JP3579560B2

JP3579560B2 - 炭酸化植生コンクリート用セメント、炭酸化植生コンクリート及びその製法

Info

Publication number: JP3579560B2
Application number: JP35669496A
Authority: JP
Inventors: 清鯉淵; 賢久保田; 実盛岡; 泰之二階堂; 孝夫近田; 悦郎坂井; 正機大門
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JPH10194799A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、草本類を生育させる空隙を有し、且つコンクリートとしての機械的強度を併有する植生用コンクリート、その硬化体及びその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
植生用に使用されるコンクリート硬化体はコンクリートとしての機械的な強度と、植生基盤としての機能を併有するコンクリートであり、建築物の屋上、河川護岸及び都市インフラストラクチャー等の緑化を目的として開発が行われている。
植生用コンクリートに要求される性能は、アルカリ性が低く植生への影響が小さいこと、植物が根を張ることができる多数の空隙を有し、且つ機械的な強度が大きいことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般のコンクリートは強アルカリ性であり、そのままでは植生用に使用することができず、粗骨材同士の間隙は細骨材とセメントにより硬化・結合されているため、植生が根を張る空隙は存在しない。また、高炉スラグやフライアッシュ等の潜在水硬性物質を大量に配合した混合セメントを用い、低アルカリ性のポーラスコンクリートとする技術が提案されている（コンクリート工学年次論文報告集、第１８巻、Ｎｏ．１、１０１７〜１０２２頁）。
しかしながら、潜在水硬性物質を配合してもアルカリ性コンクリートであることに変わりはなく、多数の空隙を設ければ強度が低下して実用性のある植生用コンクリートは存在しなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、その構成は、ビーライト（γ型を除く、以下、単にビーライトと記載したものは全てγ型ビーライトを除くビーライトとする）を３８重量％以上含有してなる植生コンクリート用セメントであり、該セメントに粗骨材及び水を配合した混練物を成形後、炭酸化した植生コンクリートであり、該セメントに粗骨材及び水を配合した混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸ガス濃度１％以上の雰囲気下で炭酸化することを特徴とする植生コンクリートの製法である。
【０００５】
本発明は、ビーライト含有率の高いセメント硬化体が、高炭酸ガス濃度の雰囲気下においた場合に炭酸ガスの浸透性に優れ、炭酸化により高強度の硬化体が得られる事実を見出して完成したものである。
すなわち、ビーライト含有率の高いセメントを用い、水と粗骨材を配合し、特に細骨材を配合せずに混練し、少なくとも脱型できる程度の硬さに達した後、炭酸化を行うことにより粗骨材と粗骨材がセメント硬化体により強固に結合され、粗骨材と粗骨材の間に空隙を有しながら、高強度の硬化体が得られ、この硬化体は植生用コンクリートとしての諸条件を充足するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明におけるビーライトとはポルトランドセメントの主要鉱物成分の一つであり、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂（Ｃ₂Ｓ）として表現されるものであり、α型、α’型及びβ型などの結晶型があるが、そのいずれも使用可能である。
更に、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂の他に、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ等の酸化物が不純物として固溶している場合があるが、このような他の鉱物と固溶したビーライトも本発明のビーライトに包含する。
本発明のセメントはビーライト含有量が３８〜６０重量％、好ましくは４５〜５５重量％である。３８重量％未満では炭酸化が困難で著しい強度増強が期待できず、６０重量％を越えると炭酸化は可能であるが、炭酸化しても充分な強度が得られない場合がある。
【０００７】
このようなセメントとしては、例えば、市販のビーライトセメントや各種セメントにビーライトセメントを混合したセメント等が挙げられる。
各種セメントとしては、普通セメント、早強セメント、超早強セメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。またこれらのポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ或いはシリカを配合した各種混合セメント、中庸熱セメント等が挙げられる。
【０００８】
通常のセメントには、ビーライトのほかにエーライト：３ＣａＯ・ＳｉＯ_２（Ｃ_３Ｓ）、アルミネート：３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（Ｃ_３Ａ）、フェライト：４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３（Ｃ_４ＡＦ）等のセメント鉱物が含まれている。本発明のセメントとしては、これらの含有量を特に限定しないが、通常はエーライトが４０重量％以下であり、アルミネートとフェライトは１０重量％以下である。
また、セメントにはＳＯ_３量換算で１〜５重量％程度の石こう類が添加されている。
【０００９】
セメントの粒度は特に限定されるものではないが、ブレーン値で２０００〜８０００ｃｍ^２／ｇであり、３０００〜６０００ｃｍ^２／ｇが好ましい。２０００ｃｍ^２／ｇ未満では充分な強度発現性が得られず、８０００ｃｍ^２／ｇを越えるように粉砕することはコスト高になるので好ましくない。
【００１０】
セメントに水、粗骨材及び目的に応じて各種の添加剤を配合し、混練して所定の形状に成形する。混合する際の水量は、水／セメント比１５〜５５％、好ましくは２０〜５０％、より好ましくは３０〜４０％である。１５％未満では混練が困難となり、５５％を越えると充分な圧縮強度が得られず、いずれも植物の生育状態が良好でない。
【００１１】
本発明に用いる骨材は空隙率確保の観点から細骨材を使用せず、粗骨材のみからなる骨材を使用することが好ましい。
骨材としては砕石の他、パーライトやゼオライトなどの軽量骨材、炭酸カルシウム、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカヒューム等の無機粉末、セメント混和剤、ピートモス、浄水場発生土及び腐葉土等の土壌材、ベントナイト等の粘土鉱物、肥料等の１種或いは２種以上を本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することができる。
これらの材料を配合・混練して所定の形状の硬化体に成形する。
本発明のコンクリートは粗骨材寸法や配合条件等により調整した空隙部分を有しており、通常、空隙率として２０％以上であり、好ましくは２５％以上である。２０％未満では植物が充分に生育しない。
【００１２】
養生方法は特に限定されないが、通常の常温養生の他に蒸気養生等の加温養生等も可能であり、炭酸化と同時に行うこともできる。
養生期間は水／セメント比、セメント中のビーライトの含有量、硬化体用混練物の配合比、養生条件などにより異なるが、加温養生の場合は２〜２４時間程度であり、常温養生の場合は３〜２８日程度である。
【００１３】
本発明においては、コンクリートを炭酸化することが必要である。
コンクリートの炭酸化とは（１）式に示すように、セメントの水和反応により生成した水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）_２と、浸透してきた炭酸ガス：ＣＯ_２とが反応して炭酸カルシウム：ＣａＣＯ_３と水になる反応である。この時、セメント硬化体が高アルカリ性から中性側に移行するので、硬化体の切断面にフェノールフタレイン水溶液を噴霧して呈色状況を観察することにより容易に炭酸化を確認することができる。
Ｃａ（ＯＨ）_２＋ＣＯ_２ → ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ …… （１）
【００１４】
炭酸化条件は、空気中より炭酸ガス濃度が高い雰囲気中、例えば、炭酸ガス濃度１〜３０％、好ましくは５〜１０％の雰囲気中で養生する。また、炭酸ガスの高圧容器中で炭酸化する方法は生産性の向上の面から有効である。
炭酸化にあたり、加温養生することが生産性向上の面から好ましい。蒸気養生やオートクレーブ養生等により３０〜７０℃、好ましくは４０〜６０℃に加温する。３０℃未満では生産性が不十分であり、７０℃を越えると温度応力によりマイクロクラックが多く入り、耐久力が悪化する場合がある。
炭酸化時の養生期間は、一般には、温度が同一ならセメント硬化時の養生期間とほぼ同程度である。
【００１５】
本発明では空隙部分に土壌材を注入・充填するが、いかなる土壌材も使用可能であり、コストや植生される植物の種類によって任意に選択できる。その具体例としては、例えばピートモス、浄水場発生土、パーライト、腐葉土、ゼオライト及びベントナイト等を挙げることができ、列挙した或いはその他の土壌材の２種以上を配合することもできる。
植生される植物の種類としては、例えば、ケンタッキー３１フェスク、クリーンヒングレッドフェスク、ヤマハギ、コマツナギ、メドハギ及びホワイトクローバー等の芝、牧草類；アルアルファ；オオキンケイギク、シャスターディジー、カワラナデシコ、西洋タンポポ、西洋ミヤコノグサ、ポピー、矢車草、サポナリヤ等の花卉類；等の丈の低い草本類を挙げることができる。
【００１６】
【実施例】
以下の実施例及び比較例に用いた材料は次の通りである。
セメントＡ：秩父小野田社製ビーライトセメント、ビーライト含有量５３重量％
セメントＢ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント、ビーライト含有量２７重量％
セメントＣ：セメントＡとセメントＢの等量混合品、ビーライト含有量４０重量％
セメントＤ：セメントＡ７５重量部と高炉スラグ２５重量部の混合品、ビーライト含有量４０重量％
セメントＥ：電気化学工業社高炉セメントＢ種、ビーライト含有量１６重量％
高炉スラグ：第一セメント社製
骨材イ：ＪＩＳ適合５号砕石Ｇ_ｍａｘ＝２０ｍｍ
土壌材：市販のピートモス、軽量人工培養土
水：水道水
【００１７】
以下の実施例及び比較例に用いた測定方法は次の通りである。
１．空隙率：連続空隙率、日本コンクリート工学協会、エココンクリート研究委員会「ポーラスコンクリートの測定方法（案）」の容積法に準じて測定した。
２．圧縮強度：φ１５×３０ｃｍの円柱供試体を作製し、上下両面をキャッピングしてＪＩＳＡ１１０６に準拠して材令７日の強度を測定した。
【００１８】
実施例１
表１に示すセメントを使用し、水８２．５ｋｇ／ｍ^３、セメント２５０ｋｇ／ｍ^３、骨材１５５２ｋｇ／ｍ^３、水／セメント比３３％のコンクリートを調製し、φ１５×３０ｃｍの円柱型枠に充填し、２０℃、相対湿度８０％の試験室内で８時間養生を行った後、昇温速度１５℃／時間、最高温度５０℃、保持時間４時間の条件で蒸気養生を施した。材令２４時間で脱型し、炭酸ガス濃度５％、温度４０℃、相対湿度６０％の環境で促進炭酸化養生を行った。
【００１９】
得られたコンクリートの空隙率と圧縮強度を測定すると共に、コンクリートをクラッシャーで粉砕し、フェノールフタレインの１％水溶液を噴霧してアルカリ性であるか否か確認した。
更に、コンクリートの空隙部分に土壌材とアルアルファーの種子を注入して植付け、２ケ月後の植生状況を観察し表１に併記した。
別に、比較例として、脱型後、２０℃の水中で材令７日までの標準養生を行った以外は実施例１と同様にしてコンクリートを得て、実施例１と同様の試験を行い、その結果を表１に併記した。
また、促進炭酸化養生を行ったものでも、セメントＢ及びセメントＥを使用したものは比較例である。
【００２０】
【表１】

【００２１】
実施例２
セメントＡを使用し、表２に示すＧ_ＭＡＸの異なる骨材を使用した以外は実施例１と同様に養生してコンクリートを得、実施例１と同様にして試験を行った。その結果を表２に併記した。
なお、骨材ロは新潟県姫川産砕石、Ｇ_ＭＡＸ＝１５ｍｍ、
骨材ハは新潟県姫川産砕石、Ｇ_ＭＡＸ＝２５ｍｍである。
【００２２】
【表２】

【００２３】
実施例３
セメントＡを使用し、表３に示す水／セメント比で試験を行った以外は実施例１と同様に養生してコンクリートを得、実施例１と同様にして試験を行った。その結果を表３に併記した。
【００２４】
【表３】

【００２５】
【発明の効果】
本発明の植生コンクリートは炭酸化されたセメントの高強度に起因して粗骨材と粗骨材を強固に結合して機械的な強度が大きく、且つ中性であるため植物の植生状況が良好となり、緑化コンクリートに最適であり、建築物の屋上、河川護岸、擁壁などの緑化に利用することができる。

Claims

ビーライト（γ型を除く）を３８重量％以上含有してなる炭酸化植生コンクリート用セメント。
ビーライト（γ型を除く）を３８重量％以上含有してなる炭酸化植生コンクリート用セメント、粗骨材及び水を配合した混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸化した炭酸化植生コンクリート。
ビーライト（γ型を除く）を３８重量％以上含有してなる炭酸化植生コンクリート用セメント、粗骨材及び水を配合した混練物を成形し、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸ガス濃度１％以上の雰囲気下で炭酸化することを特徴とする炭酸化植生コンクリートの製法。
セメントを混練する際の、水／セメント比が１５〜５５％であることを特徴とする請求項３記載の炭酸化植生コンクリートの製法。