JP6062689B2

JP6062689B2 - コンクリート組成物及びコンクリート硬化体

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Publication number: JP6062689B2
Application number: JP2012192452A
Authority: JP
Inventors: 太田　和宏; 和宏太田; 好隆宇田川
Original assignee: 株式会社宏和エンジニアリング
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP2013063900A

Description

本発明は、従来にはない利点を有するコンクリート組成物と、このコンクリート組成物に対して水を加えて練り混ぜることで得られるコンクリート硬化体に関するものである。

コンクリートは、結合材によって粒子状材料を結合することで、これら結合材と粒子状材料とが一体化したものと定義されており、一般的なコンクリートは、セメントに水を加えたペースト状の結合材の中に、砂や砂利などの骨材と呼ばれる粒子状材料を分散させた状態で固まらせたものとして知られている。凝固する以前の状態は、フレッシュコンクリート（いわゆる「生コンクリート」）と呼ばれており、強度と価格の面や施工の安易さから、一般に最も広範に使用されている土木・建築資材の一つであって、建築物、道路、ダム、高架橋、トンネル、港湾設備、その他各種構造物など、幅広い用途を有している。

しかし、従来から知られる生コンクリートは、長時間経過するとスランプロス及び凝結が発生するために、現場での打設が不可能となるものであった。このため、従来の生コンクリートは、施工現場までの到着時間に制限があり、長距離輸送や交通渋滞等の予定外の時間経過によるトラブルには対処できないものであった。特に、山奥の工事現場などといった輸送環境の悪い場所で従来の生コンクリートを使用する場合には、ミキサー車やアジテータなどの輸送手段が使い難いため、工期調整や作業者の増員などが必要となり、その結果として施工コストが増大してしまう要因ともなっていた。

また、従来の生コンクリートは、バッチャープラントや生コン工場などと呼ばれる製造工場で予め作られた状態で輸送され、使用することが一般的であった。しかし、生コンクリートの主要原料となる砂や砂利などの骨材を少量単位で購入することは現実的に困難であるため、たとえ少量の生コンクリートを必要とする場合であっても、原料の購入単位に応じて多量の生コンクリートをその都度配合して生産しなければならず、その製造工程は、多品種少量生産には向いていなかった。つまり、少量の生コンクリートが必要な場合には、注文量に応じた量の生産が不可能なために、無駄な生コンクリートを製造せざるを得ないという問題が存在していた。

そこで、結合材であるセメント等と粒子状材料の主要部材となる骨材等を、所定の割合でプレミックスしてコンクリート組成物を形成するとともに、このコンクリート組成物を予め袋詰めして輸送可能な状態で保存しておき、これを必要に応じて現場に輸送供給し、現場では所定の練混ぜ水を添加するだけでコンクリート硬化体を製造、打設する方法の実現が求められていた。

なお、この種の技術を提案する先行技術文献として、例えば、下記特許文献１，２が存在している。

特開２００２−３７０２２２号公報特開２００５−１１９３１１号公報

グラウトやモルタルなどの様に粗骨材を必要としないものの場合には、従来から袋詰め販売が行われてきた。しかし、コンクリートは、粗骨材を用いるため、グラウトやモルタルなどのように袋詰め販売を行うことが困難となっていた。

一般的な骨材は、採掘、製造過程において骨材の含水率が高いものになる。したがって、そのような水分が多く含まれる骨材と結合材をプレミックスさせたコンクリート組成物を製造した場合には、そのコンクリート組成物は水を添加するまでもなく、骨材に予め付着している水分が結合材と不適当な水和反応を生じるので、数日間で固化してしまうことになる。このために、必要時に所定のコンクリート硬化体を製造することができないという事態を引き起こすことになり、結局、遠隔地への輸送供給や必要に応じた少量供給は困難であった。

さらに、乾燥させた骨材とセメント等の結合材を単純に混ぜ合わせるだけでは、使用に耐え得るコンクリート組成物は完成するものではない。例えば、骨材とセメントが好適に馴染んだ状態でプレミックスされていなければ、袋から取り出した際に粒子の細かいセメントが飛散することにもなり、また、そのような状態で水を加えても一定の品質を備えるコンクリート硬化体を得ることはできない。また、湿度が変化する環境下であっても、骨材と結合材がプレミックスされた状態のコンクリート組成物が、固化しないなどといった一定の品質を維持している必要がある。

また、無収縮グラウトやモルタルなどのように粗骨材を必要としないものは従来から施工されてきたが、これらは小断面の構造物ではひび割れ等の耐久性が保持されるが、中断面以上の構造物になると、同様の効果を保持するのが難しくなる。つまり、無収縮グラウトやモルタルなどといった粗骨材を必要としないものの場合、比較的に断面が大きい構造物を施工しようとすると、収縮等によるひび割れの発生が避けられないという問題が存在していた。

さらに、通常の骨材を使用したコンクリート硬化体が、一般に広く使用されてきたが、従来のコンクリート硬化体は、骨材そのものの比重が大きいので、地震荷重に対する死荷重の軽減を図ることが求められていた。

またさらに、粗骨材として軽量骨材を使用する場合、その粗骨材はセメントより比重が小さいなどのため、コンクリート硬化体中の粗骨材を均一に分散させることは難しく、粗骨材が偏在してしまうことでコンクリート硬化体の強度にばらつきが生じていた。

しかしながら、上掲した特許文献１，２に代表される従来技術には、上述した課題を解決する手法を提供するものは存在していなかった。また、現在のところ、土木・建築構造物に適用可能なコンクリートの製品分野において、袋詰めによる量産化販売技術を実現した事例は存在していない。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みてなされたものであって、その目的は、取扱性が良く、袋詰めが可能であり、品質を一定に保つことが可能な従来にはない全く新しいコンクリート組成物と、このコンクリート組成物に対して水を加えて練り混ぜることで得られる、無収縮グラウトやモルタルに代わり得る中断面以上の土木・建築構造物に適用可能なコンクリート硬化体を提供することにある。

本発明に係るコンクリート組成物は、上述した課題を実現するために成されたものであって、具体的には、所定量の骨材及び結合材を少なくとも含み、袋詰めされた状態で出荷・搬送され、施工が行われる際に袋から取り出されて水と練り混ぜることでコンクリート硬化体を形成するように構成されたコンクリート組成物であって、前記骨材は、第一軸をふるいの寸法とし、第二軸をふるいにかけた骨材の重量に対してふるいを通過した骨材の重量を示す通過骨材重量百分率とするグラフに描かれた粒度曲線のうち、粗粒率（ＦＭ）が２．６２±０．５２である細骨材の下限値を示す粒度曲線と、粗粒率（ＦＭ）が６．４０±０．２０である粗骨材の上限値を示す粒度曲線と、に囲まれた範囲に包含される粒度曲線にて示される中骨材を少なくとも含んで構成され、前記中骨材は、ふるい寸法１．２ｍｍのときの通過重量が０％であり、ふるい寸法２．５ｍｍのときの通過重量が３０％であり、ふるい寸法５ｍｍのときの通過重量が１００％である粒度曲線と、ふるい寸法２．５ｍｍのときの通過重量が０％であり、ふるい寸法５．０ｍｍのときの通過重量が６０％であり、ふるい寸法１０．０ｍｍのときの通過重量が１００％である粒度曲線とで囲まれる範囲に包含される粒度曲線にて示される骨材であって、粗粒率（ＦＭ）が４．７０〜５．４０からなり、骨材の表面や内部に多くの通気孔を有する多孔質材料によって構成されるとともに、後述する［表３］で示す成分値を有するものとして構成され、また、当該コンクリート組成物が、後述する［表４］に記載のＮｏ．１、Ｎｏ．２及びＮｏ．３のいずれか１つからなる配合条件によって構成され、さらに、当該コンクリート組成物を水と練り混ぜることで得られるコンクリート硬化体が、後述する［表５］に記載のＮｏ．１、Ｎｏ．２及びＮｏ．３のいずれか１つで示される評価結果を示すものであることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記のコンクリート組成物によって形成されるコンクリート硬化体を含むものである。

本発明によれば、取扱性が良く、袋詰めが可能であり、品質を一定に保つことが可能な従来にはない全く新しいコンクリート組成物と、このコンクリート組成物に対して水を加えて練り混ぜることで、中断面以上の土木・建築構造物に適用できるコンクリート硬化体を提供することができる。

技報堂出版株式会社発行「最新土木材料実験」國分正胤著、昭和５３年３月１０日発行（ｐ３１）にて示された粒度曲線の説明図であり、骨材の粒度曲線の一例を示している。表１に示すデータに基づいてプロットした粒度曲線と、図１に示す粒度曲線とを重ねて示す説明図である。表２に示すデータに基づいてプロットした粒度曲線と、表１に示すデータに基づいてプロットした粒度曲線とを重ねて示す説明図である。本発明に係るコンクリート組成物を販売する場合における製造から施工に至るまでの工程例を示した図である。本発明に係るコンクリート組成物を販売する場合における製造から施工に至るまでの図４とは別の工程例を示した図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［本発明の基本概念］
従来から知られるコンクリートは、主にセメントと骨材と水を混合して造られるものであり、その中でも骨材は、コンクリート全体の体積比で７割程度を占める部材である。そして、コンクリートに用いられる従来の骨材は、粒径によって粗骨材（coarse aggregate）と細骨材（fine aggregate）に分類されており、粒径の大きいものが粗骨材、小さいものが細骨材と呼ばれていた。

粗骨材と細骨材の具体的な定義については、例えば、粗骨材は、５ｍｍ以上のものが重量で８５％以上含まれる骨材をいい、細骨材は、１０ｍｍふるいを全て通過し、５ｍｍ以下のものが重量で８５％以上含まれる骨材をいうとされるのが一般的であった。

このような定義は、図１に示すデータに基づいて行われていた。ここで、図１は、技報堂出版株式会社発行「最新土木材料実験」國分正胤著、昭和５３年３月１０日発行（ｐ３１）にて示された粒度曲線の説明図であり、骨材の粒度曲線の一例を示している。ここで、粒度曲線とは、第一軸（横軸）をふるい目の開き寸法（ｍｍ）とし、第二軸（縦軸）をふるいにかけた骨材の重量に対してふるいを通過した骨材の重量を示す骨材の通過重量百分率（％）とするグラフに描かれた曲線のことをいう。

上記のような現状の下で、本発明者らは、従来のコンクリートが有する性能品質を維持しながらも、取扱性の向上や袋詰め可能化などを満足させることのできる全く新しいコンクリート組成物を開発すべく、鋭意研究努力を行った。その結果、コンクリートに用いられる骨材の定義を見直し、本発明で定義した粗骨材を使用せず、かつ、従来の粗骨材と細骨材の中間に位置する粒径からなる「中骨材」なる概念を導入し、この中骨材を粗骨材に替えることで、コンクリートが有する性能品質を維持しながらも、取扱性の向上や袋詰め可能化などを満足させることができ、中断面以上の土木・建築構造物に適用できる全く新しいコンクリート組成物を得ることに成功したのである。以下に、本発明に係るコンクリート組成物の具体的構成要件について説明を行う。

発明者らは、粗骨材、中骨材及び細骨材の間における骨材粒度の明確な区分けを行うために、粗粒率（ＦＭ；fineness modulus）に基づく各骨材間の定義付けを新たに行うこととした。ここで、粗粒率（ＦＭ）とは、ふるい分け試験を行った結果より求まる値であって、骨材の大きさの概略値を示す指数のことである。前記ふるい分け試験で用いられたのは、４０ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．１５ｍｍの篩目を有するふるいである。本明細書では、粗粒率（ＦＭ）の算出法に従い、前記の各ふるいに留まる量の累計百分率の和を１００で割った値をもって粗粒率（ＦＭ）としている（ただし、粗粒率（ＦＭ）の算出には、１５ｍｍふるいデータは使われない。）。

まず、発明者らは、現実に市販され、流通している軽量骨材における粗骨材及び細骨材に関するデータを収集し、検証した。すると、以下の表１に示すように、粗骨材の粗粒率（ＦＭ）は、６．４０±０．２０であり、細骨材の粗粒率（ＦＭ）は、２．６２±０．５２であることを特定した。ここで、図２は、表１に示すデータに基づいてプロットした粒度曲線と、図１に示す粒度曲線とを重ねて示す説明図である。図２に示すように、発明者らは、従来の文献上の定義と少し異なる粗骨材と細骨材の粒度曲線を描き出すことで、軽量骨材における粗骨材及び細骨材に関する正確な分布範囲を示すことに成功した。

そして、発明者らは、上記の表１に示すように、細骨材の下限値を示す粒度曲線と、粗骨材の上限値を示す粒度曲線と、に囲まれた範囲に包含される粒度曲線にて示される骨材を「中骨材」と定義することとした。また、この定義を表１に基づいて粗粒率（ＦＭ）に変換して定義すると、３．１４（ＦＭ）より大きく６．２０より小さい粗粒率を有する骨材のことを「中骨材」ということができる。

また、発明者らは、中骨材のより詳細な範囲を特定するために、中骨材の粒度曲線を特定した。表２に示すように、ふるい寸法１．２ｍｍのとき通過重量が０％であり、ふるい寸法２．５ｍｍのとき通過重量が３０％であり、ふるい寸法５ｍｍのとき通過重量が１００％である粒度曲線と、ふるい寸法２．５ｍｍのとき通過重量が０％であり、ふるい寸法５．０ｍｍのとき通過重量が６０％であり、ふるい寸法１０．０ｍｍのとき通過重量が１００％である粒度曲線と、で囲まれる範囲に包含される粒度曲線にて示される骨材が、「中骨材」として定義できることを特定した。図３は、表２に示すデータに基づいてプロットした粒度曲線と、表１に示すデータに基づいてプロットした粒度曲線とを重ねて示す説明図である。すなわち、中骨材として用いる骨材の特性は、より好ましい範囲として、粗粒率（ＦＭ）が４．７０〜５．４０の値を示すことが分かった。

以上の検討結果から、発明者らは、本発明に係るコンクリート組成物を構成する骨材については、細骨材の下限値を示す粒度曲線と、粗骨材の上限値を示す粒度曲線と、に囲まれた範囲に包含される粒度曲線にて示される中骨材（より好ましくは、粗粒率（ＦＭ）が４．７０〜５．４０の中骨材）を少なくとも含むとともに、前記中骨材よりも大きい粗粒率（ＦＭ）からなる粗骨材を含まないで構成されていることを条件とした。このように、外形寸法の大きい粗骨材を使用せず、本発明に係る中骨材を採用することで、たとえ袋詰めしたとしても袋を破ることがないコンクリート組成物を実現することができた。つまり、中骨材の採用と、粗骨材の不採用とによって、袋詰めを実施するための物理的な条件が整うこととなったのである。また、粗骨材に比べて粗粒率（ＦＭ）の小さい中骨材の採用により、運搬・搬送時もしくは使用時におけるコンクリート組成物の取扱性も当然に向上することが明らかである。

なお、本発明に係るコンクリート組成物では、本発明に係る中骨材と、この中骨材よりも小さい粗粒率（ＦＭ）からなる細骨材を任意の配合量でミックスして使用することが可能となっている。また、コンクリート全体に占める中骨材及び細骨材の量や、結合材やその他の混和材の配合量については、使用条件や用途に応じて任意に決定することができる。さらに、中骨材を採用した本発明に係るコンクリート組成物に対して水を加え、練り混ぜることで形成されたコンクリート硬化体については、従来の粗骨材を用いたコンクリートと同等以上の圧縮強度を発揮できることが確認されている。この確認試験データについては、後に示す実施例の欄にて詳述する。

次に、発明者らは、中骨材を含む骨材の構成材料の最適化を図ることとした。なぜなら、たとえ粒径の制御によって袋詰めが可能になったとしても、従来の粗骨材と同様に含水率の高い骨材を用いたのでは、骨材表面に予め付着している水分が結合材と不適当な水和反応を生じるので、数日間で固化して使用できなくなるからである。また、単に乾燥させた骨材を用いたのでは、結合材やその他の混和材との馴染みが悪いので、取扱性が悪く品質も一定化しないからである。

そこで、発明者らは、中骨材を含む骨材の構成材料として多孔質材料を採用することを着想した。特に、骨材の表面や内部に多くの通気孔を有する材料であれば、粒子の細かい結合材や混和材との馴染みが良く、好適にミックスしながらも骨材表面に結合材や混和材が付着するので、これら結合材や混和材が使用時において空気中に飛散するなどの不具合が発生し難いと考えたからである。また、骨材の表面や内部に多くの通気孔を有する多孔質材料であれば、空気中に含まれる水蒸気を骨材内部に取り込んだり取り出したりすることができる可能性があるので、湿気の調整作用を期待できると考えたからである。そして、発明者らは、種々の多孔質材料を検討した結果、日本メサライト工業株式会社が危険物貯蔵地下タンク室充墳用の乾燥砂として製造販売する「カルドライ」と呼ばれる人工軽量骨材が、本発明に係るコンクリート組成物の中骨材として用いるのに好適であることを確認したのである。本発明の中骨材として用いる場合における「カルドライ」の成分値を表３に示す。

以上、本発明に係るコンクリート組成物の基本概念について説明を行った。続いて、本発明に係るコンクリート組成物の具体的な実施例を説明する。なお、以下で説明する実施例は、本発明者らが本発明に係るコンクリート組成物の具体的な構成例を見出すために行った実験結果を示したものであり、その内容条件は本発明に採用可能な一例を示したに過ぎず、本発明の権利範囲が以下の実施例の内容のみに限定されるものではない。

［第一の実施例］
以下に、本発明者らが行った本発明品の骨材混合実験に関する条件表を示す。

表４で示す実験では、結合材として早強ポルトランドセメント及び／又はシリカフュームを採用し、また、細骨材に珪砂６号及び／又はパーライトＣ、中骨材に日本メサライト工業株式会社製の「カルドライ（５〜３ｍｍ）（粗粒率（ＦＭ）５．００）」又は「カルドライ（未分別）（粗粒率（ＦＭ）４．１７）」を採用した。また、その他の混和材として、減水剤にポリカルボン酸エーテル系化合物、膨張材に膨張性ＣａＯ、収縮低減材に低級アルコールのアルキレンオキシド付加物、発泡剤にアルミニウム粉末を採用した。これら上記の構成材によって第一の実施例に係るコンクリート組成物を構成し、表４に記載の配合条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６からなる６条件の試料を用意した。なお、第一の実施例に係るコンクリート組成物については、結合材、細骨材、中骨材及び減水剤によってコンクリートとしての性能を発揮させ、発泡剤及び膨張材によってこのコンクリートに無収縮性を付与し、収縮低減材によってひび割れ性能の向上を図ることを意図したものである。そして、以上の条件で配合されたコンクリート組成物の６試料に対して、水道水を表４記載の分量だけ加えることで、コンクリート硬化体を得た。

なお、従来この種のコンクリート硬化体では、圧縮強度が８０（N/mm²）程度のものを高強度タイプ、４０（N/mm²）程度のものを中強度タイプ、３０（N/mm²）程度のものを標準タイプとして認識されていた。そこで、本実験では、実験条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３で高強度タイプと同程度の圧縮強度を示すように混和材の配分率を設計し、実験条件Ｎｏ．４で中強度タイプと標準タイプの中間値程度の圧縮強度を示すように混和材の配分率を設計し、実験条件Ｎｏ．５で高強度を保ちながら軽量化の向上を図る混和材の配分率を設計し、実験条件Ｎｏ．６で未分別のカルドライを用いた混和材の配分率を設計した。以下の表５に、得られたコンクリート硬化体の各条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）についての評価結果を示す。

表５に示すように、全ての条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）に関して好適な結果が得られた。すなわち、高強度であるか否か評価するための指標である圧縮強度、高流動であるか否かを評価するための指標であるスランプフロー、軽量であるか否かを評価するための指標である単位容積質量、無収縮であるか否かを評価するための指標である膨張率、表面品質を評価するための指標であるひび割れの有無といった各種の指標結果が、全ての条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）において良好であった。

特に、実験条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の圧縮強度については、材齢７日で７６．７（N/mm²）以上、材齢２８日で８５．３（N/mm²）以上の結果が得られた。かかる圧縮強度は、一般的なコンクリートの圧縮強度である３０（N/mm²）程度をはるかに超えている。つまり、この結果は、中骨材として「カルドライ」を採用した第一の実施例に係るコンクリート組成物が、従来のコンクリート以上の圧縮強度を十分に備えていることを示している。

また、実験条件Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６に関しても、材齢７日での圧縮強度が５２．３（N/mm²）以上、材齢２８日で５９．５（N/mm²）以上の結果が得られた。かかる結果は、中骨材として「カルドライ」を採用した場合であっても、従来の一般的なコンクリートと同程度の圧縮強度を有するように本発明のコンクリート組成物を構成することが可能であることを示している。特に、実験条件Ｎｏ．４の場合は、実験条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の場合に比べて圧縮強度が劣るものの、混和材のコストダウンを図れるという点において優れている。また、表５に示す実験結果は、本発明に係るコンクリート組成物が、混和材の内容を制御することで、あらゆる性能値を発揮できることを示している。したがって、本発明に係るコンクリート組成物は、実験条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６で示す以外の性能値を示すように構成することも可能である。また、実験条件Ｎｏ．６に示す実験結果は、分別が行われていないカルドライを用いてもＮｏ．１〜Ｎｏ．５の場合と同等のコンクリート硬化体を得ることができることを示している。

さらに、全ての条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）に関して、スランプフローの目標値である６００±５０（mm）を満足し、単位容積質量が一般的なコンクリート硬化体の値である２．３（kg/liter）に対して大幅に小さい値を示し、材齢７日の膨張率が全てプラスの値を示し、ひび割れ等の不具合が全く発生しなかった。このことから、本発明品は、高強度なだけでなく、高流動、軽量、無収縮といった物性値や、外観上の品質についても好適な結果を得られることが明らかとなった。

また、実験Ｎｏ．１と実験Ｎｏ．４とを比較すると、シリカフュームを用いることにより、得られたコンクリート硬化体の圧縮強度が増していることがわかる。圧縮強度以外に大きな差異がみられないことから、カルドライを用いたコンクリート組成物は、シリカフュームを用いることにも適していることがわかる。すなわち、カルドライの多孔質であるがゆえに軽量であるという特徴を活かしながら、シリカフュームを用いて圧縮強度を確保するというコンクリート組成物を構成することができるため、カルドライとシリカフュームとを混和材として用いたコンクリート組成体は、運搬・搬送時もしくは使用時における取扱性の向上、及び構造物の耐震性の向上を期待することができる。

さらに、表４で示したコンクリート組成物については、本発明に係る中骨材である「カルドライ」を採用したことから、袋詰めをすることが可能となった。また、「カルドライ」を採用した中骨材は、非常に軽量な物質であるので、コンクリート組成物が軽量となり、その結果として運搬・搬送時もしくは使用時における取扱性が飛躍的に向上した。さらに、地震時の構造物に作用する荷重が小さくなることから、構造物の耐震性が向上することが期待できる。

またさらに、中骨材として採用された「カルドライ」は、多孔質材料であるので、結合材や他の混和材との馴染みが非常に良いという性状を示した。例えば、表４で示したコンクリート組成物については、水を加える前段階でのプレミックスが非常に実施し易く、各部材は好適に混ざり合うことができた。さらにまた、表４で示したコンクリート組成物を袋詰めし、取り出す際には、粒子の細かい結合材や発泡剤などが空気中に飛散することが少なかった。このような好適なプレミックス状態は、多孔質材料である「カルドライ」を中骨材に採用したことによって得られた作用効果であると考えられることから、かかる作用効果の存在からも、本発明の優位性が確認できた。

続いて、本発明に係るコンクリート組成物の具体的な第二の実施例を説明する。

［第二の実施例］
以下に、本発明者らが行った本発明品の骨材混合実験に関する条件表を示す。

表６で示す実験では、結合材として早強ポルトランドセメント及び普通ポルトランドセメントを採用し、また、細骨材に珪砂３号、５号を採用し、また、無機微粉末としてフライアッシュを採用し、中骨材に日本メサライト工業株式会社製の「カルドライ（５〜３ｍｍ）（粗粒率（ＦＭ）５．００）」を採用した。また、その他の混和材として、減水剤にポリカルボン酸塩型化合物、膨張材に膨張性ＣａＯ、収縮低減材に低級アルコールのアルキレンオキシド付加物、発泡剤にアルミニウム粉末を採用した。これら上記の構成材によって第二の実施例に係るコンクリート組成物を構成し、表６に記載の配合条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２からなる２条件の試料を用意した。なお、第二の実施例に係るコンクリート組成物については、空気連行剤によって、ワーカビリティの向上、コンクリート内の気泡を独立気泡とすることによる流動性の付与、軽量化、凍害防止を意図するものである。以下の表７に、得られたコンクリート硬化体の各条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２）についての評価結果を示す。

表７に示すように、得られたコンクリート硬化体の各条件（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）に関して好適な結果が得られた。すなわち、高強度であるか否か評価するための指標である圧縮強度、高流動であるか否かを評価するための指標であるスランプフロー、軽量であるか否かを評価するための指標である単位容積質量、無収縮であるか否かを評価するための指標である膨張率、表面品質を評価するための指標であるひび割れの有無といった各種の指標結果が、第一の実施例と同様に、全ての条件（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）において良好であった。特に、単位容積質量が、低下していることがわかる。

以上の実験データより、コンクリート組成物に対して空気連行剤を含ませることにより、カルドライを含むことによる軽量性や圧縮強度などが良好であるという性質に加えて、より軽量化を図ることができるようになることが確認できた。すなわち、空気連行剤を含むコンクリート組成物は、運搬・搬送時もしくは使用時における取扱性が飛躍的に向上することとなる。

また、上記表５及び表７におけるスランプフローからわかるように、減水剤を含むことにより、カルドライを含むことによる軽量性や圧縮強度などが良好であるという性質に加えて、高い流動性を得ることができることが確認できた。すなわち、減水剤を含むコンクリート組成物は高い流動性を有するため、鉄筋などが密集している作業地域において高い作業性を発揮することができるようになる。

以上、本発明に係るコンクリート組成物及びコンクリート硬化体の好適な実施例についての説明を行った。次に、本発明に係るコンクリート組成物及びコンクリート硬化体の製造から施工に至るまでの工程例について、図面を用いて説明を行う。

［本発明品の製造から施工に至るまでの工程例］
図４は、本発明に係るコンクリート組成物を販売する場合における製造から施工に至るまでの工程例を示した図である。なお、図４で示す工程例は、コンクリート組成物を袋詰め販売する場合を例示したものである。

まず、原料ヤード等に保管された中骨材１１や細骨材１２及びその他の混和材１３などは、プレミックス工場１４に搬送されて混ぜ合わされ、ここでコンクリート組成物として製造される。プレミックス工場１４で製造されたコンクリート組成物は、次工程にて小分け販売用の袋に袋詰めされ、販売単位の最小ロットである袋詰めされた袋詰めコンクリート組成物１５として梱包される。こうして袋詰めされた袋詰めコンクリート組成物１５は、所望の量だけ輸送手段であるトラック１６等に積み込まれ、施工現場に搬入される。施工現場では、コンクリートの打設に必要な分量だけの袋詰めコンクリート組成物１５が開封され、現場に設置されたミキサー１７等に投入されるとともに水と練り混ぜられることで生コンクリートの状態とされる。その後、生コンクリートは、打込み、締固め、養生などといった必要に応じた所定の工程を経て、土木・建築構造物１８を構成するコンクリート硬化体となる。

以上、本発明に係るコンクリート組成物における製造から施工までの好適な工程例について説明したが、本発明の実施形態は上記した袋詰めによる実施形態に限定されるものではない。上記の工程例には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、図５は、本発明に係るコンクリート組成物を販売する場合における製造から施工に至るまでの図４とは別の工程例を示した図であるが、図５に示すように、本発明に係るコンクリート組成物については、袋詰めせずに、工場にて生コンクリートの状態まで加工・製造し、その後に出荷・施工等を行うようにすることも可能である。具体的には、図５に示すように、まず、原料ヤード等に保管された中骨材１１や細骨材１２及びその他の混和材１３などを生コン製造工場２４に搬送し、この生コン製造工場２４内で中骨材１１、細骨材１２、及びその他の混和材１３のうちから選択されたものを混ぜ合わせてコンクリート組成物を製造し、さらに水を加えて練り混ぜることで生コンクリートの状態まで加工・製造される。生コン製造工場２４で製造された生コンクリートは、ミキサー車２５等の生コンクリート搬送車両に投入されて、施工現場まで移送される。施工現場では、ミキサー車２５から供給される生コンクリートに対して、先に選択されたもの以外のその他の混和材１３が加えられることで、打設直前に好適な性能を付与された生コンクリートを使用して、コンクリートの打設が実施される。その後、生コンクリートは、打込み、締固め、養生などといった必要に応じた所定の工程を経て、土木・建築構造物２６を構成するコンクリート硬化体となる。

また、例えば、本発明に係るコンクリート組成物については、袋詰めせずに、工場にて所望する各種形態のコンクリート硬化体として形成し、このコンクリート硬化体を現場で組み合わせて施工することで土木・建築構造物２６を構成するように用いることもできる。かかる工程は、プレキャストと呼ばれる工法であり、このような工法に対しても、本発明に係るコンクリート組成物とコンクリート硬化体を適用することが可能である。

さらに、上述した実施例では、本発明に係る中骨材として用いられる多孔質材料として、「カルドライ」を用いた場合を例示して説明したが、本発明に係る中骨材は「カルドライ」に限定されるものではなく、上述した各条件を満足するとともに、「カルドライ」と同様の作用効果を発揮する部材を中骨材として用いることも可能である。

またさらに、図４で示した工程例では、中骨材１１や細骨材１２及びその他の混和材１３などで構成されるコンクリート組成物が、１つの袋に袋詰めされて利用される場合を例示して説明した。しかしながら、本発明に係るコンクリート組成物については、例えば、コンクリート組成物を構成する中骨材１１や細骨材１２、並びにその他の混和材１３などを別々のパックにパック詰めして利用することもできる。すなわち、別々のパックにパック詰めされたものを施工現場に持ち込み、現場においてそれぞれのパックを開放して水を加えて混練することで、本発明に係るコンクリート硬化体を得ることができる。

さらにまた、上述した実施例は、本発明に係るコンクリート組成物の構成の一例を示したにすぎず、特許請求の範囲に記載の各条件を満足するとともに、上述した実施例と同等以上の作用効果を発揮することを条件として、種々の混和材を加えることができる。例えば、表４及び表６で例示した構成物質以外の混和材として、金属繊維、有機繊維（ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等）、ガラス繊維、炭素繊維などを採用することができる。かかる混和材を本発明に係るコンクリート組成物に加えることで、例えば、ひび割れ抑制効果が付与され、高靭性化が実現されたコンクリート硬化体を得ることができる。また、上記以外の混和材として、例えば、超速硬セメントを採用することで、超速硬性化が実現されたコンクリート硬化体を得ることができる。つまり、本発明に係るコンクリート組成物とコンクリート硬化体によれば、軽量かつ高強度で靭性が高く超速硬性のある土木・建築構造物を施工することが可能となる。

さらに、本明細書では、本発明に係るコンクリート硬化体が、中断面以上の土木・建築構造物に対して好適に適用できる旨の効果を記載したが、本発明の適用範囲はこの限りではなく、あらゆる断面積や断面形状を有する様々な用途の土木・建築構造物に対して好適に適用することが可能である。

なお、具体的な実験例として示した実施例については、本発明が取り得る多様な形態の一例を示したに過ぎない。本発明の形態については、本発明の基本概念で示した条件の範囲内で種々変更が可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１１中骨材、１２細骨材、１３その他の混和材、１４プレミックス工場、１５袋詰めコンクリート組成物、１６トラック、１７ミキサー、１８土木・建築構造物、２４生コン製造工場、２５ミキサー車、２６土木・建築構造物。

Claims

所定量の骨材及び結合材を少なくとも含み、袋詰めされた状態で出荷・搬送され、施工が行われる際に袋から取り出されて水と練り混ぜることでコンクリート硬化体を形成するように構成されたコンクリート組成物であって、
前記骨材は、第一軸をふるいの寸法とし、第二軸をふるいにかけた骨材の重量に対してふるいを通過した骨材の重量を示す通過骨材重量百分率とするグラフに描かれた粒度曲線のうち、粗粒率（ＦＭ）が２．６２±０．５２である細骨材の下限値を示す粒度曲線と、粗粒率（ＦＭ）が６．４０±０．２０である粗骨材の上限値を示す粒度曲線と、に囲まれた範囲に包含される粒度曲線にて示される中骨材を少なくとも含んで構成され、
前記中骨材は、ふるい寸法１．２ｍｍのときの通過重量が０％であり、ふるい寸法２．５ｍｍのときの通過重量が３０％であり、ふるい寸法５ｍｍのときの通過重量が１００％である粒度曲線と、ふるい寸法２．５ｍｍのときの通過重量が０％であり、ふるい寸法５．０ｍｍのときの通過重量が６０％であり、ふるい寸法１０．０ｍｍのときの通過重量が１００％である粒度曲線とで囲まれる範囲に包含される粒度曲線にて示される骨材であって、粗粒率（ＦＭ）が４．７０〜５．４０からなり、骨材の表面や内部に多くの通気孔を有する多孔質材料によって構成されるとともに、以下の［表１］で示す成分値を有するものとして構成され、また、
当該コンクリート組成物が、以下の［表２］に記載のＮｏ．１、Ｎｏ．２及びＮｏ．３のいずれか１つからなる配合条件によって構成され、さらに、
当該コンクリート組成物を水と練り混ぜることで得られるコンクリート硬化体が、以下の［表３］に記載のＮｏ．１、Ｎｏ．２及びＮｏ．３のいずれか１つで示される評価結果を示すものであることを特徴とするコンクリート組成物。
請求項１に記載のコンクリート組成物によって形成されるコンクリート硬化体。