JP5919940B2

JP5919940B2 - 高保水性ブロックおよび高保水性ブロックの製造方法

Info

Publication number: JP5919940B2
Application number: JP2012069651A
Authority: JP
Inventors: 大和　功一郎; 功一郎大和; 晃希綿屋
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013199805A

Description

本発明は、都市部におけるヒートアイランド現象を緩和するために路面温度の上昇を抑制することおよびゲリラ豪雨と呼ばれる集中豪雨における洪水を緩和することを目的とした高保水性ブロックおよび高保水性ブロックの製造方法に関する。

従来、コンクリートの高保水化技術として、例えば、特許文献１のような保水性材料を用いる方法や、特許文献２のような骨材粒度を調整する方法などが知られている。

特開２００７−１６１５０３号公報特開２００７−２９１７８３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された方法は、保水性が充分でない、あるいは、実用にあたり骨材粒度の調整が困難などの問題がある。また、現状のプレキャスト無筋コンクリート製品のＪＩＳＡ５３７１:２０１０には、保水性ブロックの保水量は0.15g/cm³と規定されているが、保水量が充分ではなく、路面温度の上昇抑制の機能を保つための灌水の頻度や必要性が高い。また，ゲリラ豪雨対策としても保水量が多いほうが望ましい。

そこで本発明は、ＪＩＳＡ５３７１に規定する保水性ブロックよりも保水量の大きい高保水性ブロックを提供することを目的とする。また、上記保水性ブロックよりも保水量の大きい高保水性ブロックの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、保水性ブロック用の細骨材として、一般にはあまり用いられない軟質高炉スラグを粉砕したものを用い、更に保水性ブロック用コンクリートの充填率を特定範囲にすることによって、保水量の大きい高保水性ブロックが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、コンクリートから製造される高保水性ブロックであって、コンクリートは、水とセメント及び軟質高炉スラグ細骨材とを含み、水セメント比が１５〜３５％、単位骨材容積が６００〜９００Ｌ／ｍ^３、且つ充填率が６０〜７６％であり、軟質高炉スラグ細骨材の吸水率が０．８〜５％である、高保水性ブロックを提供する。

この高保水性ブロックは、保水量を十分に多くすることができる。例えば、従来の保水性ブロックのＪＩＳＡ５３７１:２０１０規格値である保水量０．１５ｇ/ｃｍ^３よりも多い０．２０ｇ/ｃｍ^３以上の保水量を有することもできる。

本発明の高保水性ブロックに使用する軟質高炉スラグ細骨材の粗粒率は２．７〜３．９であることが好ましい。これによって、本発明の高保水性ブロックは、一層保水量を有することができる。

また、本発明は、水とセメント及び軟質高炉スラグ細骨材とを含む材料を混合し、水セメント比が１５〜３５％、単位骨材容積が６００〜９００Ｌ／ｍ^３、且つ、充填率が６０〜７６％であり、軟質高炉スラグ細骨材の吸水率が０．８〜５％であるコンクリートを調製し型枠に入れる工程と、このコンクリートを加圧振動成形した後、養生してブロックを得る工程とを有する、高保水性ブロックの製造方法を提供する。

このように製造された高保水性ブロックは、保水量を十分に多くすることができる。例えば、従来の保水性ブロックのＪＩＳＡ５３７１:２０１０規格値である保水量０．１５ｇ/ｃｍ^３よりも多い０．２０ｇ/ｃｍ^３以上の保水量を有することもできる。

この製造方法では、コンクリートを調製する工程において、粗粒率が２．７〜３．９である軟質高炉スラグ細骨材を使用することが好ましい。これによって、製造される高保水性ブロックの保水量をより多くすることができる。

本発明によれば、従来の標準的な保水性ブロックよりも保水量の多い高保水性ブロックを提供することができる。また、従来の標準的な高保水性ブロックよりも保水量の多い高保水性ブロックの製造方法を提供することができる。

コンクリートの充填率とブロックの保水量の関係を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［高保水性ブロック］
本実施形態の高保水性ブロックに使用するコンクリートは、水とセメントと軟質高炉スラグ細骨材とを含む。また、必要に応じて、混和剤を含んでも良い。

セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、耐硫酸塩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、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント、アルミナセメント等を使用することができる。

細骨材としては、軟質高炉スラグ細骨材を使用する。高炉水砕スラグには、スラグ温度、冷却水量、水圧をコントロールすることにより、軟質で軽いもの（軟質高炉スラグ）と、硬質で重いもの（硬質高炉スラグ）がある。軟質高炉スラグは、一般に微粉砕され、高炉セメント用の添加スラグ粉末として使用されたり、肥料として使用され、硬質高炉スラグは、一般に粗粉砕され、コンクリート用スラグ骨材として使用される。本発明の高保水性ブロックに使用する軟質高炉スラグ細骨材とは、このように骨材としてはあまり使用されていない軟質高炉スラグを粗粉砕したものである。細骨材として軟質高炉スラグ細骨材を使用することにより、硬質高炉スラグや他の細骨材よりもブロックの保水量を高めることが可能となる。
軟質高炉スラグ細骨材は、吸水率が０．８〜５％、好ましくは１．０〜４．５％、より好ましくは２．０〜４．０％である。また、粗粒率が２．７〜３．９であるものを使用するのが好ましい。粗粒率は、より好ましくは２．８〜３．８、さらに好ましくは２．９〜３．７である。これらの範囲であれば、コンクリートの充填率が低くなり、高保水性ブロックの保水量も多くすることが可能となる。
また、軟質高炉スラグ細骨材の粒度分布は１０ｍｍ以下、好ましくは１０〜０．１５ｍｍ、より好ましくは５〜０．１５ｍｍ、さらに好ましくは５〜２．５ｍｍであるものを使用する。０．１５ｍｍよりも小さい粒径の粒子が多いと充填性が高くなるため、保水量が低下する。１０ｍｍよりも大きい粒径の粒子が多いと、ブロック成形時にセメントペーストによる骨材同士の付着面積が小さくなるため、成形が困難となる。細骨材の粒度の範囲を上記範囲にすることによって、成形性を良好に維持することができる。ただし，１．２〜２．５mmの粒径が多いと，保水量は低下するおそれがある。

混和剤としては、ＡＥ剤や高性能減水剤が使用出来る。ＡＥ剤としては、カチオン性、アニオン性、両性、ノニオン性の界面活性剤が挙げられる。これらの中でも、ノニオン性の界面活性剤が好ましい。高性能減水剤としては、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリカルボン酸系の化合物が挙げられる。これらの中でも、ポリカルボン酸系の化合物が好ましい。

また、本実施形態の高保水性ブロックは、更に混和材を含んでいてもよい。混和材としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石微粉末等を使用することができる。

コンクリートの水セメント比の範囲は、１５〜３５％であり、好ましくは、２０〜３０％である。水セメント比が１５％よりも小さいと、粘性が高くなり、成形しにくくなる。水セメント比が３５％よりも大きいと、単位骨材容積を大きくした場合に、曲げ強度が低くなる傾向がある。

単位骨材容積の範囲は、セメントペーストの容積を小さくして空隙を作りやすくする観点から、６００〜８３０Ｌ／ｍ^３であり、好ましくは、７００〜８００Ｌ／ｍ^３である。単位骨材容積の範囲が７２０〜７９５Ｌ／ｍ^３である場合は特に、高保水性ブロックをより保水量を多くすることができる。単位骨材容積が６００Ｌ／ｍ^３よりも小さいと、セメントペーストの容積割合が大きくなり、これに伴って空隙が少なくなるため保水量の確保が困難となる。単位骨材容積が８３０Ｌ／ｍ^３よりも大きいと、セメントペーストの容積割合が小さくなりすぎるため、成形が困難となる。すなわち、単位骨材容積を上述の範囲で含有するとともに、特定の粒度を有する骨材を用いることの相乗作用によって、高保水性ブロックの保水量の確保を実現している。
充填率の範囲は、６０〜７６％、好ましくは６３〜７５％、より好ましくは６５〜７３％である。これらの範囲であれば、成形性や曲げ強度も良好で、保水量も多くすることが可能となる。

本実施形態の高保水性ブロックは、保水量が多いことから歩道や建築物の屋上等に設置し、水の気化熱により、真夏の温度上昇を防ぐことができ、ヒートアイランド対策に適している。

［高保水性ブロックの製造方法］
本実施形態の高保水性ブロックは、上記使用材料を練混ぜ、型枠に入れて加圧振動成形し、脱型した後、養生することにより得られる。まず、セメントと骨材とを混合し、これに水及び混和剤を加えて練り混ぜ、コンクリートを調製する。

次に、当該コンクリートを加圧振動成形機の型枠に入れ，振動締固めを行って、コンクリートの成形体を作製する。このとき、振動締固め後のコンクリートの成形体の充填率が６０〜７６％となる水準まで振動することが好ましい。コンクリートを振動締固め成形後に脱型し、養生して高保水性ブロックを得る。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

１．高保水性ブロックの製造
［使用材料］
高保水性ブロックを製造するために、以下に示す材料を準備した。
（１）セメント
・普通ポルトランドセメント（密度３．１６ｇ／ｃｍ^３）
（２）細骨材
細骨材としては、軟質高炉スラグ細骨材、比較用として、硬質高炉スラグ細骨材及び溶融スラグ細骨材を使用した。表１に各種細骨材の粒度、粗粒率、表乾密度、吸水率を示す。なお、粒度及び粗粒率は，ＪＩＳＡ１１０２：２００６の「骨材のふるい分け試験方法」に準じて測定した。また、表乾密度及び吸水率は，ＪＩＳＡ１１０９：２００６「細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準じて測定した。

（３）高性能減水剤
・商品名：マイテイ２１ＶＳ、ポリカルボン酸系、花王株式会社製
（４）練混ぜ水
・上水道水

［コンクリートの配合］
上述のセメント、骨材、混和剤及び水を所定の比率で配合して、配合Ｎｏ.１〜２８のコンクリートを調製した。それぞれのコンクリートの配合を表２に示す。表２の配合は充填率を１００％とした場合の単位量である。つまり、コンクリート中の空隙がないものと仮定した場合の単位量を示している。

［コンクリートの練混ぜ］
表２に示した配合Ｎｏ．１〜２８のコンクリートの練り混ぜは次の手順で行った。すなわち、パドルミキサ内に、細骨材及びセメントを投入して３０秒間空練りした後、水及び混和剤を加えて２分間練り混ぜた。

［供試体の成形］
練り混ぜたコンクリートを以下の方法によって成形し、成形体を作製した。
（１）加圧振動成形機による成形
ＩＬＢ成形機（株式会社タイガーマシン製作所製）を使用して以下の要領で供試体（成形体）を作製した。供試体寸法は、１００×２００×８０ｍｍとした。型枠内に一定量（設定充填率に相当する容積分）の試料を投入して上面を平坦に均した後、加圧振動成形した。加圧振動条件は、圧力５Ｎ／ｍｍ^２、振動数３６００ｖｐｍ、振動時間１０秒間とした。

［供試体の養生］
コンクリート供試体の養生は、20℃の恒温室で材齢１日までシート養生し，材齢２日以降は気中保管した。

以上に説明したように、表２に示す配合Ｎｏ．１〜２８のコンクリートを用いて、実施例１〜２２及び比較例１〜６の高保水性ブロックをそれぞれ製造した。

２．高保水性ブロックの試験及び評価

［保水性試験］
保水性試験は，材齢７日においてJIS A 5371:2010「プレキャスト無筋コンクリート製品」の保水性試験方法に準じて行った。
［吸水性試験］
吸水性試験は，材齢７日においてJIS A 5371:2010「プレキャスト無筋コンクリート製品」の吸水性試験方法に準じて行った。
［曲げ強度試験］
曲げ強度試験は、ＩＬＢ供試体から得られた高保水性ブロックについて実施した。材齢７日において、ＪＩＳＡ５３７１：２０１０「プレキャスト無筋コンクリート製品（推奨仕様Ｂ−３インターロッキングブロック）」の曲げ強度試験方法に準じて行った。

［試験結果］
試験結果を表２に示す。
実施例１〜２０および比較例１〜３は、保水性材料として軟質高炉スラグ細骨材を用い、水セメント比、単位骨材容積を変化させ、成形時の充填率を変化させたものである。実施例５以外は化学混和剤を使用した。実施例２１、実施例２２および比較例４は、実施例６の骨材粒度を調整したものである。比較例５は、実施例１８の保水性材料を硬質高炉スラグ細骨材としたものである。比較例６は、実施例１８の保水性材料を溶融スラグ細骨材としたものである。
また、図１にコンクリートの充填率とブロックの保水量との関係を示す。

［評価］
表２に示す実施例及び比較例の結果から、細骨材として吸水率が０．８〜５％の軟質高炉スラグ細骨材を使用し、水セメント比が１５〜３５％、且つ単位骨材容積が６００〜８３０Ｌ／ｍ^３、且つ充填率が６０〜７６％であるコンクリートを使用すれば、従来の標準的な高保水性ブロックよりも保水量の大きいブロックが得られることが確認された。
また、図１より、コンクリートの充填率とブロックの保水量とは高い相関関係にあることがわかった。軟質高炉スラグ細骨材を用いたり、コンクリートの配合を適正な配合とすることにより、コンクリートの充填率を高めることができ、この結果、ブロックの保水量を増加することが可能となる。

Claims

コンクリートから製造される高保水性ブロックであって、
前記コンクリートは、水とセメント及び軟質高炉スラグ細骨材とを含み、水セメント比が１５〜３５％、単位骨材容積が６００〜８３０Ｌ／ｍ^３、且つ充填率が６０〜７６％であり、
前記軟質高炉スラグ細骨材の吸水率が０．８〜５％、粗粒率が２．７〜３．９であることを特徴とする高保水性ブロック。
前記コンクリートの単位水量が８０〜１４０ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量が３００〜５７０ｋｇ／ｍ^３、単位軟質高炉スラグ細骨材量が１７００〜２１００ｋｇ／ｍ^３及び単位高性能減水剤量が３．０〜１０．０ｋｇ／ｍ^３、である請求項１記載の高保水性ブロック。
水とセメント及び軟質高炉スラグ細骨材とを含む材料を混合し、水セメント比が１５〜３５％、単位骨材容積が６００〜８３０Ｌ／ｍ^３であり、前記軟質高炉スラグ細骨材の吸水率が０．８〜５％、粗粒率が２．７〜３．９であるコンクリートを調製し型枠に入れる工程と、
前記コンクリートを充填率が６０〜７６％となるまで加圧振動成形した後、養生してブロックを得る工程と、を有することを特徴とする高保水性ブロックの製造方法。
前記コンクリートの単位水量が８０〜１４０ｋｇ／ｍ^３、単位セメント量が３００〜５７０ｋｇ／ｍ^３、単位軟質高炉スラグ細骨材量が１７００〜２１００ｋｇ／ｍ^３及び単位高性能減水剤量が３．０〜１０．０ｋｇ／ｍ^３である請求項３記載の高保水性ブロックの製造方法。