JP2840676B2 - 有機繊維補強透水性コンクリート組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、透水性構造体に使用する透水性コンクリー
トに関する。

従来技術の問題点 透水性コンクリートは、その成分の配合割合の調整に
より曲げ強度を向上させることは可能であるが、補強材
として鉄筋もしくは鉄網等を用いた場合には、その性質
上、錆発生という問題を回避することができない。その
為に、十分な補強が出来ず、靱性に劣り、ひび割れを生
じやすいという欠点がある。

従って、上記のように透水性コンクリートは、構造体
としての機能が発揮できないことから、車道のような重
要構造物には使用出来ず、その使用は、歩道のような簡
易な構造物に限定されているのが現状である。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き技術の現状に鑑みて種々研究
を重ねた結果、補強材として有機繊維を使用することに
よって、従来技術の問題点を実質的に解消もしくは大幅
に軽減し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、1m³当たり300〜600kgのセメン
ト、75〜240kgの水、0.1〜5.0体積％のモノフィラメン
ト型有機繊維及び残部が骨材からなる有機繊維補強透水
性コンクリート組成物に係る。

本発明で補強材として使用する有機繊維は、モノフィ
ラメント型有機繊維を用いることを必須とする。有機繊
維の種類としては、ポリビニルアルコール繊維、ポリア
クリルニトリル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフ
ィン系繊維、アラミド系繊維等が挙げられるが、これら
の中でも特にポリビニルアルコール繊維が、補強効果が
大きいので、好ましい。

セメント補強用ポリビニルアルコール繊維には、抄造
用とプレミックス用とがあるが、本発明で使用する場合
には、分散性に優れているプレミックス用のものがより
好ましい。また、プレミックス用にも、収束糸型とモノ
フィラメント型があるが、分散性の良いモノフィラメン
ト型を用いる。

本発明で使用する補強用繊維の繊維長は、通常骨材最
大粒径の1.5倍程度とする。また、繊維の混入率は、コ
ンクリート1m³当たり0.1〜5.0体積％程度の範囲内にあ
り、より好ましくは0.5〜2.0体積％程度である。混入率
が、0.1体積％に満たないときは、期待される補強効果
が得られず、5.0体積％を超えると、補強効果が頭打ち
となり、無駄に加えることで経済的な損失が大きくな
る。

本発明におけるセメントとしては、市販の各種セメン
トを使用することが出来る。例えば、早強セメントもし
くは超早強セメントを使用するか、或いはセメントと早
強剤を併用すれば硬化速度を上げることになり、工事期
間を短縮化できる。超速硬セメント（具体的には、大阪
セメント（株）製“ハイセット”などとして市販されて
いるもの）の使用によっては、初期強度の発現が早く、
さらに工事期間の短縮化が可能である。

また、カラーセメント或いは着色剤を使用すれば、カ
ラー構造体とすることも容易である。

本発明におけるセメント、水及び骨材の配合量並びに
骨材の粒度分布は、透水性コンクリートの空隙率を10〜
35体積％とするように定められたものである。

透水性セメントの空隙率が10体積％を下回ると、要求
される透水係数の確保が困難である。この透水係数は、
透水性舗装の場合には、「透水性舗装ハンドブック」
（社団法人 日本道路建設業協会編）に記載の１×10^-2
cm/sec以上を満足させる必要がある。また、空隙率が35
体積％を上回ると、構造体としての強度低下が著しくな
るので好ましくない。

セメント及び水の配合量は、透水性コンクリートのバ
インダーとして、構造体の強度と施工性を確保出来るよ
うに定められたものである。

即ち、水とセメントの配合量は、水／セメント（重量
比、以下W/Cと略称する）が25〜40％、より好ましくは3
0〜35％となるように配合される。W/Cが、30％未満の場
合には、混合時にパサパサの状態となり、成形が出来
ず、逆に35％を超えると、骨材とセメントペーストとの
分離が生じ、ペースト部分が沈下して下層部の空隙を埋
めた状態で硬化するために、透水性が低下し、好ましく
ない。

従って、セメントの配合量は、通常300〜600kg/m³の
範囲内にあり、より好ましくは350〜500kg/m³である。
セメントの量が300kg/m³に満たないと、骨材間の付着強
度が低下し、一方、600kg/m³を超えるとバインダー部分
の容積が増加し、透水係数が低下する為に好ましくな
い。

また、水の配合量は、上記のセメント配合量に対応し
て、75〜240kg/m³の範囲内にあり、より好ましくは100
〜200kg/m³である。

本発明の組成物において、上記材料を加えた残部を占
める骨材には、通常のコンクリート用骨材を用いること
が出来る。骨材の粒度分布は、13mmフルイ通過重量百分
率が85％以上、2.5mmフルイ通過重量百分率が50％以
下、1.2mmフルイ通過重量百分率が25％以下、0.6mmフル
イ通過重量百分率が10％以下に調整することが好まし
い。

本発明組成物には、さらに骨材間の付着強度を増す為
に減水剤及び又はセメント添加剤用ポリマーを適宜加え
ることができる。

本発明における減水剤としては、特に制限されず、公
知のものをそのまま使用することが出来、例えば、ナフ
タリンスルホン酸のホルマリン縮合物の塩を主成分とす
るもの（具体的には、花王（株）製“マイティ100"“マ
イティ150"、竹本油脂（株）製“ポールファイン”、山
陽国策パルプ（株）製“サンフローPSP100"などとして
市販されているもん）、トリメチロールメラミンのモノ
スルホン酸を縮合した水溶性ポリマーを主成分とするも
の（具体的には、昭和電工（株）製“メルメント−F10"
などとして市販されているもの）などが挙げられる。減
水剤の配合量は、セメント100重量部に対して0.05〜5.0
重量部が望ましい。

本発明において、減水剤を使用した場合、上記W/C
は、25〜35％の範囲となり、より好ましくは27〜33％と
なる。

また本発明におけるセメント添加剤用ポリマーとして
は、市販のセメント用ポリマーを用いることが出来る。
該セメント用ポリマーには、例えば、水性ポリマーディ
スパージョン、再乳化型粉末樹脂（powdered emulsio
n）、水溶性ポリマー、液状ポリマーなどのタイプがあ
る。その添加量は、セメント100重量部に対して通常１
〜20重量部の範囲である。この範囲に満たないと添加効
果は現れず、またこの範囲を超えて添加しても、骨材間
の付着強度は改善されず、不経済である。

本発明では、上記材料以外に、シリカフューム、コン
クリート用膨張剤、収縮低減剤、水中不分離性混和剤、
早強剤などの公知のセメント用混和剤を目的に応じて使
用することが出来る。

本発明の透水性コンクリート組成物の製造は、通常の
混合方法により行なえば良い。混合順序も特に限定され
ないが、コンクリートの性能の点からは、他成分の混合
後に有機繊維を添加することがより好ましい。

本発明の透水性コンクリート組成物を舗設に用いた場
合、舗設後の養生方法及び養生期間は、通常のコンクリ
ート舗装に準じて行なえばい。養生方法は、気中養生、
マット養生、膜養生のいずれも可能である。膜養生の場
合、養生剤を表面に塗布し過ぎて空隙を埋めないように
塗布量の管理に注意する必要がある。また養生期間は、
使用するセメントの種類に応じて選択され、通常、普通
セメントで約２週間、早強セメントで約１週間、超速硬
セメントで約半日である。

発明の効果 有機繊維を補強材とする本発明の透水性コンクリート
組成物は、硬化すると、従来のものに比し引張り強度に
優れ、また一般的なコンクリートと同等或いはそれ以上
の弾性係数を有し、靱性が著しく改善され、耐衝撃性に
優れたコンクリートとなる。

また、減水剤及びセメント用ポリマーを併用すること
により骨材間の付着強度の向上をさせることもできる。

本発明の透水性コンクリート組成物の硬化物は、コン
クリートとして不可欠な耐アルカリ性に優れ、耐候性も
良好で、発錆及び強度劣化がなく、軽量で取扱い性に優
れており、ランニングコストを低減させる。

さらに、本発明の組成物の硬化体は、本来の特性であ
る透水性に優れているので、雨水の一時貯留もしくは地
中への還元によって、表面流出量の低減、地盤沈下の抑
制などの効果を発揮する。

特に有機繊維としてポリビニルアルコール繊維は、高
い引張り強度（90kgf/mm²）及び弾性係数（3000kgf/m
m²）を示し、耐衝撃性に極めて優れたものとなる。

さらに、ポリビニルアルコール繊維は、化学的に親水
性でセメントペーストとのなじみが良く、更にその表面
が粗で且つ繊維糸が扁平であることから、コンクリート
との付着面積が大きくなり、高い付着性が得られる。

また、扁平な繊維断面により、強度を下げることなく
アスペクト比の小さな繊維とすることができるので、コ
ンクリートへの良好な分散性・施工性が得られる。

以上のように、本発明の透水性コンクリート組成物お
よびこれから得られる硬化体は、従来のものにはなかっ
た優れた特性を有する為に、車道のような重要構造物に
対しても適用が可能であり、次のような透水性舗装にお
けるより一層の改善をもたらすものである。

（１） 植生等の地中生態の改善 （２） 下水道の負担軽減 （３） 公共水域の汚濁軽減 （４） 地下水涵養 （５） 路面排水施設の軽減もしくは省略 （６） すべり抵抗の増大による歩行性の改善 （７） 乱反射による眩惑の軽減 （８） 交通騒音の低減 また、セメントとして、早強セメントもしくは超早強
セメントを使用するか、或いはセメントと早強剤を併用
すれば、硬化が速まり工事期間を短縮化出来る。超速硬
セメントを用いると初期強度の発現が早く、更に一層の
工事期間の短縮につながる。更にまた、カラーセメント
あるいは着色材を使用すれば、カラー構造体とすること
は容易で、環境の美化にも役立つ。

この他、本発明の透水性コンクリート組成物は、透水
性平板、透水性雨水桝、透水性コンクリート管等の透水
性コンクリート二次製品にも適用出来る。

実施例 実施例１ 使用材料 １）セメント……普通ポルトランドセメント （大阪セメント（株）製） ２）水 ３）有機繊維……ポリビニルアルコール繊維（（株） クラレ製モノフィラメントタイプ RF150002 比重1.3） ４）骨材……FITサンド ０号、１号の混合品 （（株）中山製鋼所製 粗骨材の最大寸法 10mm） ５）減水材……マイティ150（花王（株）製） 上記の材料を下記表に示す配合割合で強制練りミキサ
（100l練り用）を用い混練した。まず、セメント、骨材
及び減水剤を15秒間混合し、その後水を加え30秒間混練
し、更に有機繊維を加えて60秒間混練し、透水性コンク
リート組成物を得た。

この透水性コンクリート組成物を、空隙率が10〜35％
となるように締固めをし、舗設を行なった。

舗設後の養生方法は、気中養生で、温度20℃、湿度
（RH）90％の条件で行い、材令は１材令１週間とした。

得られた透水性コンクリートを試料として、以下の性
能試験に供した。

［性能試験］ 曲げ強度……JIS A 1106に準じて行なった。その結果を
第１図に示す。

たわみ量……社団法人 日本道路協会編 舗装試験方法
便覧４−11−７「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度お
よび曲げタフネス試験方法」に準じて行なった。その結
果を第２図に示す。

透水試験……JIS A 1218に準じて行なった。その結果を
第３図に示す。

以上の試験結果から、繊維の混入率が増加すると、曲
げ強度の向上は大きくないが、たわみ量が著しく増加し
ている。このことは、透水性コンクリートの曲げ靱性が
改善され、ひびわれの発生を抑止出来ることを意味して
いる。

また透水試験においては、繊維の混入率の増加に伴
い、透水係数がやや低下するが、要求される値（１×10
^-2cm/sec）は充分に確保しており、実用上問題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維添加率と曲げ強度の関係を示すグラフであ
る。 第２図は繊維添加率とたわみ量の関係を示すグラフであ
る。 第３図は繊維添加率と透水係数の関係を示すグラフであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 康博 大阪府河内長野市岩瀬239番地の233 (72)発明者 堅川 勝三 大阪府松原市阿保４丁目９番34号 (72)発明者 西面 憲二 岡山県岡山市海岸通１丁目２番１号 株 式会社クラレ内 (72)発明者 松本 健次 岡山県岡山市海岸通１丁目２番１号 株 式会社クラレ内 (72)発明者 香川 保徳 大阪府寝屋川市三井ケ丘４丁目７番地47 ―２ (56)参考文献 特開 昭63−95147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−215565（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−83035（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 28/02,16/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】1m³当たり300〜600kgのセメント、75〜240
   kgの水、0.1〜5.0体積％のモノフィラメント型有機繊維
   及び残部が骨材からなる有機繊維補強透水性コンクリー
   ト組成物。
2. 【請求項２】骨材の粒度分布が、13mmフルイ通過重量百
   分率が85％以上、2.5mmフルイ通過重量百分率が50％以
   下、1.2mmフルイ通過重量百分率が25％以下、0.6mmフル
   イ通過重量百分率が10％以下に調整されていることを特
   徴とする請求項に記載の組成物。
3. 【請求項３】セメント100重量部に対して0.05〜5.0重量
   部の減水剤及び／又は１〜20重量部のセメント添加剤用
   ポリマーが添加されていることを特徴とする請求項に
   記載の組成物。