特許 6494057 コンクリート用粗骨材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6494057

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】コンクリート用粗骨材

(51)【国際特許分類】

   C04B 14/34 20060101AFI20190325BHJP

   C04B 14/02 20060101ALI20190325BHJP

   C04B 20/00 20060101ALI20190325BHJP

【ＦＩ】

   C04B14/34

   C04B14/02 B

   C04B20/00 A

【請求項の数】10

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-178129(P2018-178129)

(22)【出願日】2018年9月21日

【審査請求日】2018年10月3日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 株式会社Ｉ・Ｂ・Ｈ柴田が、平成３０年９月１５日に特願２０１８−１７８１２９号の図３Ａに示されたコンクリート用粗骨材を、株式会社Ｉ・Ｂ・Ｈ柴田内で公開した。

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】518068062

【氏名又は名称】株式会社Ｉ・Ｂ・Ｈ柴田

(74)【代理人】

【識別番号】110000224

【氏名又は名称】特許業務法人田治米国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴田 順一

【審査官】 末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第３８４６０８５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５２７１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２０６３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５１２６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４６３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８０４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４１３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０２０４３９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ７／００−２８／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属で形成されているコンクリート用粗骨材であって、平面視において外郭線から中央部に向かって凹んだ２以上の凹部と該凹部に対する凸部、又は中央部から外郭線に向かって突出した２以上の凸部を有し、これら凸部の先端部が同一平面にあり、中央部の厚さが凹部の端部又は凸部の端部の厚さに比して厚いコンクリート用粗骨材。

【請求項2】

中央部から凸部の先端部にかけて厚さが漸次薄くなっている請求項１記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項3】

平面視において、凸部が放射状に形成されている請求項１又は２記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項4】

金属が磁性体である請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項5】

磁性体が鉄である請求項４記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項6】

表面に金属の溶滴の付着物を有する請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項7】

中空である請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項8】

表面に多数の貫通孔を有する請求項７記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項9】

中実である請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート用粗骨材。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれかに記載のコンクリート用粗骨材の製造方法であって、金属材料のプレス加工により凹又は凸部を形成する製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート用粗骨材に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリートは、通常、セメントに、水と粗骨材（砕石や砂利）と細骨材(砂)とを混合して得る所謂生コンクリートを、水とセメントとの水和反応に基づいて固化させたものであり、建築資材として広く使用されている。

【0003】

コンクリートは、圧縮強度に比して引張強度や曲げ強度が非常に低いという欠点を有している。この様な欠点を補うため、コンクリート中に縦横にマトリックス状に組んだ鉄筋を配設することが一般的であるが、近年では、生コンクリート中にプロピレン繊維（特許文献１）や、有機繊維や異形鋼繊維等の強化繊維を含有させることも提案されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７−１７８７５５号公報

【特許文献2】特開２００１−２２０２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、生コンクリートに強化繊維を混入させた場合、強化繊維が全体に均一に分散されずに凝集することがあり、コンクリート構造物の各種強度が場所により相違するため、相対的に強度の弱い箇所に応力が集中し、コンクリートにクラックが発生しやすくなるという問題があった。また、強化繊維は従前より使用されているコンクリートの必須の構成成分ではないため、その使用により、所定のコンクリート特性を得るためのコンクリートの構成成分の配合調整が難しくなることが懸念された。

【0006】

このような従来技術の問題点に対し、本発明は、コンクリートの必須の構成成分の一つである粗骨材として使用することができ、コンクリートの引張強度等の強度を向上させることができる新たな材料の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、従来の粗骨材と同様の大きさで特定形状を有する物体を粗骨材として使用することによりコンクリートの他の特性が損なわれることなく、引張強度が向上することを見出し、本発明を完成させた。

【0008】

即ち、本発明は、平面視において外郭線から中央部に向かって凹んだ２以上の凹部、又は中央部から外郭線に向かって突出した２以上の凸部を有し、中央部の厚さが凹部の端部又は凸部の端部の厚さに比して厚いコンクリート用粗骨材を提供する。

【0009】

特に、本発明は上述のコンクリート用粗骨材が金属材料で形成されている態様を提供し、その製造方法として、金属材料のプレス加工により凹部又は凸部を形成する方法を提供する。

【発明の効果】

【0010】

本発明のコンクリート用粗骨材は、中央部の厚さが凹部の端部又は凸部の端部の厚さに比して厚いため、コンクリート内でこれらの端部方向に移動しにくく、コンクリートのモルタル部分と粗骨材との付着力が高くなり、砕石や砂利からなる従来の粗骨材に比して引張強度や曲げ強度が格段に向上し、圧縮強度も同等以上となる。

【0011】

また、本発明のコンクリート用粗骨材は、砕石や砂利からなる従来の粗骨材と同程度の大きさに形成することができる。そのため、生コンクリートにミキシングされた場合に、コンクリートミキサーから打設場所へのポンプ圧送が可能となり、従来の粗骨材と同様に使用することができる。したがって、本発明のコンクリート用粗骨材を従来の粗骨材に代えて使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】図１Ａは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの斜視図である。

【図1B】図１Ｂは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの平面図である。

【図1C】図１Ｃは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの側面図（Ａ矢視図）である。

【図2】図２は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｂの斜視図である。

【図3A】図３Ａは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｃの斜視図である。

【図3B】図３Ｂは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｃの平面図である。

【図3C】図３Ｃは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｃの側面図（Ａ矢視図）である。

【図3D】図３Ｄは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｃの上面図（Ｂ矢視図）である。

【図4】図４は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｃの製造方法の説明図である。

【図5】図５は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｄの斜視図である。

【図6A】図６Ａは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｅの斜視図である。

【図6B】図６Ｂは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｅの側面図（Ａ矢視図）である。

【図7A】図７Ａは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｆの斜視図である。

【図7B】図７Ｂは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｆの側面図（Ａ矢視図）である。

【図8A】図８Ａは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｇの斜視図である。

【図8B】図８Ｂは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｇの側面図（Ａ矢視図）である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明のコンクリート用粗骨材を実施例により詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。

【0014】

図１Ａは、本発明の一実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの斜視図である。この粗骨材１Ａは以下に説明するように特定形状を有しているが、砕石や砂利からなる従来の粗骨材に代えて使用できるように、従来の粗骨材と同程度に大きさとすることが好ましい。より具体的には、ＪＩＳ Ａ ５３０８に規定される粒度と粒形の範囲とすることが好ましく、通常、粒子径５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲とする。

【0015】

この粗骨材１Ａは、図１Ｂに示す平面視において、外郭線Ｌ１から中央部２に向かって凹んだ２以上の凹部３と中央部２から外郭線Ｌ１に向かって突出した２以上の凸部４を有し、より具体的には、このコンクリート用粗骨材１Ａは、平面視において、放射状に配置された合計４つの凸部４と、隣り合う凸部４の間に形成された合計４つの凹部３を有する。ここで、外郭線とは、凸部又は凸角の頂点を順次結んで形成される輪郭線をいう。

【0016】

また、図１Ｃに示すＡ矢視図、即ち、凹部３側から見た側面図に示すように、この粗骨材１Ａは、中央部２の厚さＴ１が凹部３の両側の端部３ａ又は凸部４の端部４ａの厚さＴ２よりも厚くなっている。より具体的には、中央部２から凹部の両方の端部３ａにかけて（即ち、凸部４ａの先端部にかけて）厚さが漸次薄くなっている。したがって、コンクリート内で粗骨材１Ａを厚さの薄い端部３ａ、４ａの方向（図１Ｃの上向き又は下向きの矢印方向）に移動させる力がかかっても、厚さの厚い中央部２が移動を妨げる。よって、コンクリートのモルタル部分と粗骨材との付着力が高くなり、コンクリートにクラックが入りにくくなり、引張強度や曲げ強度が向上する。

【0017】

本発明において、コンクリート用粗骨材は中空でも中実でもよいが、この実施例のコンクリート用粗骨材１Ａは中実に形成されている。中空にすることにより粗骨材の比重を軽くすることができるため、コンクリートの軽量化が可能となる。また、中空部の容積割合を調整することにより粗骨材の比重を調整することができるので、コンクリートにおける粗骨材の分散性を向上させることができる。一方、中実にすることにより、圧縮強度を向上させることができ、高強度、超高強度コンクリート用の粗骨材として好ましいものとなる。

【0018】

図１Ａに示した中実のコンクリート用粗骨材１Ａの製造方法は、その形成材料に応じて選択することができ、例えば、鋼材等の金属材料から形成する場合、板状、棒状等の金属材料を押し切り、成形するプレス加工をあげることがきる。

【0019】

図２に示したコンクリート用粗骨材１Ｂは、図１Ａに示したコンクリート用粗骨材１Ａと同様に、放射状に配置された合計４つの凸部４と、隣り合う凸部４の間に形成された合計４つの凹部３を有し、中央部２の厚さが凹部の両側の端部３ａ又は凸部の端部４ａの厚さよりも厚くなっているが、中央部２の厚さの程度がより厚く、中空に形成されている。また、中央部２から凸部の先端部４ａにかけて、放射状にリブ５が形成されている。リブ５の形成により、粗骨材１Ｂの圧縮や変形に対する強度を高めることができる。

【0020】

図２に示したコンクリート用粗骨材１Ｂは、２枚の金属板をそれぞれプレス成形し、接合することにより製造することができる。したがって、この粗骨材１Ｂはこれらのプレス成形物の繋ぎ目Ｌ２を有している。

【0021】

図３Ａ〜図３Ｄに示したコンクリート用粗骨材１Ｃも、上述の粗骨材１Ａ、１Ｂと同様に、放射状に配置された合計４つの凸部４と、隣り合う凸部４の間に形成された合計４つの凹部３を有し、中央部２の厚さが凹部３の両側の端部３ａ又は凸部４の端部４ａの厚さよりも厚くなっている。また、粗骨材１Ｃは中空に形成されている。

【0022】

このコンクリート用粗骨材１Ｃは、図４に示すように、金属パイプ６をプレス加工により所定間隔で押し切ることにより、パイプ６の開口部７が閉じた矩形状の小片８とし、それを４つの側辺側から押し込み、凹部３を形成することにより製造することができる。

【0023】

本発明のコンクリート用粗骨材はさらに種々の形状をとることができ、複数の凸部又は凹部を有する限り、それらの数に特に制限はない。例えば、図５に示すコンクリート用粗骨材１Ｄのように、凹部３と凸部４をそれぞれ５つずつ有していてもよく、さらに凸部３又は凹部４の数を増やしてもよい。

【0024】

一方、図６Ａ及び図６Ｂに示すコンクリート用粗骨材１Ｅのように平面視で２つの凹部３と４つの凸部４を有する形状としてもよく、図７Ａ及び図７Ｂに示すコンクリート用粗骨材１Ｆのように平面視で２つの凸部４を有する形状としてもよい。このように凹部３又は凸部４の数を減らすと個々のコンクリート用粗骨材がコンクリート内で移動しにくい方向は限定的になるが、多数のコンクリート用粗骨材がコンクリート内でランダムに分散していると、いずれの方向にも引張強度等の強度が向上する。

【0025】

本発明のコンクリート用粗骨材は、上述したいずれの形状においても、粗骨材とモルタルとの密着性を向上させるため、その表面の一部又は全部を粗に形成してもよい。表面を粗に形成する手法としては、コンクリート粗骨材の材質等に応じて、例えば、研磨用砂を吹き付けて表面を荒らすサンドブラスト法、研磨回転体を接触させて表面を荒らすグラインダー粗研磨法、薬品で表面を荒らす化学粗研磨法、電気分解により表面を荒らす電解粗研磨法等を適用することができる。また、細骨材を含有するモルタルを表面に付着させるモルタル付着法(この場合、表面を微細なラスで予め被覆しておくことが好ましい)、無機粒子や有機粒子を樹脂製の接着材料と共に付着させて表面を荒らす粒子付着法、各種溶接(特にアーク溶接)のスパッタ現象により生じる金属の溶滴を付着させて表面を荒らす溶接スパッタ法等を採用することができる。

【0026】

また、粗骨材を中空にした場合には、粗骨材とモルタルとの密着性を向上させるために、例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示すコンクリート用粗骨材１Ｇのように、その表面と中空の内部とを連通させる貫通孔９を設けてもよい。このような貫通孔９を複数有する粗骨材は、例えばパンチングメッシュを用いて容易に製造することができる。

【0027】

本発明のコンクリート用粗骨材の形成材料としては、鉄、アルミニウム、チタン、銅、ステンレススチール、硬化樹脂、熱可塑性樹脂、これらの複合材料、岩石、鉱物等が挙げられる。また、本発明のコンクリート用粗骨材は、耐腐食性を向上させるために、各種プラスチックなどでコーティングしてもよく、コンクリート用粗骨材が金属材料から形成されている場合には、その金属材料の酸化物皮膜を公知の手法により形成してもよい。

【0028】

特に、コンクリート用粗骨材を鉄などの磁性体から形成した場合には、コンクリート用粗骨材自体や、コンクリート用粗骨材を含む各種コンクリート製品の製造時や搬送時等に電磁石を利用してそれらの作業を行うことができる。また、コンクリート製造時に、電磁石を利用して、コンクリート内におけるコンクリート用粗骨材の存在位置をコントロールすることができる。例えば、曲げ強度が不足しやすい領域にコンクリート用粗骨材の存在量を他の領域よりも多くしてコンクリートを形成することができる。したがって、コンクリート用粗骨材の形成材料としては鉄等の磁性体が特に好ましい。

【0029】

本発明のコンクリート用粗骨材は、従来のコンクリートの配合の粗骨材の一部又は全部に代替することができる。以下、本発明のコンクリート用粗骨材を使用するコンクリートにおいて、セメントとしては、ＪＩＳ Ｒ５２１０「ポルトランドセメント」、ＪＩＳ Ｒ５２１１「高炉セメント」、ＪＩＳ Ｒ５２１２「シリカセメント」、ＪＩＳ Ｒ５２１３「フライアッシュセメント」、ＪＩＳ Ｒ５２１４「エコセメント」などを適宜適用することができる。

【0030】

細骨材としては、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠して分級された、１０ｍｍ網ふるいを全部通り、５ｍｍ網ふるいを質量で８５％以上通る骨材を使用することができ、通常２ｍｍ以下の粒径の骨材を使用する。

【0031】

コンクリート配合質量割合は、セメント：細骨材：粗骨材＝１：２〜３：４〜６が一般的であるが、コンクリートの用途等に応じて変動することができる。更に、水や一般的なコンクリートやモルタルの製造時に使用される増粘剤、減水剤、凝結促進剤等を適宜含有することができる。

【0032】

本発明のコンクリート用粗骨材の好ましい適用例としては、コンクリートプレキャスト製品、例えば、圧縮や曲げに対して強い軽量鉄筋コンクリート板が挙げられる。このコンクリート板は、圧縮や曲げに対して弱い従来の発泡型又は軽量骨材型の軽量鉄筋コンクリート板に代わるものとなる。また、本発明のコンクリート用粗骨材の適用例としては、鉄筋を使用しないコンクリート構造物（例えば、ダム壁、地面に直に敷設される道路、建造物のベタ基礎、舗装広場等）にも好ましく適用できる。特殊な適用例としては、地面から離れた位置に設置される高速道路の鉄筋コンクリート床板等に好ましく適用できる。

【0033】

本発明のコンクリート用粗骨材を使用して製造した軽量鉄筋コンクリート板や鉄筋コンクリート床板等のパネル製品は、パネル単位で搬送、設置、撤去を行うことができる。特に、本発明のコンクリート用粗骨材を磁性材料から形成した場合には、電磁石にパネルを引きつけて搬送、設置、撤去が可能となり、作業性が向上する。

【符号の説明】

【0034】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ コンクリート用粗骨材
２ 中央部
３ 凹部
３ａ 凹部の端部
４ 凸部
４ａ 凸部の端部
５ リブ
６ パイプ
７ 開口部
８ 小片
９ 貫通孔
Ｌ１ 外郭線
Ｌ２ 繋ぎ目
Ｔ１ 中央部の厚さ
Ｔ２ 端部の厚さ

【要約】

【課題】コンクリートの引張強度等の強度を向上させることができる新たな粗骨材を提供する。
【解決手段】コンクリート用粗骨材１Ａは、平面視において外郭線Ｌ１から中央部２に向かって凹んだ２以上の凹部３又は中央部２から外郭線Ｌ１に向かって突出した２以上の凸部４を有し、中央部２の厚さＴ１が凹部の両端部３ａ又は凸部の端部４ａの厚さＴ２に比して厚い。コンクリート用粗骨材１Ａは鉄等の磁性体で形成されていることが好ましい。
【選択図】図１Ａ

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】