JP2017024933A - 耐摩耗版及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】海岸構造物や河川構造物等の用途においても磨耗が生じ難い、優れた耐摩耗性を有する耐摩耗版を提供する。【解決手段】セメント、シリカフューム、及び、シリカフュームに比べて大きな粒度を有するフィラーを少なくとも含む結合材と、細骨材と、粗骨材と、水を含むセメント組成物であって、セメント組成物中の粗骨材の割合が２０体積％以上であり、水／上記結合材の質量比が０．１８以下であるセメント組成物の硬化体である、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリートからなり、かつ、厚さが１８〜１００ｍｍである、耐摩耗版。【選択図】なし
Description
本発明は、耐摩耗版及びその製造方法に関する。
従来、コンクリートの耐摩耗性を高めるための種々の技術が知られている。
例えば、特許文献１に、セメント、骨材、水および混和材料から構成されるコンクリートに蒸気養生を施して得られる超高強度コンクリート製品の製造方法において、前記骨材として強硬な砕石および砕砂のみからなる人工骨材を使用することを特徴とする超高強度コンクリート製品の製造方法が記載されている。
また、特許文献１に、上記混和材料として、高性能減水剤、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、フライアッシュの少なくとも１種を使用し、水結合材比を２５％以下とすることが記載されている。
例えば、特許文献１に、セメント、骨材、水および混和材料から構成されるコンクリートに蒸気養生を施して得られる超高強度コンクリート製品の製造方法において、前記骨材として強硬な砕石および砕砂のみからなる人工骨材を使用することを特徴とする超高強度コンクリート製品の製造方法が記載されている。
また、特許文献１に、上記混和材料として、高性能減水剤、高炉スラグ微粉末、シリカフューム、フライアッシュの少なくとも１種を使用し、水結合材比を２５％以下とすることが記載されている。
近年、海岸構造物や河川構造物等の耐摩耗性を要求される部位に、高強度のコンクリートプレキャストパネルが用いられるようになってきている。
しかし、高強度のコンクリートプレキャストパネルを用いた場合であっても、該パネルの表面の磨耗が進行した場合、パネルを取り替える必要があり、この取り替えには、多大な費用及び労力を要する。このため、コンクリートプレキャストパネルの表面の摩耗の進行速度を低下させて、該パネルの取り替えまでの期間を延ばすことのできる技術が求められている。
本発明の目的は、海岸構造物や河川構造物等の用途においても磨耗が生じ難い、優れた耐摩耗性を有する耐摩耗版、及びその製造方法を提供することである。
しかし、高強度のコンクリートプレキャストパネルを用いた場合であっても、該パネルの表面の磨耗が進行した場合、パネルを取り替える必要があり、この取り替えには、多大な費用及び労力を要する。このため、コンクリートプレキャストパネルの表面の摩耗の進行速度を低下させて、該パネルの取り替えまでの期間を延ばすことのできる技術が求められている。
本発明の目的は、海岸構造物や河川構造物等の用途においても磨耗が生じ難い、優れた耐摩耗性を有する耐摩耗版、及びその製造方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の成分組成からなるセメント組成物の硬化体である、特定の圧縮強度を有するコンクリートからなり、かつ、特定の厚さを有する耐摩耗版が、優れた耐摩耗性を有し、海岸構造物や河川構造物等の用途に用いた場合に優れた耐久性（具体的には、摩耗の進行による耐摩耗版の取り替えまでの期間を大きく延ばすこと）を期待することができることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下の［１］〜［８］を提供するものである。
［１］ セメント、シリカフューム、及び、上記シリカフュームに比べて大きな粒度を有するフィラーを少なくとも含む結合材と、細骨材と、粗骨材と、水を含むセメント組成物であって、上記セメント組成物中の上記粗骨材の割合が２０体積％以上であり、上記水／上記結合材の質量比が０．１８以下であるセメント組成物の硬化体である、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリートからなり、かつ、厚さが１８〜１００ｍｍであることを特徴とする耐摩耗版。
［２］ 上記セメント組成物中の粗骨材の耐摩耗性が、土木学会の「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針（案）」（２００４年）に規定されるコンクリートの耐摩耗性よりも優れている、上記［１］に記載の耐摩耗版。
［３］ 上記セメント組成物が繊維を含む、上記［１］又は［２］に記載の耐摩耗版。
［４］ 上記フィラーは、石灰石粉末、けい石粉末、分級フライアッシュ、及び、分級スラグ微粉末からなる群より選ばれる一種以上からなる、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の耐摩耗版。
［５］ 上記粗骨材の最大粒径は、４０ｍｍ以下でかつ上記耐摩耗版の厚さの９０％以下である、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の耐摩耗版。
［６］ 上記耐摩耗版は、プレキャストコンクリートまたは現場打ちコンクリートである、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の耐摩耗版。
［７］ 上記［１］〜［６］のいずれかに記載の耐摩耗版を製造するための方法であって、耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、上記混練物を型枠内または施工箇所に投入し、粗骨材を含まない硬化前の混練物を得る混練物投入工程、上記型枠内または施工箇所の硬化前の混練物に、粗骨材を投入し、振動、加圧、遠心成型、またはこれらの２種以上の組み合わせによって、混練物中に粗骨材を密集した状態で含ませて、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る粗骨材投入工程、及び、上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含むことを特徴とする耐摩耗版の製造方法。
［８］ 上記［１］〜［６］のいずれかに記載の耐摩耗版を製造するための方法であって、粗骨材を型枠内または施工箇所に投入する粗骨材投入工程、耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、上記混練物を、上記粗骨材を収容した型枠内または施工箇所に投入する混練物投入工程、及び、上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含むことを特徴とする耐摩耗版の製造方法。
［１］ セメント、シリカフューム、及び、上記シリカフュームに比べて大きな粒度を有するフィラーを少なくとも含む結合材と、細骨材と、粗骨材と、水を含むセメント組成物であって、上記セメント組成物中の上記粗骨材の割合が２０体積％以上であり、上記水／上記結合材の質量比が０．１８以下であるセメント組成物の硬化体である、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリートからなり、かつ、厚さが１８〜１００ｍｍであることを特徴とする耐摩耗版。
［２］ 上記セメント組成物中の粗骨材の耐摩耗性が、土木学会の「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針（案）」（２００４年）に規定されるコンクリートの耐摩耗性よりも優れている、上記［１］に記載の耐摩耗版。
［３］ 上記セメント組成物が繊維を含む、上記［１］又は［２］に記載の耐摩耗版。
［４］ 上記フィラーは、石灰石粉末、けい石粉末、分級フライアッシュ、及び、分級スラグ微粉末からなる群より選ばれる一種以上からなる、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の耐摩耗版。
［５］ 上記粗骨材の最大粒径は、４０ｍｍ以下でかつ上記耐摩耗版の厚さの９０％以下である、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の耐摩耗版。
［６］ 上記耐摩耗版は、プレキャストコンクリートまたは現場打ちコンクリートである、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の耐摩耗版。
［７］ 上記［１］〜［６］のいずれかに記載の耐摩耗版を製造するための方法であって、耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、上記混練物を型枠内または施工箇所に投入し、粗骨材を含まない硬化前の混練物を得る混練物投入工程、上記型枠内または施工箇所の硬化前の混練物に、粗骨材を投入し、振動、加圧、遠心成型、またはこれらの２種以上の組み合わせによって、混練物中に粗骨材を密集した状態で含ませて、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る粗骨材投入工程、及び、上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含むことを特徴とする耐摩耗版の製造方法。
［８］ 上記［１］〜［６］のいずれかに記載の耐摩耗版を製造するための方法であって、粗骨材を型枠内または施工箇所に投入する粗骨材投入工程、耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、上記混練物を、上記粗骨材を収容した型枠内または施工箇所に投入する混練物投入工程、及び、上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含むことを特徴とする耐摩耗版の製造方法。
本発明の耐摩耗版は、優れた耐摩耗性を有する。
特に、本発明の耐摩耗版では、海岸構造物や河川構造物等の用途において、流水や流砂による摩耗が、粗骨材の部分と粗骨材以外の部分とで同程度の速さで進行するので、粗骨材以外の部分の摩耗が速く進行するゆえに粗骨材が脱離してしまうもの（従来技術）に比べて、優れた耐久性を期待することができる。例えば、本発明の耐摩耗版の厚さが３０ｍｍである場合、摩耗を受ける面が、粗骨材の部分と粗骨材以外の部分を含めて、全体的に均一に摩耗していくので、従来技術に比べて、例えば表面から２０ｍｍの厚さの部分の摩耗に要する時間が大きくなり、その結果、耐摩耗版の取り替え時期（例えば、２０ｍｍの厚さが摩耗して、１０ｍｍの厚さになるとき）を遅らせることができる。
特に、本発明の耐摩耗版では、海岸構造物や河川構造物等の用途において、流水や流砂による摩耗が、粗骨材の部分と粗骨材以外の部分とで同程度の速さで進行するので、粗骨材以外の部分の摩耗が速く進行するゆえに粗骨材が脱離してしまうもの（従来技術）に比べて、優れた耐久性を期待することができる。例えば、本発明の耐摩耗版の厚さが３０ｍｍである場合、摩耗を受ける面が、粗骨材の部分と粗骨材以外の部分を含めて、全体的に均一に摩耗していくので、従来技術に比べて、例えば表面から２０ｍｍの厚さの部分の摩耗に要する時間が大きくなり、その結果、耐摩耗版の取り替え時期（例えば、２０ｍｍの厚さが摩耗して、１０ｍｍの厚さになるとき）を遅らせることができる。
［１．耐摩耗版の材料］
本発明の耐摩耗版の材料について説明する。
本発明の耐摩耗版の材料であるセメント組成物は、必須成分として、セメント、シリカフューム、シリカフュームに比べて大きな粒度を有するフィラー（以上、総称して、結合材という。）、細骨材、粗骨材、及び、水を含むものであり、また、任意成分として、鋼繊維、減水剤等を含むことができる。
本発明で用いるセメント組成物によると、緻密であるので、摩耗の進行が遅く、その結果、摩耗を受ける面において、粗骨材の露出や脱離が生じず、粗骨材の部分と粗骨材以外の部分とで同程度の速さで摩耗が進行していく。
本発明の耐摩耗版の材料について説明する。
本発明の耐摩耗版の材料であるセメント組成物は、必須成分として、セメント、シリカフューム、シリカフュームに比べて大きな粒度を有するフィラー（以上、総称して、結合材という。）、細骨材、粗骨材、及び、水を含むものであり、また、任意成分として、鋼繊維、減水剤等を含むことができる。
本発明で用いるセメント組成物によると、緻密であるので、摩耗の進行が遅く、その結果、摩耗を受ける面において、粗骨材の露出や脱離が生じず、粗骨材の部分と粗骨材以外の部分とで同程度の速さで摩耗が進行していく。
セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、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、エコセメント、白色セメント、カラーセメント等の各種ポルトランドセメント等が挙げられる。
セメントのブレーン比表面積は、硬化後の強度発現性等の観点から、好ましくは２，５００〜６，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇである。
セメントのブレーン比表面積は、硬化後の強度発現性等の観点から、好ましくは２，５００〜６，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇである。
シリカフュームのＢＥＴ比表面積は、硬化後の強度発現性等の観点から、好ましくは５〜３０ｍ２／ｇ、より好ましくは１５〜２５ｍ２/ｇである。
なお、本発明において、異なる比表面積を有する２種以上のシリカフュームを組み合わせて用いてもよい。
シリカフュームの配合量は、硬化後の強度発現性等の観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは３〜５０質量部、より好ましくは５〜４５質量部である。
なお、本発明において、異なる比表面積を有する２種以上のシリカフュームを組み合わせて用いてもよい。
シリカフュームの配合量は、硬化後の強度発現性等の観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは３〜５０質量部、より好ましくは５〜４５質量部である。
シリカフュームに比べて大きな粒度を有するフィラー（以下、「フィラー」と略すことがある。）は、セメントの粒子の間を埋めるもの（フィラー）であって、セメント組成物の構造を緻密にして、圧縮強度を高め、耐摩耗性を向上させる作用を有するものである。
フィラーは、セメントの粒子の間を埋めるものであるから、シリカフュームとセメントの間の粒度を有する。
フィラーとしては、例えば、石灰石粉末、けい石粉末、分級フライアッシュ、分級スラグ微粉末等が挙げられる。これらは、一種を単独で、または、二種以上を組み合わせて使用される。
フィラーは、セメントの粒子の間を埋めるものであるから、シリカフュームとセメントの間の粒度を有する。
フィラーとしては、例えば、石灰石粉末、けい石粉末、分級フライアッシュ、分級スラグ微粉末等が挙げられる。これらは、一種を単独で、または、二種以上を組み合わせて使用される。
フィラーのブレーン比表面積は、耐摩耗性の向上等の観点から、好ましくは４，０００〜５０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは６，０００〜３０，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは７，０００〜２０，０００ｃｍ２／ｇである。
フィラーとセメントとのブレーン比表面積の差は、耐摩耗性の向上等の観点から、好ましくは５００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは１，０００ｃｍ２／ｇ以上、特に好ましくは２，０００ｃｍ２／ｇ以上である。ただし、該差の好ましい値は、フィラーの密度によっても異なり、一般に、フィラーの密度が小さいほど、該差の好ましい値の上限値も、小さくなる傾向がある。
フィラーの配合量は、耐摩耗性の向上等の観点から、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、好ましくは５〜５５質量部、より好ましくは１０〜５０質量部である。
フィラーとセメントとのブレーン比表面積の差は、耐摩耗性の向上等の観点から、好ましくは５００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは１，０００ｃｍ２／ｇ以上、特に好ましくは２，０００ｃｍ２／ｇ以上である。ただし、該差の好ましい値は、フィラーの密度によっても異なり、一般に、フィラーの密度が小さいほど、該差の好ましい値の上限値も、小さくなる傾向がある。
フィラーの配合量は、耐摩耗性の向上等の観点から、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、好ましくは５〜５５質量部、より好ましくは１０〜５０質量部である。
細骨材としては、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂（けい砂）、またはこれらの中から選択される二種以上の混合物等が挙げられる。
細骨材の最大粒径は、耐摩耗性の向上等の観点から、５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下、特に好ましくは２．５ｍｍ以下である。
細骨材の配合量は、粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、好ましくは１６体積％以上、好ましくは１８体積％以上、より特に好ましくは２０体積％以上である。該割合が１６体積％以上であると、より優れた耐摩耗性を得ることができる。
細骨材の配合量の上限値は、粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、好ましくは５０体積％、好ましくは４０体積％、特に好ましくは３５体積％である。該割合が５０体積％以下であると、コンクリートのワーカビリティ（作業性）の点で、好ましい。
細骨材の最大粒径は、耐摩耗性の向上等の観点から、５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下、特に好ましくは２．５ｍｍ以下である。
細骨材の配合量は、粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、好ましくは１６体積％以上、好ましくは１８体積％以上、より特に好ましくは２０体積％以上である。該割合が１６体積％以上であると、より優れた耐摩耗性を得ることができる。
細骨材の配合量の上限値は、粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、好ましくは５０体積％、好ましくは４０体積％、特に好ましくは３５体積％である。該割合が５０体積％以下であると、コンクリートのワーカビリティ（作業性）の点で、好ましい。
粗骨材としては、耐摩耗性に優れた骨材であればよく、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石（例えば、安山岩砕石）、スラグ骨材、セメントクリンカー、セラミックスからなる骨材、鉄鉱石からなる骨材、ボーキサイトからなる骨材、またはこれらの中から選択される２種以上の混合物等が挙げられる。
粗骨材の最大粒径は、好ましくは、４０ｍｍ以下でかつ本発明の耐摩耗版の厚さの９０％以下のものである。該最大粒径が４０ｍｍを超えると、耐磨耗版の厚さが制限されてしまうことがある。該最大粒径が本発明の耐摩耗版の厚さの９０％を超えると、製造のための手間（例えば、材料の行き渡りや、磨り減り面の平坦仕上げのための手間）が大きくなる。 本発明において、粗骨材としては、その耐摩耗性が、土木学会の「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針（案）」（２００４年）に規定されるコンクリートの耐摩耗性よりも優れているものを用いることが好ましい。
粗骨材の最大粒径は、好ましくは、４０ｍｍ以下でかつ本発明の耐摩耗版の厚さの９０％以下のものである。該最大粒径が４０ｍｍを超えると、耐磨耗版の厚さが制限されてしまうことがある。該最大粒径が本発明の耐摩耗版の厚さの９０％を超えると、製造のための手間（例えば、材料の行き渡りや、磨り減り面の平坦仕上げのための手間）が大きくなる。 本発明において、粗骨材としては、その耐摩耗性が、土木学会の「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針（案）」（２００４年）に規定されるコンクリートの耐摩耗性よりも優れているものを用いることが好ましい。
このように耐摩耗性が優れている粗骨材として、以下のものが挙げられる。
「ＪＩＳ Ａ ５００５（２００９）」（コンクリート用砕石及び砕砂）で規定する品質を有する粗骨材の場合、絶乾密度が２．５６ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは２．５８ｇ／ｃｍ３以上の粗骨材が挙げられる。
ＪＩＳに規定されていない粗骨材で、耐摩耗性が優れているものとしては、セラミックスからなる骨材、セメントクリンカー、鉄鉱石からなる骨材、ボーキサイトからなる骨材、または、これらの一種以上からなる骨材と上述の「ＪＩＳ Ａ ５００５（２００９）」で規定する品質を有しかつ絶乾密度が２．５６ｇ／ｃｍ３以上の粗骨材の混合物等が挙げられる。
「ＪＩＳ Ａ ５００５（２００９）」（コンクリート用砕石及び砕砂）で規定する品質を有する粗骨材の場合、絶乾密度が２．５６ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは２．５８ｇ／ｃｍ３以上の粗骨材が挙げられる。
ＪＩＳに規定されていない粗骨材で、耐摩耗性が優れているものとしては、セラミックスからなる骨材、セメントクリンカー、鉄鉱石からなる骨材、ボーキサイトからなる骨材、または、これらの一種以上からなる骨材と上述の「ＪＩＳ Ａ ５００５（２００９）」で規定する品質を有しかつ絶乾密度が２．５６ｇ／ｃｍ３以上の粗骨材の混合物等が挙げられる。
粗骨材の配合量は、セメント組成物中の割合で、２０体積％以上、より好ましくは２３体積％以上、特に好ましくは２６体積％以上である。該割合が２０体積％以上であると、本発明の耐摩耗版の製造コスト（特に、材料コスト）を削減することができて、経済的であり、また、優れた耐摩耗性を得ることができる。
粗骨材の配合量の上限値は、練り混ぜコンクリート（粗骨材を含むすべての材料を一括して練り混ぜたもの）では、単位粗骨材かさ容積（「単位体積を有するコンクリート中の粗骨材の質量」を、「単位体積を有する空間中に粗骨材のみを収容したときの粗骨材の質量」で除したもの）で８５％、ポストパックド（粗骨材のみを後で投入したもの）では、単位粗骨材かさ容積で１００％以下、プレパックド（粗骨材のみを先に投入したもの）では、単位粗骨材かさ容積で１００％以下である。
本発明において、細骨材及び粗骨材としては、耐摩耗性に優れたものが好ましく、また、実積率が大きいものが好ましい。
粗骨材の配合量の上限値は、練り混ぜコンクリート（粗骨材を含むすべての材料を一括して練り混ぜたもの）では、単位粗骨材かさ容積（「単位体積を有するコンクリート中の粗骨材の質量」を、「単位体積を有する空間中に粗骨材のみを収容したときの粗骨材の質量」で除したもの）で８５％、ポストパックド（粗骨材のみを後で投入したもの）では、単位粗骨材かさ容積で１００％以下、プレパックド（粗骨材のみを先に投入したもの）では、単位粗骨材かさ容積で１００％以下である。
本発明において、細骨材及び粗骨材としては、耐摩耗性に優れたものが好ましく、また、実積率が大きいものが好ましい。
水量は、水と結合材（セメント、シリカフューム及びフィラーの合計）の質量比（水／結合材の比）として、０．１８以下、好ましくは０．１７以下、より好ましくは０．１６以下である。 該質量比の下限値は、コンクリートの良好なワーカビリティ（作業性）を確保する観点から、好ましくは０．１２以上、より好ましくは０．１３以上である。
繊維としては、短繊維を用いることができる。
短繊維の例としては、鋼繊維、ステンレス繊維、有機繊維、炭素繊維等が挙げられる。
繊維の寸法は、好ましくは、直径が０．０５〜０．５ｍｍで、長さが３〜２５ｍｍ、より好ましくは、直径が０．１〜０．３ｍｍで、長さが３〜２０ｍｍである。
繊維のアスペクト比（繊維の長さ／繊維の直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは４０〜１５０、特に好ましくは５０〜１００である。
繊維の配合量は、セメント組成物中の体積百分率で、好ましくは４％以下、より好ましくは０．０５〜３％、特に好ましくは０．１〜３％である。
短繊維の例としては、鋼繊維、ステンレス繊維、有機繊維、炭素繊維等が挙げられる。
繊維の寸法は、好ましくは、直径が０．０５〜０．５ｍｍで、長さが３〜２５ｍｍ、より好ましくは、直径が０．１〜０．３ｍｍで、長さが３〜２０ｍｍである。
繊維のアスペクト比（繊維の長さ／繊維の直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは４０〜１５０、特に好ましくは５０〜１００である。
繊維の配合量は、セメント組成物中の体積百分率で、好ましくは４％以下、より好ましくは０．０５〜３％、特に好ましくは０．１〜３％である。
減水剤としては、例えば、リグニン系、オキシカルボン酸系等の、減水剤またはＡＥ減水剤や、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。これらのうち、減水効果の大きな高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤がより好ましい。
減水剤の配合量は、減水剤の種類によって異なるが、セメント１００質量部に対して、固形分換算で、好ましくは０．００１〜５質量部である。
減水剤がポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤である場合、減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で、好ましくは０．１〜５質量部である。
なお、減水剤は、液状と粉末状のいずれでも使用することができる。
減水剤の配合量は、減水剤の種類によって異なるが、セメント１００質量部に対して、固形分換算で、好ましくは０．００１〜５質量部である。
減水剤がポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤である場合、減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で、好ましくは０．１〜５質量部である。
なお、減水剤は、液状と粉末状のいずれでも使用することができる。
［２．耐摩耗版の物性］
本発明の耐摩耗版の圧縮強度は、８０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは８５Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは９０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは９５Ｎ／ｍｍ２以上である。該値が８０Ｎ／ｍｍ２以上であると、優れた耐摩耗性を得ることができる。
本発明の耐摩耗版の圧縮強度の上限値は、特に限定されないが、実現可能性の観点から、例えば２５０Ｎ／ｍｍ２である。
本発明の耐摩耗版の圧縮強度は、８０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは８５Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは９０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは９５Ｎ／ｍｍ２以上である。該値が８０Ｎ／ｍｍ２以上であると、優れた耐摩耗性を得ることができる。
本発明の耐摩耗版の圧縮強度の上限値は、特に限定されないが、実現可能性の観点から、例えば２５０Ｎ／ｍｍ２である。
［３．耐摩耗版の寸法］
本発明の耐摩耗版の厚さは、１８〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜９０ｍｍ、より好ましくは２０〜８０ｍｍ、さらに好ましくは２０〜７０ｍｍ、さらに好ましくは２０〜６０ｍｍ、特に好ましくは２０〜５０ｍｍである。該厚さが１８ｍｍ以上であると、摩耗の進行による耐摩耗版の取り替えまでの時期を、厚さが大きい分だけ、延ばすことができ、また、本発明の耐摩耗版を海岸構造物や河川構造物等の用途に用いた場合であっても、破損し難い十分な強度を与えることができる。該厚さが１００ｍｍ以下であると、プレキャストの場合、耐摩耗版の重さが過大でないため、本発明の耐摩耗版を敷設するときの運搬等の労力が軽減され、また、本発明の耐摩耗版の製造コスト（特に、材料コスト）を削減することができて、経済的であり、現場打ちの場合、本発明の耐摩耗版の製造コスト（特に、材料コスト）を削減することができて、経済的である。
本発明の耐摩耗版の厚さは、１８〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜９０ｍｍ、より好ましくは２０〜８０ｍｍ、さらに好ましくは２０〜７０ｍｍ、さらに好ましくは２０〜６０ｍｍ、特に好ましくは２０〜５０ｍｍである。該厚さが１８ｍｍ以上であると、摩耗の進行による耐摩耗版の取り替えまでの時期を、厚さが大きい分だけ、延ばすことができ、また、本発明の耐摩耗版を海岸構造物や河川構造物等の用途に用いた場合であっても、破損し難い十分な強度を与えることができる。該厚さが１００ｍｍ以下であると、プレキャストの場合、耐摩耗版の重さが過大でないため、本発明の耐摩耗版を敷設するときの運搬等の労力が軽減され、また、本発明の耐摩耗版の製造コスト（特に、材料コスト）を削減することができて、経済的であり、現場打ちの場合、本発明の耐摩耗版の製造コスト（特に、材料コスト）を削減することができて、経済的である。
［４．耐摩耗版の製造方法］
本発明の耐摩耗版は、粗骨材を含むすべての材料を一括して投入する方法、粗骨材の投入を後で行う方法（ポストパックドの方法）、または、粗骨材の投入を先に行う方法（プレパックドの方法）によって製造される。中でも、ポストパックドの方法、及び、プレパックドの方法は、耐摩耗性の点で、好ましい。
以下、ポストパックドの方法とプレパックドの方法の各々について、説明する。
本発明の耐摩耗版は、粗骨材を含むすべての材料を一括して投入する方法、粗骨材の投入を後で行う方法（ポストパックドの方法）、または、粗骨材の投入を先に行う方法（プレパックドの方法）によって製造される。中でも、ポストパックドの方法、及び、プレパックドの方法は、耐摩耗性の点で、好ましい。
以下、ポストパックドの方法とプレパックドの方法の各々について、説明する。
（Ａ）ポストパックドの方法
本発明の耐摩耗版の製造方法の一例（ポストパックドの方法）は、（ａ）耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、（ｂ）上記混練物を型枠内（プレキャストの場合）または施工箇所（現場打ちの場合）に投入する混練物投入工程、（ｃ）上記型枠内または施工箇所の硬化前の混練物に、粗骨材を投入し、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る粗骨材投入工程、及び、（ｄ）上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含む。
また、プレキャストの場合には、本発明の耐摩耗版の製造方法の一例は、工程（ｄ）の後に、（ｅ）上記型枠から上記コンクリートを脱型して、上記コンクリートからなる耐摩耗版を得る脱型工程、を含む。
本発明の耐摩耗版の製造方法の一例（ポストパックドの方法）は、（ａ）耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、（ｂ）上記混練物を型枠内（プレキャストの場合）または施工箇所（現場打ちの場合）に投入する混練物投入工程、（ｃ）上記型枠内または施工箇所の硬化前の混練物に、粗骨材を投入し、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る粗骨材投入工程、及び、（ｄ）上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含む。
また、プレキャストの場合には、本発明の耐摩耗版の製造方法の一例は、工程（ｄ）の後に、（ｅ）上記型枠から上記コンクリートを脱型して、上記コンクリートからなる耐摩耗版を得る脱型工程、を含む。
工程（ａ）における粗骨材以外の材料の混練方法は、特に限定されるものではなく、例えば、（１）水、減水剤以外の材料を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、水及び減水剤をミキサに投入し、混練する方法、（２）粉末状の減水剤を用意し、水以外の材料を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材及び水をミキサに投入し、混練する方法、（３）各材料を各々個別にミキサに投入し、混練する方法、等が挙げられる。
混練に用いるミキサは、コンクリートの混練に用いるミキサであれば種類を問わず、例えば、オムニミキサ、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が挙げられる
混練に用いるミキサは、コンクリートの混練に用いるミキサであれば種類を問わず、例えば、オムニミキサ、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が挙げられる
工程（ｂ）〜（ｃ）においては、粗骨材以外の材料からなる混練物を、型枠内に投入した直後（好ましくは、投入完了時から３０分以内）に、粗骨材を投入して、振動を与えながら、混練物の下端（型枠の底面）まで粗骨材の一部が達するように、粗骨材を沈下させることが、好ましい。このように工程（ｂ）〜（ｃ）を行えば、例えば、混練物が繊維を含む場合に、混練物中を沈下する粗骨材が、繊維を絡み取りながら、繊維と共にさらに沈下していくので、混練物の下端及びその近傍部分（脱型後に、耐摩耗版の摩耗面を形成する部分）において繊維が密な状態で存在し、かつ、擦り減りを受ける面において繊維と粗骨材が絡み合って存在することになり、その結果、耐摩耗版の摩耗面（使用時に摩耗を受ける表面）における耐摩耗性がより一層、向上する。また、この際、振動を与えているため、振動を与えない場合に比べて、混練物の全体に粗骨材がより密集した状態で含まれることになり、その結果、混練物の単位体積当たりの粗骨材の量が増大し、本発明の耐摩耗版の製造コスト（特に、材料コスト）を削減することができて、経済的である。
工程（ｄ）における養生の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、封緘養生、気中養生、湿空養生、水中養生、加熱促進養生（例えば、蒸気養生、オートクレーブ養生）等が挙げられる
工程（ｅ）における脱型の後、セメント組成物の硬化体（コンクリート）をさらに養生してもよい。この場合、養生の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、気中養生、湿空養生、水中養生、加熱促進養生（例えば、蒸気養生、オートクレーブ養生）等が挙げられる
工程（ｅ）における脱型の後、セメント組成物の硬化体（コンクリート）をさらに養生してもよい。この場合、養生の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、気中養生、湿空養生、水中養生、加熱促進養生（例えば、蒸気養生、オートクレーブ養生）等が挙げられる
（Ｂ）プレパックドの方法
本発明の耐摩耗版の製造方法の他の例（プレパックドの方法）は、（ａ’）粗骨材を型枠内（プレキャストの場合）または施工箇所（現場打ちの場合）に投入する粗骨材投入工程、（ｂ’）耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、（ｃ’）上記混練物を、上記粗骨材を収容した型枠内または施工箇所に投入し、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る混練物投入工程、及び、（ｄ’）上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含む。
また、プレキャストの場合には、本発明の耐摩耗版の製造方法の一例は、工程（ｄ’）の後に、（ｅ’）上記型枠から上記コンクリートを脱型して、上記コンクリートからなる耐摩耗版を得る脱型工程、を含む。
この方法においては、工程（ａ’）で、粗骨材が密な状態で配置されるので、耐摩耗性が優れたものとなる。
工程（ｂ’）における粗骨材以外の材料の混練方法は、上述のポストパックドの方法における工程（ａ）の混練方法と同様である。
工程（ｄ’）及び工程（ｅ’）は、上述のポストパックドの方法における工程（ｄ）及び工程（ｅ）と同様である。
本発明の耐摩耗版の製造方法の他の例（プレパックドの方法）は、（ａ’）粗骨材を型枠内（プレキャストの場合）または施工箇所（現場打ちの場合）に投入する粗骨材投入工程、（ｂ’）耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、（ｃ’）上記混練物を、上記粗骨材を収容した型枠内または施工箇所に投入し、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る混練物投入工程、及び、（ｄ’）上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、を含む。
また、プレキャストの場合には、本発明の耐摩耗版の製造方法の一例は、工程（ｄ’）の後に、（ｅ’）上記型枠から上記コンクリートを脱型して、上記コンクリートからなる耐摩耗版を得る脱型工程、を含む。
この方法においては、工程（ａ’）で、粗骨材が密な状態で配置されるので、耐摩耗性が優れたものとなる。
工程（ｂ’）における粗骨材以外の材料の混練方法は、上述のポストパックドの方法における工程（ａ）の混練方法と同様である。
工程（ｄ’）及び工程（ｅ’）は、上述のポストパックドの方法における工程（ｄ）及び工程（ｅ）と同様である。
以下、実施例によって本発明を説明する。
［材料］
以下の材料を用いた。
ａ）普通ポルトランドセメント（ブレーン比表面積：３，２００ｃｍ２／ｇ）
ｂ）シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：２０ｍ２／ｇ）
ｃ）フィラー（石灰石粉末、ブレーン比表面積：７，５００ｃｍ２／ｇ）
ｄ）細骨材（けい砂、最大粒径：１．２ｍｍ）
ｅ）粗骨材（安山岩砕石、最大粒径：２０ｍｍ、、絶乾密度：２．５９ｇ／ｃｍ３）
ｆ）鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１３ｍｍ、アスペクト比：６５）
ｇ）減水剤（ポリカルボン酸系高性能減水剤、液状物）
ｈ）水
［材料］
以下の材料を用いた。
ａ）普通ポルトランドセメント（ブレーン比表面積：３，２００ｃｍ２／ｇ）
ｂ）シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：２０ｍ２／ｇ）
ｃ）フィラー（石灰石粉末、ブレーン比表面積：７，５００ｃｍ２／ｇ）
ｄ）細骨材（けい砂、最大粒径：１．２ｍｍ）
ｅ）粗骨材（安山岩砕石、最大粒径：２０ｍｍ、、絶乾密度：２．５９ｇ／ｃｍ３）
ｆ）鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１３ｍｍ、アスペクト比：６５）
ｇ）減水剤（ポリカルボン酸系高性能減水剤、液状物）
ｈ）水
［実施例１］
１００質量部の結合材（内訳：普通ポルトランドセメント５０質量部、シリカフューム２０質量部、フィラー３０質量部）、細骨材（配合量：粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、３０体積％）、０．３７体積％（混練物全量中の割合）の鋼繊維、２．４質量部の減水剤、及び、１６質量部の水（水結合材比が０．１６となる量の水）をオムニミキサに投入して混練し、混練物を得た。
この混練物を型枠に投入した後、直ちに（投入完了時から２０分以内）、セメント組成物中の割合で６６体積％の量の粗骨材を投入し、振動を加えて、セメント組成物（粗骨材を含む混練物）を得た。以上の手順は、ポストパックドの方法である。
次いで、型枠内のセメント組成物を、４８時間封緘養生した。
養生後、セメント組成物が硬化してなるコンクリートを脱型した。このコンクリートを、さらに４０℃での蒸気養生を４８時間行い、耐摩耗試験用の供試体（φ１５０ｍｍ×３００ｍｍ；本発明の耐摩耗版に相当）を得た。
また、セメント組成物の圧縮強度測定用の供試体（３本）を作製し、この供試体の圧縮強度を測定した。これらの硬化体（３本）の圧縮強度の平均値は、１５９Ｎ／ｍｍ２であった。なお、この圧縮強度の値は、後述の実施例２〜５においても、ほぼ同様である（少なくとも１００Ｎ／ｍｍ２を超える）と推測される。
１００質量部の結合材（内訳：普通ポルトランドセメント５０質量部、シリカフューム２０質量部、フィラー３０質量部）、細骨材（配合量：粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、３０体積％）、０．３７体積％（混練物全量中の割合）の鋼繊維、２．４質量部の減水剤、及び、１６質量部の水（水結合材比が０．１６となる量の水）をオムニミキサに投入して混練し、混練物を得た。
この混練物を型枠に投入した後、直ちに（投入完了時から２０分以内）、セメント組成物中の割合で６６体積％の量の粗骨材を投入し、振動を加えて、セメント組成物（粗骨材を含む混練物）を得た。以上の手順は、ポストパックドの方法である。
次いで、型枠内のセメント組成物を、４８時間封緘養生した。
養生後、セメント組成物が硬化してなるコンクリートを脱型した。このコンクリートを、さらに４０℃での蒸気養生を４８時間行い、耐摩耗試験用の供試体（φ１５０ｍｍ×３００ｍｍ；本発明の耐摩耗版に相当）を得た。
また、セメント組成物の圧縮強度測定用の供試体（３本）を作製し、この供試体の圧縮強度を測定した。これらの硬化体（３本）の圧縮強度の平均値は、１５９Ｎ／ｍｍ２であった。なお、この圧縮強度の値は、後述の実施例２〜５においても、ほぼ同様である（少なくとも１００Ｎ／ｍｍ２を超える）と推測される。
得られた耐摩耗試験用の供試体について、Ｏ型試験機を用いて、摩耗促進試験を行った。
具体的には、Ｏ型試験機の回転円筒（内径：１，０００ｍｍ、深さ：３００ｍｍ、回転時に回転軸が水平方向に延びるもの）の内周面に、５つの供試体を等間隔（７２度×５＝３６０度）で取り付けた後、この回転円筒内に、水０．０７ｍ３及び砂利（最大粒径：３０ｍｍ）１０ｋｇを投入し、次いで、この回転円筒の側面（回転時の側面であって、水等の投入時までは開口していた部分）に蓋をして、回転円筒を６０ｒｐｍの速度で回転させ、回転円筒の回転数と、供試体の体積減少率（％）の関係を調べた。
その結果、回転数が１４４，０００に達した時の供試体の体積減少率は、４．５％であった。また、回転数が１７１，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．２％であった。
具体的には、Ｏ型試験機の回転円筒（内径：１，０００ｍｍ、深さ：３００ｍｍ、回転時に回転軸が水平方向に延びるもの）の内周面に、５つの供試体を等間隔（７２度×５＝３６０度）で取り付けた後、この回転円筒内に、水０．０７ｍ３及び砂利（最大粒径：３０ｍｍ）１０ｋｇを投入し、次いで、この回転円筒の側面（回転時の側面であって、水等の投入時までは開口していた部分）に蓋をして、回転円筒を６０ｒｐｍの速度で回転させ、回転円筒の回転数と、供試体の体積減少率（％）の関係を調べた。
その結果、回転数が１４４，０００に達した時の供試体の体積減少率は、４．５％であった。また、回転数が１７１，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．２％であった。
[実施例２]
鋼繊維の配合量を０．３７体積％から０．２４体積％に変更した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１４４，０００に達した時の供試体の体積減少率は、４．８％であった。また、回転数が１７１，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．７％であった。
鋼繊維の配合量を０．３７体積％から０．２４体積％に変更した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１４４，０００に達した時の供試体の体積減少率は、４．８％であった。また、回転数が１７１，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．７％であった。
[実施例３]
鋼繊維の配合量を０．３７体積％から０体積％（無配合）に変更した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１５０，０００に達した時の供試体の体積減少率は、６．５％であった。
鋼繊維の配合量を０．３７体積％から０体積％（無配合）に変更した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１５０，０００に達した時の供試体の体積減少率は、６．５％であった。
[実施例４]
ポストパックドの方法に代えてプレパックドの方法を採用した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１５０，０００に達した時の供試体の体積減少率は、６．０％であった。
ポストパックドの方法に代えてプレパックドの方法を採用した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１５０，０００に達した時の供試体の体積減少率は、６．０％であった。
[実施例５]
ポストパックドの方法に代えて、粗骨材を含むすべての材料を一括して練り混ぜる方法を採用した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１４４，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．１％であった。また、回転数が１７１，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．９％であった。
ポストパックドの方法に代えて、粗骨材を含むすべての材料を一括して練り混ぜる方法を採用した以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１４４，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．１％であった。また、回転数が１７１，０００に達した時の供試体の体積減少率は、５．９％であった。
[比較例１]
セメント組成物として、１００質量部の普通ポルトランドセメント、細骨材（配合量：粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、３０体積％）、２．４質量部の減水剤、３０質量部の水（水セメント比が０．３０となる量の水）、及び、６６体積％（セメント組成物中の割合）の量の粗骨材を用いた以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１００，５００に達した時の供試体の体積減少率は、１０．３％であった。
セメント組成物として、１００質量部の普通ポルトランドセメント、細骨材（配合量：粗骨材を除くセメント組成物中の割合で、３０体積％）、２．４質量部の減水剤、３０質量部の水（水セメント比が０．３０となる量の水）、及び、６６体積％（セメント組成物中の割合）の量の粗骨材を用いた以外は実施例１と同様にして、実験した。
その結果、回転数が１００，５００に達した時の供試体の体積減少率は、１０．３％であった。
Claims (8)
- セメント、シリカフューム、及び、上記シリカフュームに比べて大きな粒度を有するフィラーを少なくとも含む結合材と、細骨材と、粗骨材と、水を含むセメント組成物であって、上記セメント組成物中の上記粗骨材の割合が２０体積％以上であり、上記水／上記結合材の質量比が０．１８以下であるセメント組成物の硬化体である、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリートからなり、かつ、厚さが１８〜１００ｍｍであることを特徴とする耐摩耗版。
- 上記セメント組成物中の粗骨材の耐摩耗性が、土木学会の「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針（案）」（２００４年）に規定されるコンクリートの耐摩耗性よりも優れている請求項１に記載の耐摩耗版。
- 上記セメント組成物が繊維を含む請求項１又は２に記載の耐摩耗版。
- 上記フィラーは、石灰石粉末、けい石粉末、分級フライアッシュ、及び、分級スラグ微粉末からなる群より選ばれる一種以上からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐摩耗版。
- 上記粗骨材の最大粒径は、４０ｍｍ以下でかつ上記耐摩耗版の厚さの９０％以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐摩耗版。
- 上記耐摩耗版は、プレキャストコンクリートまたは現場打ちコンクリートである請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐摩耗版。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐摩耗版を製造するための方法であって、
耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、
上記混練物を型枠内または施工箇所に投入し、粗骨材を含まない硬化前の混練物を得る混練物投入工程、
上記型枠内または施工箇所の硬化前の混練物に、粗骨材を投入し、振動、加圧、遠心成型、またはこれらの２種以上の組み合わせによって、混練物中に粗骨材を密集した状態で含ませて、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る粗骨材投入工程、及び、
上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、
を含むことを特徴とする耐摩耗版の製造方法。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐摩耗版を製造するための方法であって、
粗骨材を型枠内または施工箇所に投入する粗骨材投入工程、
耐摩耗版を構成する全材料のうち、粗骨材以外の材料を混練して、混練物を得る材料混練工程、
上記混練物を、上記粗骨材を収容した型枠内または施工箇所に投入し、粗骨材を含む硬化前の混練物であるセメント組成物を得る混練物投入工程、及び、
上記セメント組成物を養生して硬化させ、硬化体であるコンクリートを形成させる養生工程、
を含むことを特徴とする耐摩耗版の製造方法。
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