JP4364972B2

JP4364972B2 - 即時脱型コンクリートブロックの製造方法

Info

Publication number: JP4364972B2
Application number: JP20194199A
Authority: JP
Inventors: 敏和伊延
Original assignee: 株式会社イズコン; ウチノエコーポレーション株式会社
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: JP2001026009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨材、水硬性セメント、水を超硬練状態（スランプ０cm）に混練後、混練物を型に投入し、振動と加圧によって締め固めて成型し、直ちに脱型して養生する事でコンクリートブロックを得る即時脱型コンクリートブロックの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、骨材、水硬性セメント、水を超硬練状態（スランプ０cm）に混練後、混練物を型に投入し、振動と加圧によって締め固めて成型し、直ちに脱型して養生する事でコンクリートブロックを得る即時脱型コンクリートブロックの製造方法は、型わくの脱型、清掃、組み立ての工程が省略できるので、成型機を中心とした連続生産が可能で生産性の高い工法として、空洞コンクリートブロックやインターロッキングブロック等のコンクリート製品の製造方法として広く利用されている。
【０００３】
その中でもインターロッキングブロックは、表層部分と基層部分の２層構造が一般的である。表層部分は５〜１０ｍｍ程度の厚みがあり、硅砂等の細骨材、水硬性セメント、無機顔料等の組成からなっている。基層部分は、１０〜１５ｍｍ程度の粗骨材、細骨材、水硬性セメント等の組成からなっている。また、表層部分については、２〜５ｍｍ程度の種石を配合し、研磨またはショットブラスト等による後加工を施す事で、天然石のテクスチャーを模する物もある。又、最近では、ポーラス構造で排水機能を持った透水タイプのインターロッキングブロックも使われるようになっている。上述したインターロッキングブロックは、景観材として広く認知されるものである。
【０００４】
上述した従来の即時脱型コンクリートブロックの製造方法において、インターロッキングブロックを目的とした場合の骨材、セメント等の混合物の配合割合の一例を、表層部分の配合を表１に、基層部分の配合を表２にそれぞれに示す。
【表１】

【表２】

【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の即時脱型コンクリートブロックの製造方法により製造したコンクリートブロックは、ブロックとして十分な強度を有し、空洞コンクリートブロックの様に住宅外部の塀として用いられたり、舗装用のインターロッキングブロックとして好適に使用できる。しかしながら、従来の製造方法では上述したインターロッキングブロックの配合割合の一例からもわかるように、セメント使用量が多く、顔料によって表層全体を着色するため、表面部分に配合骨材を露出させ景観材としての付加価値を高めたインターロッキングブロック等のコンクリートブロックでは、ブロック表面に対しショットブラスト、研磨等の後加工が必要となる問題があった。中でも、透水タイプのインターロッキングブロックの場合には、研磨等の後加工なしでは使用した種石の質感を表出する事が難しかった。
【０００６】
また、同様に表層部分にガラス等を露出させ景観材として使用するために、細骨材の一部をガラスカレットで置換させる試みも行われている。しかし、コンクリート配合中のセメントにはアルカリ分が多く含まれているため、硬化後、ガラスカレットの一部と反応し、外部からの水分を吸収して膨張し、製品そのものを劣化させるアルカリ骨材反応という問題があり、従来のセメントを多く使った製造方法では、リスクが大きく、基本的にガラスカレットの使用はできなかった。しかしながら、ガラスカレットはガラス廃材のリサイクル製品として近年多量に発生するため、ガラスカレットをコンクリートブロックの骨材として使用したいという要望が、近年特に高くなっていた。
【０００７】
本発明の目的は上述した課題を解消して、単位セメント量を減少させることができ、後加工なしでも十分な外観上の付加価値を有するブロックを得ることができるとともに、骨材としてガラスカレットを使用できる即時脱型コンクリートブロックの製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の即時脱型コンクリートブロックの製造方法は、骨材、水硬性セメント、水を超硬練状態（スランプ０cm）に混練後、混練物を型に投入し、振動と加圧によって締め固めて成型し、直ちに脱型して養生する事でコンクリートブロックを得る即時脱型コンクリートブロックの製造方法において、重質炭酸カルシウム微粉末を水硬性セメントの一部に置換して使用するとともに、高性能減水剤と水性ポリマーディスパージョンを併用して混練物を準備することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、混練物として従来の製造方法では使用されなかった重質炭酸カルシウム微粉末、高性能減水剤、水性ポリマーディスパージョンを混合することで、大幅に単位セメント量を少なくする事ができる。その結果、インターロッキングブロック等表層部分に景観材としての機能を持たせたものの場合には、大幅な単位セメント量の低減によって骨材の混合量が多くなることで、従来配合骨材の外観を活かす方法として用いられてきたショットブラスト、研磨等の後加工なしでも十分な外観上の付加価値を持たせることができる。また、コンクリート配合中の単位セメント量の大幅な削減は、アルカリ総量も大きく減ずる事となり、アルカリ骨材反応の抑制効果が多大であり、ガラス廃材から得られるガラスカレットを骨材の一部に置換して使用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の即時脱型コンクリートブロックの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図１に従って本発明の即時脱型コンクリートブロックの製造方法を説明すると、まず、原料を準備する。本発明の特徴は使用する原料の種類にある。具体的には、骨材、水硬性セメント、水の他に、水硬性セメントの一部を置換させる重質炭酸カルシウム微粉末と、高性能減水剤及び水性ポリマーディスパージョンとを準備する。その後の工程は従来の即時脱型コンクリートブロックの製造方法と同じであり、準備した原料を超硬練状態（スランプ０ｃｍ）に混練後、混練物を型に投入し、振動と加圧によって締め固めて成型し、直ちに脱型して養生することでコンクリートブロックを得ている。
【００１１】
次に、本発明の配合において特徴となる、重質炭酸カルシウム微粉末（以下重カル微粉末とも記す）、高性能減水剤（以下ＳＰとも記す）、水性ポリマーディスパージョン（以下ポリマーとも記す）について詳細に説明する。
【００１２】
（１）重質炭酸カルシウム微粉末について：
景観材として、骨材の外観を活かす配合では、セメントは白色ポルトランドセメントを使用するが、白色セメントに置換する目的で使用する材料も白色度が高く品質の安定したものでなければならない。その意味で重質炭酸カルシウム微粉末が最も優れている。又、重質炭酸カルシウム微粉末については、より粉末度の高いものを良しとするが、１０，０００ｃｍ²／ｇ、平均粒度が２μｍ以下の物が好ましい。その理由は、ポリマー粒子と共にセメント粒子間に連続最密充填層をる事を目的とするからである。重質炭酸カルシウム微粉末を使用することで、以下の効果を得ることができる。
【００１３】
▲１▼粉末度の高い重カル微粉末をＳＰと併用する事によって、セメント分散性がさらに良くなり、セメント水和物の析出スペースが増加する事によって、セメントの水和を促進する効果がある（鉱物質微粉末効果）。
▲２▼高粉末度の重カル微粉末は、ＳＰと併用する事により、所用のワーカビリティを得るための単位水量を減ずる事ができる。結果として、水セメント比の改善がなされ、強度アップにつながるため所定強度を得るための単位セメント量を減ずる効果を有する。重カル微粉末をＳＰを併用する事による単位水量の低減効果は、即時脱型という条件下において、骨材配合等によって異なるが、本発明における骨材配合の範囲では、セメント置換率２０％において９％程度である。
▲３▼本発明において、単位セメント量を極力少なくする事を目的とする配合においては、そのワーカビリティ及び強度（曲げ強度で４．９Ｎ／ｍｍ²以上）を考慮した場合、重カル微粉末のセメント置換量において１０％〜３０％が好ましい。ここで、１０％〜３０％と大きな幅が存在する理由としては、製造すべき製品の特徴によって、配合割合が多岐に渡るためである。
【００１４】
（２）高性能減水剤について：
高性能減水剤としては、ポリカルボン酸系、メラミン系、ナフタレン系等の高性能なものを使用する。景観材の表面等に使用する事を前提とするならば、それ自体は無色が理想で硬化物にその物の色が影響しない物が良い。高性能減水剤を使用することで、以下の効果を得ることができる。
▲１▼セメント、骨材、水のみで配合したプレーン配合に較べて、材料を型枠に投入するにあたって材料分離が起こりにくい。適度な湿りと粘りを持ったワーカビリティに優れた混練物を作る事ができる。
▲２▼プレーン配合に比較し、所用のワーカビリティを得るための単位水量を大幅に減ずることができる。
▲３▼優れたセメント分散効果によって、所定の強度を得るための単位セメント量を減ずる効果が高い。
▲４▼セメント分散効果の向上は、水和反応の促進効果が高くなり、早期強度はプレーン配合に優る。ＳＰの中には遅延形も存在するが本発明に置いては適さない。すなわち、標準形もしくは促進形が良い。
▲５▼顔料等を使用する配合においては顔料分散効果も得られる。
【００１５】
（３）水性ポリマーディスパージョンについて：
水性ポリマーディスパージョンによるコンクリート改質効果は骨材間の接着力の大幅アップにみられ、引張強度、耐摩耗性、耐凍結融解性を向上させる事ができる。ただし、即脱コンクリートブロックの材料は、混練物において、水／セメント比で２０〜３０％程度の超硬練すなわちゼロスランプであり、又、ポリマーによるコンクリート改質はポリマー／セメント比で５％以上の添加が必要とされる。そのため、結果として粘りの強い材料となる事が多く、プレス振動成型時に充填率を悪くする要因となったり、プレス面に表面材料が付着して、外観を損ねる原因となったりする事もある。又、夏場等の高温時に混練物表面の水分蒸発によってポリマー固化がセメント水和反応に先行して進行し、不良硬化の原因となる事もある。しかしながら、重カル微粉末及びＳＰを併用する事で、過度の粘りを大幅に改善することができると共に、水／セメント比も適正値に保つ事が可能となる。さらに、プレス振動成型時には、セメント、重カル微粉末、ＳＰ、ポリマーからなるペースト部分が適度に流動化し、充填率が向上すると共に、振動停止時にはペーストが固定されるため、プレス面への目抜け等のトラブルが改善される。さらにまた、強度の立ち上がりに優れ、製造翌日には、必要に応じてショットブラスト、研磨等の後加工が可能となる。
【００１６】
水性ポリマーディスパージョンの材質においては、それぞれ特徴を有するものであるが、長期に渡る耐候性を重視するならば樹脂エマルジョンの中でもアクリル系エマルジョンを使用することが好ましい。また、骨材間の接着をより強力にするためには、Ｔｇ（ガラス転移点）が高目で高硬度な物が好ましく、重カル微粉末を併用する事から、エマルジョン粒子は重カル微粉末未満の比較的小さいものが好ましい。結果として、ポリマー改質による効果が最大限に生かされるため、骨材間の接着力が大幅にアップされ、所要強度を得るための単位セメント量を一段と減ずる事が可能になる。さらに、ポリマー／セメント比は５％〜２０％の範囲が適当である。使用量において大きな幅が存在する理由は、インターロッキングブロック等２層構造の舗装材の場合、その表層部分と基層部分には求められる物理的性能が大きく異なるためである。
、配合バランス上１０％〜１７％がより好ましい。
【００１７】
さらに、本発明における重カル微粉末、ＳＰ、ポリマーの併用によって得られる即脱コンクリートブロックの特徴は以下の通りである。まず、骨材間の接点に充填される、セメント、重カル微粉末、ＳＰ、ポリマーの硬化物は、連続最密充填層を形成し、骨材間を強力に接着させる事が出来る。また、水の移動や浸透を抑制する防水効果が高く、エフロレッセンスの発生を抑制する効果があり、耐摩耗性、耐凍害性に優れたコンクリートブロックを作る事ができる。加えて、所要強度を基に混合されたコンクリートブロックは単位セメント量が少なく、結果としてアルカリ総量も大幅に低く抑えることができる。従って、本発明において作る事ができるコンクリートブロックは、単に骨材充填に優れた高強度硬化物であるだけではなく、所要強度の範囲において多種多様な特徴を持った製品を生み出すことができる。
【００１８】
例として、インターロッキング等舗装材に応用した場合を挙げるならば、以下の効果を得ることができる。
▲１▼耐摩耗性に優れた特徴を活かし、車道等条件の厳しい箇所に使用する事ができる。
▲２▼セメントペーストが少ないため、従来配合骨材の外観を活かす方法として用いられて来たショットブラスト、研磨等の後加工なしでも十分な外観上の付加価値を持たせる事ができる。
▲３▼骨材間の強力な接着力によって、ポーラス構造のコンクリートブロックの製造が可能となるため、透水機能を持ちなおかつ使用骨材の外観を活かす製品を作ることができる。
▲４▼優れた防水性、水密構造及び低いアルカリ総量、又、外寸が３０×３０×１０ｃｍ程度の小型即時脱型コンクリートブロックの特徴を活かし、ビン等のガラス廃材からリサイクルされたガラスカレット等を骨材の一部として使用する事ができる。
【００１９】
上述した本発明の即時脱型コンクリートブロックの製造方法において、インターロッキングブロックを目的とした場合の骨材、セメント等の混合物の配合割合の一例を、表層部分の配合を表３に、基層部分の配合を表４に示す。
【００２０】
【表３】

【００２１】
【表４】

上述した本発明に従う配合割合と従来技術に従う配合割合とを比較すると、本発明の製造方法によると単位白色セメント量を５８０ｋｇから１７７ｋｇと大幅に減少できることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、混練物として従来の製造方法では使用されなかった重質炭酸カルシウム微粉末、高性能減水剤、水性ポリマーディスパージョンを混合しているため、単位セメント量を最大１６０ｋｇ程度まで少なくする事ができる。その結果、インターロッキングブロック等表層部分に景観材としての機能を持たせたものの場合には、大幅な単位セメント量の低減によって骨材の混合量が多くなるため、従来配合骨材の外観を活かす方法として用いられてきたショットブラスト、研磨等の後加工なしでも十分な外観上の付加価値を持たせることができる。また、コンクリート配合中の単位セメント量の大幅な削減は、アルカリ総量も大きく減ずる事となり、アルカリ骨材反応の抑制効果が多大であり、ガラス廃材から得られるガラスカレットを骨材の一部に置換して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の即時脱型コンクリートブロックの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。

Claims

骨材、水硬性セメント、水を超硬練状態（スランプ０cm）に混練後、混練物を型に投入し、振動と加圧によって締め固めて成型し、直ちに脱型して養生する事でコンクリートブロックを得る即時脱型コンクリートブロックの製造方法において、重質炭酸カルシウム微粉末を水硬性セメントの一部に置換して使用するとともに、高性能減水剤と水性ポリマーディスパージョンを併用して混練物を準備することを特徴とする即時脱型コンクリートブロックの製造方法。
前記骨材の一部としてガラスカレットを置換使用する請求項１記載の即時脱型コンクリートブロックの製造方法。
前記重質炭酸カルシウム微粉末の水硬性セメントに対する置換量を１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％とする請求項１記載の即時脱型コンクリートブロックの製造方法。
水性ポリマーディスパージョンの配合量を、ポリマー／セメント比で５％〜２０％とする請求項１記載の即時脱型コンクリートブロックの製造方法。