JP6396000B2

JP6396000B2 - コンクリート舗装

Info

Publication number: JP6396000B2
Application number: JP2013050968A
Authority: JP
Inventors: 亮一高木; 石田　征男; 征男石田; 竜岸良; 聖史嶌田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2014177774A

Description

本発明は、軽量細骨材を含むコンクリート舗装、およびコンクリート舗装のひび割れを抑制する方法に関する。

コンクリートの打設後、まだコンクリートが十分に硬化していないプラスティックな状態でコンクリート表面が乾燥すると、該表面に不規則なひび割れが発生する場合がある。このひび割れはプラティックひび割れと呼ばれ、混練水の急激な蒸発によるコンクリート表面の局所的な収縮（プラスティック収縮）が主な原因である。そのため、プラスティックひび割れは、ブリーディングが少ないコンクリートで発生し易く、特に、コンクリート舗装では施工直後から発生する場合がある。

一般に、コンクリートからの水の蒸発を防止する方法として、被膜養生、シート養生、湛水養生、散水養生、および湿布養生等がある。これらの中でも、表面積が大きなコンクリート舗装では、被膜養生が比較的作業が容易で養生効果が高いため一般的である。
しかし、被膜養生では、ブリーディング水による膜養生剤の希釈や流動を防止するため、ブリーディング水の消失を待って散布や塗布を行う必要があり、その分作業が遅延していた。
そこで、特許文献１では、ブリーディング水の消失を待たずに散布等できる膜養生剤とこれを用いた養生方法が提案されている。具体的には、これらは、樹脂またはパラフィン類を有機溶剤に溶解させてなる膜養生剤（請求項１）と、これを施工後のコンクリート表面に塗布して皮膜を形成し、コンクリートの硬化初期と後期における水分蒸発を抑制するコンクリートの養生方法（請求項３）である。

しかし、有機溶剤は、作業員の健康を害するおそれがあること、火災の危険や悪臭があること、およびセメントの水和を阻害すること等の問題がある。これらの問題について、特許文献１の出願人は、「使用する有機溶剤の可燃性、毒性等については十分に留意して適宜に対処することが必要である。」（段落０００７）としている。したがって、特許文献１に記載の膜養生剤等は実用的とはいえない。

特開平１１−２１１８４号公報

よって、本発明は、膜養生剤を用いなくても、プラスティックひび割れの発生が少ないコンクリート舗装を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的にかなうコンクリート舗装を検討したところ、下記の構成を有するコンクリート舗装は、プラスティックひび割れの発生が少ないことを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］軽量細骨材と細骨材の吸水率（加重平均）が３．４３〜７．６５％である軽量細骨材と細骨材を、コンクリート中に合計の単位量で５２０〜５７９ｋｇ／ｍ ^３含み、かつ、軽量細骨材の単位量が５５〜２２１ｋｇ／ｍ ^３である、プラステックひび割れの発生が少ないコンクリート舗装（ただし、ポーラスコンクリートを除く。）。

本発明のコンクリート舗装およびコンクリート舗装のひび割れ抑制方法は、コンクリート舗装のプラスティックひび割れを抑制する効果が高い。

コンクリートのひび割れ試験に用いた鋼製拘束型枠を示す図である。軽量細骨材の単位量と、コンクリート表面に発生したひび割れ面積との関係を示すグラフである。軽量細骨材の単位量と、コンクリート表面にひび割れが発生するまでの時間との関係を示すグラフである。

以下、本発明のコンクリート舗装において必須の構成材料である、軽量細骨材、粗骨材、セメント、および水等と、ひび割れ抑制方法について詳細に説明する。

１．コンクリート舗装
（１）軽量細骨材
本発明のコンクリート舗装に用いる軽量細骨材は、吸水率が４〜２０％である。吸水率が４％未満ではひび割れ抑制効果が小さく、２０％を超えるとコンクリート舗装の耐摩耗性が低下する場合がある。また、前記吸水率は、好ましくは６〜１８％であり、より好ましくは８〜１６％である。なお、前記吸水率および後記表乾密度はＪＩＳＡ１１３４「構造用軽量細骨材の密度及び吸水率試験方法」に準拠して求めることができる。

前記軽量細骨材の表乾密度は、好ましくは１．３〜２．０ｇ／ｃｍ^３である。表乾密度が１．３ｇ／ｃｍ^３未満ではひび割れ抑制効果が小さく、２．０ｇ／ｃｍ^３を超えるとコンクリート舗装の耐摩耗性が低下するおそれがある。また、前記表乾密度は、より好ましくは１．４〜２．０ｇ／ｃｍ^３、さらに好ましくは１．５〜１．９ｇ／ｃｍ^３、特に好ましくは１．６〜１．９ｇ／ｃｍ^３である。
また、前記軽量細骨材の単位量は、好ましくは３０〜８００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは７０〜７００ｋｇ／ｍ^３、さらに好ましくは１００〜６００ｋｇ／ｍ^３である。前記単位量が３０ｋｇ／ｍ^３未満ではコンクリートのひび割れ抑制効果が少ない場合があり、８００ｋｇ／ｍ^３を超えるとコンクリートの耐久性が低下する場合がある。

前記軽量細骨材は、膨張頁岩、フライアッシュ、石炭灰、粘土、膨張スレート、生コンスラッジ、ペーパースラッジ、鋳物廃砂、真珠岩、抗火石、および黒曜石等から選ばれる１種以上を主原料として製造した人工軽量骨材や、火山れき等の天然軽量骨材が使用できる。
本発明のコンクリート舗装では、軽量細骨材のみを用いるほかに、後記の実施例に示すように、軽量細骨材と通常の細骨材の混合物を用いることができる。この軽量細骨材と通常の細骨材の混合割合は、コンクリート舗装に要求されるひび割れ抑制効果や耐摩耗性等の程度に応じて決定することができる。例えば、前記混合割合を、軽量細骨材と通常の細骨材の合計の質量を１００とした場合の軽量細骨材の含有率で示せば、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上、特に好ましくは４０質量％以上である。なお、前記通常の細骨材は、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、およびスラグ細骨材等から選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記通常の細骨材は、天然骨材のほかに再生骨材も用いることができる。

（２）粗骨材
本発明のコンクリート舗装に用いる粗骨材は、特に限定されず、例えば、砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材から選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記粗骨材は、天然骨材のほかに再生骨材も用いることができる。

（３）セメント
本発明のコンクリート舗装に用いるセメントは、特に制限されず、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、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、耐硫酸塩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、石炭灰含有セメント、シリカセメント、白色セメント、およびエコセメント等から選ばれる１種以上が挙げられる。

（４）水
本発明のコンクリート舗装に用いる水は、コンクリート舗装の凝結や強度に悪影響を与えないものであれば用いることができ、例えば、水道水、下水処理水、および生コンクリートの上澄水等から選ばれる１種以上が挙げられる。

（５）任意の構成材料
前記コンクリート舗装は、さらに、コンクリートの硬化後の乾燥収縮によるひび割れを防止するために膨張材や収縮低減剤等を含んでもよい。
前記膨張材は、水和により水酸化カルシウムやエトリンガイト等の水和物の結晶が成長して、嵩体積が大きくなる材料であればよく、例えば、生石灰、カルシウムサルホアルミネート、石膏、マグネシア、石灰系膨張材、およびエトリンガイト系膨張材等から選ばれる１種以上が挙げられる。前記膨張材の単位量は、好ましくは１０〜３０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍ^３である。前記単位量が１０ｋｇ／ｍ^３未満ではコンクリートの乾燥収縮の低減効果が低く、３０ｋｇ／ｍ^３を超えるとコスト高になる。

また、前記収縮低減剤は、コンクリートが硬化した後におけるひび割れの発生抑制効果が高いことから、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが好適である。該ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、例えば、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノプロピルエーテル、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、およびポリエチレングリコールモノブチルエーテル等から選ばれる１種以上が挙げられる。
前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの含有割合は、セメント１００質量部に対し好ましくは１〜１０質量部、より好ましくは３〜７質量部である。前記含有率が１質量部未満ではひび割れの発生抑制効果が低く、１０質量部を超えるとコスト高になる。
なお、前記膨張材や収縮低減剤は、コンクリートの硬化後の乾燥収縮によるひび割れの抑制に有効であっても、プラスティックひび割れの抑制には効果がない。これは、乾燥収縮によるひび割れとプラスティックひび割れの発生メカニズムが、全く異なることに起因している。

さらに、本発明のコンクリート舗装は、流動性の向上や水／セメント比の低減による強度の向上のため減水剤を含んでもよい。該減水剤は、高性能ＡＥ減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤等から選ばれる１種以上の減水剤が挙げられる。また、該減水剤の種類は、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸、およびこれらの塩等から選ばれる１種以上が挙げられる。

なお、本発明のコンクリート舗装の種類は、特に限定されず、普通コンクリート舗装、連続鉄筋コンクリート舗装、繊維補強コンクリート舗装、転圧コンクリート舗装、およびアスファルト舗装の上にコンクリート舗装を重ねたホワイトトッピング舗装等が挙げられる。

２．コンクリート舗装のひび割れ抑制方法
本発明のひび割れ抑制方法は、前記のとおり、吸水率が４〜２０％、および表乾密度が１．３〜２．０／ｃｍ^３である軽量細骨材を、コンクリート中に単位量で３０〜８００ｋｇ／ｍ^３混合して、コンクリート舗装のひび割れの発生を抑制する方法である。
後記の実施例に示すように、本発明の方法は、通常の細骨材を用いてコンクリート舗装を施工する従来の方法と比べ、ひび割れの発生を顕著に抑制することができる。
本発明の方法において、さらにひび割れの発生をより抑制するために、水性養生剤をコンクリート表面に施工することができる。ここで、施工とは、水性養生剤でコンクリート表面の全部または一部を覆う行為をいい、例えば、水性養生剤をコンクリート表面に噴霧、散布または塗布等する行為が挙げられる。前記水性養生剤は、樹脂およびパラフィンから選ばれる１種以上を水に分散および／または溶解した状態で含む養生剤であり、市販の水性養生剤を用いることができる。

前記水性養生剤をコンクリート表面に施工する時期は、好ましくはコンクリート舗装の表面仕上げ前である。ここで、表面仕上げ前とは、表面仕上げを開始する前の時期を意味する。
一般に、コンクリート舗装工事は、コンクリートの舗設（打設）→コンクリートの敷きならし→コンクリートの締固め→表面仕上げ→養生の順に行われる。そして、従来、養生剤を用いた養生は、コンクリート表面に形成された養生剤の層が表面仕上げにより破損して水分の蒸発を十分に防止できないと予想されるため、表面仕上げ後に行われていた。ところが、本発明において、養生剤の施工を表面仕上げ前に行ったところ、表面仕上げ後に行った場合と比べ、従来の予想に反しひび割れ抑制効果が格段に高くなる。

また、水性養生剤をコンクリート表面に施工する時期は、好ましくはコンクリートの敷きならし後から表面仕上げ前であり、より好ましくはコンクリートの締固め後から表面仕上げ前である。コンクリートが密実である程、水性養生剤によるひび割れ抑制効果は向上する。ここで、コンクリートの敷きならし後とは、コンクリートの敷きならしが終了した後の時期をいい、コンクリートの締固め後とは、コンクリートの締固めが終了した後の時期をいう。

前記表面仕上げには、荒仕上げ、平坦仕上げ、および粗面仕上げ等がある。そして、前記荒仕上げには、フィニッシャによる機械仕上げ、および簡易フィニッシャやテンプレートタンパによる手仕上げがあり、平坦仕上げには、荒仕上げ後に行う、表面仕上げ機による機械仕上げ、およびフロートによる手仕上げがあり、粗面仕上には、平坦仕上げが終了して表面の水光りが消えた後に行う、粗面仕上げ機械による機械仕上げ、および人力による手仕上げがある。これらの仕上げは、舗装工事の状況や舗装の種類等に応じて取捨選択される。
したがって、本発明における表面仕上げ前は、荒仕上げ前、平坦仕上げ前、および粗面仕上げ前のいずれでもよいが、プラスティックひび割れの抑制の観点から、好ましくは荒仕上げ後でかつ平坦仕上げ前である。

水性養生剤を施工する量は、コンクリート舗装表面１ｍ²当たり、好ましくは固形分換算で５〜２００ｇ、より好ましくは５〜１００ｇ、さらに好ましくは１０〜７０ｇである。該値が５〜２００ｇの範囲であれば、ひび割れ抑制効果が高く費用対効果に優れている。前記養生剤の施工は、スプレー、吹き付け装置、および刷毛等を用いて行うことができる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料
表１に使用材料を示す。

２．コンクリートの調製、すべり抵抗性試験、および耐摩耗性試験
表２に示す配合に従い、セメント、細骨材、軽量細骨材、および粗骨材を強制練りミキサーに投入して１５秒間空練りした後、さらに混和剤を溶解した水を投入して１２０秒間混練しコンクリートを調製した。なお、コンクリートの混練は、プラスティックひび割れの発生を促進させるため３０℃で行った。
また、コンクリートのすべり抵抗性試験は、ＪＨＳ２２１「英国式ポータブル・スキッドレジスタンステスタによる路面のすべり抵抗値（ＢＰＮ）の測定方法」に準拠して行った。また、コンクリートの耐摩耗性試験は、ＪＩＳＫ７２０４「プラスチック−摩耗輪による摩耗試験方法」に準拠し、摩耗輪（Ｈ２２）が３００回転した時のコンクリートの質量減少量を測定して行った。これらの結果を表２に示す。

３．ひび割れ面積の測定
前記調製したコンクリートを図１に示す鋼製拘束型枠に投入して、コンクリートの締固めとコテを用いて表面仕上げを行った後、白熱電球を用いてコンクリート表面に光を照射するとともに、気温４０℃、相対湿度３０％、および風速約４ｍ／秒の条件下で送風してひび割れの発生を促進させた。そして、打設後２４時間経過した時に、クラックスケールを用いてコンクリート表面に発生したひび割れの幅および長さを測定し、ひび割れ面積を求めた。また、コンクリートを打設してから最初にひび割れが発生するまでの時間を測定した。これらの結果を図２および図３に示す。

４．本発明の効果について
図２に示すように、コンクリート表面のひび割れ面積は、通常の細骨材を用いた比較例では２８７２ｍｍ^２／ｍ^２であるのに対し、軽量細骨材を用いた実施例（本発明）では４４１〜１２５７ｍｍ^２／ｍ^２であり、ひび割れ面積は１／７〜１／２に顕著に減少している。
また、図３に示すように、ひび割れが発生する時間は、比較例では４５分であるのに対し、実施例では１００〜２５５分と２〜５倍にも伸びるため、養生剤の散布等の後工程に取り掛かるまでの時間を十分に確保でき、作業の自由度が格段に拡大する。一般的に、養生剤を散布した後は、ひび割れの発生が抑制されることが知られており、養生剤を散布する前において、ひび割れが発生する時間が延びることは、ひび割れの抑制対策として極めて有効である。
なお、実施例３および４のすべり抵抗値と耐摩耗性は、通常の細骨材を用いた比較例と同等であるから、本発明のコンクリート舗装は、通常のコンクリート舗装と舗装の特性は同じといえる。

Claims

軽量細骨材と細骨材の吸水率（加重平均）が３．４３〜７．６５％である軽量細骨材と細骨材を、コンクリート中に合計の単位量で５２０〜５７９ｋｇ／ｍ^３含み、かつ、軽量細骨材の単位量が５５〜２２１ｋｇ／ｍ^３である、プラスティックひび割れの発生が少ないコンクリート舗装（ただし、ポーラスコンクリートを除く。）。