固めた状態における粗骨材間の空隙量に対する、モルタルの体積の比を表す。
また、前記現場打ちポーラスコンクリートのペースト細骨材空隙比(Kp)は、好ましくは4〜11である。ペースト細骨材空隙比も、ポーラスコンクリートの配合特性を表す指標の一つであって、細骨材を締め固めた状態における細骨材間の空隙量に対する、セメントペーストの体積の比を表す。
1.使用材料と配合
使用した材料を表1に、ポーラスコンクリートの配合を表2に示す。
なお、配合例1〜4において、粗骨材は表面乾燥飽水状態のものを使用した。
ポーラスコンクリートの練混ぜは、2軸強制練りミキサを用いて、全ての材料を一括してミキサへ投入した後、3分間行った。1バッチ当たりの練混ぜ量は1.5m3とし、2バッチ分を1回分としてアジテータ車でさらに混合した。そして、配合例1〜4のポーラスコンクリートの製造をそれぞれ4回行い、配合例1〜4のポーラスコンクリートをそれぞれ12m3製造した。
次に、混練後60分経過した時点での前記ポーラスコンクリートを用いて、下記(1)〜(3)の方法により、空隙率、無振動空隙率、およびモルタル流下率を算出した。
なお、空隙率は表3に、無振動空隙率は表4に、モルタル流下率は表5に示す。
下記(i)〜(V)の手順に従い、ポーラスコンクリートの体積(Vb)の値を求め、該値と前記(1)式を用いて、25℃のポーラスコンクリートの空隙率を算出した。
(i)表2に示す配合に従い製造したポーラスコンクリートの全体から、満遍なく均一に試料を採取して、2.2kgの試料を計量した。
(ii)内径100mm、内側の高さ200mmの鋼製型枠1の中に、試料を3層に分けて、各層の試料が偏在しないよう平坦に均して詰めた。
(iii)試料の上面に、直径99mm、厚さ1mmの鉄板3を置き、さらに鉄板3の上に4kgの錘4を置いた。
(iV)重さ5.9kgの壁打バイブレータを錘4の上に置き、該バイブレータの重さと振動以外の外力を加えないように注意しながら、錘4の上を満遍なく60秒間加振した。
(V)型枠上面から加振後の試料の上面までの長さをデプスゲージを用いて測定し、型枠の内側の高さとこの長さの差から試料の高さを求め、この高さに鋼製型枠1の内側の断面積(円形、7850mm2)を乗じて、試料の体積(Vb)を求めた。
壁打バイブレータによる加振を行わなかった以外は、前記(i)〜(V)の手順と同様の手順に従い、試料の体積(Vw)を求め、該値と前記(2)式を用いて、25℃のポーラスコンクリートの無振動空隙率を算出した。
下記(a)〜(e)の手順に従い、流下したモルタルの体積(Vf)を測定し、該値と前記(3)式を用いて25℃のポーラスコンクリートのモルタル流下率を算出した。
(a)前記(i)と同様に、表2に示す配合に従い製造したポーラスコンクリートの全体から、満遍なく均一に試料を採取して、1.5kgの試料を計量した。
(b)公称目開きが2.36mmの篩5に、試料を偏在しないよう平坦に均して詰めた。
(c)試料の上面に、直径200mm、厚さ15mmの化粧合板製の篩蓋6を置いた。
(d)重さ5.9kgの壁打バイブレータを篩蓋6の上に置き、該バイブレータの重さと振動以外の外力を加えないように注意しながら、篩蓋6の上から満遍なく60秒間加振した。
(e)加振後、篩の網を流下(通過)したモルタルの体積(Vf)を測定した。
(1)現場打ちポーラスコンクリート平板の製造
前記アジテータ車による混合後40〜45分経過した時点で、配合例1のポーラスコンクリートを使用した実施例1、配合例2のポーラスコンクリートを使用した実施例2、配合例3のポーラスコンクリートを使用した比較例1、および配合例4のポーラスコンクリートを使用した比較例2の各ポーラスコンクリートを、それぞれ、バイブ式のアスファルトフィニッシャーを使用して敷均しと締固めを行った後、ゴム巻きの振動ローラーで締固めて仕上げを行った。その後、速やかに、ポーラスコンクリートの表面にビニールシートを敷設して材齢7日まで養生し、図5に示す現場打ちポーラスコンクリートを製造した。なお、該現場打ちポーラスコンクリートの厚さは5.0cmであった。
製造した実施例1および実施例2の現場打ちポーラスコンクリートの平版表面には、剥離やはがれ、モルタルの浮きなどの変状部は確認されなかった。これに対し、比較例1の現場打ちポーラスコンクリートの表面は、剥離やはがれなどの変状が認められ、比較例2では、コンクリート表面にモルタルの浮きや凝集が確認された。
現場打ちポーラスコンクリートの品質変動を現場透水量(現場における透水試験により得られた透水量)の変動を指標として評価した。測定位置は、図5中に示す現場打ちポーラスコンクリートのセンター(中央)の位置C1〜C6とアウト(外側)の位置O1〜O6とした。その結果を表6に示す。なお、表6中には、平版の表面状態を併記する。
また、実施例1と実施例2のポーラスコンクリートの透水係数を、JCI−SPO3「ポーラスコンクリートの透水試験方法(案)」に準拠して測定したところ、該透水係数曲げ強度は、それぞれ、1.30〜1.42cm/sec、1.0〜1.1cms/secと透水性に優れていた。
表1に示す材料を使用して、表7に示す配合のポーラスコンクリートを製造した。ただし、粗骨材は湿潤状態(表面水率が3%)のものを使用した。また、段落0027と同様の練混ぜ方法を用いて、ポーラスコンクリートを練混ぜた。なお、製造は7回行った。
また、段落0028〜段落0031と同様にして、ポーラスコンクリートの空隙率、無振動空隙率、およびモルタル流下率を算出した。その結果を表8に示す。
一方、モルタル流下率が大きい2回目、3回目、および6回目のポーラスコンクリートを用いて、前記と同様に製造した現場打ちポーラスコンクリート平版では、コンクリート表面にモルタルの浮きや凝集が確認された。また、現場透水量は830〜1390ml/15秒となり変動が大きかった。
2 ポーラスコンクリート(試料)
3 板
4 錘
5 篩
6 篩蓋
7 篩皿
8 流下したモルタル
Claims (3)
- ポルトランドセメント、無機系混和材、細骨材、粗骨材、水、および高性能AE減水剤を含む現場打ちポーラスコンクリートの製造において、下記(A)の方法により算出される空隙率が20〜25体積%、下記(B)の方法により算出される無振動空隙率が36体積%以下、および下記(C)の方法により算出されるモルタル流下率が50体積%以下になるように、フレッシュ性状を管理して製造することを特徴とする、現場打ちポーラスコンクリートの製造方法。
(A)空隙率算出方法:型枠に詰めたポーラスコンクリートの上に板を載せ、当該板の上にさらに錘を載せ、当該錘の上から壁打バイブレータを用いて60秒間加振して、当該加振後のポーラスコンクリートの体積(Vb)に基づき、下記(1)式を用いて空隙率を算出する方法
(B)無振動空隙率算出方法:型枠に詰めたポーラスコンクリートの上に板を載せ、当該板の上にさらに錘を載せ、当該載荷による沈下が停止した時点におけるポーラスコンクリートの体積(Vw)から、下記(2)式を用いて無振動空隙率を算出する方法
(C)モルタル流下率算出方法:篩に詰めたポーラスコンクリートの上に篩蓋を載せ、当該篩蓋の上から壁打バイブレータを用いて60秒間加振して、当該加振終了までに流下したモルタルの体積(Vf)に基づき、下記(3)式を用いてモルタル流下率を算出する方法
空隙率(体積%)=100−W/(Vb×T)×100 ……(1)
無振動空隙率(体積%)=100−W/(Vw×T)×100 ……(2)
モルタル流下率(体積%)=100×Vf/Vo ……(3)
(式中、Wは型枠内に投入したポーラスコンクリートの質量を表し、Vbは加振後のポーラスコンクリートの体積を表し、Tは空隙率を0体積%として計算したポーラスコンクリートの配合上の単位容積質量を表し、Vwは錘の載荷による沈下が停止した時点におけるポーラスコンクリートの体積を表し、Vfは加振により流下したモルタルの体積を表し、Voは加振前のポーラスコンクリート中のモルタルの体積を表す。) - 請求項1に記載の現場打ちポーラスコンクリートの製造方法により製造された現場打ちポーラスコンクリートであって、ポルトランドセメントの単位量が125〜940kg/m3、無機系混和材の単位量が35kg/m3を超え190kg/m3以下、細骨材の単位量が30〜350kg/m3、粗骨材の単位量が1100〜2100kg/m3、水の単位量が20〜150kg/m3、および高性能AE減水剤の単位量が0.6〜28.0kg/m3である、現場打ちポーラスコンクリート。
- 請求項1に記載の現場打ちポーラスコンクリートの製造方法により製造された現場打ちポーラスコンクリートであって、水結合材比が10〜20%、モルタル粗骨材空隙比(Km)が0.35〜0.95、およびペースト細骨材空隙比(Kp)が4〜11である、場打ちポーラスコンクリート。
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