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透水性コンクリート（ポーラスコンクリート、透水性コンクリート、無細粒コンクリート、多孔質舗装とも呼ばれる）は、コンクリート平面工事に使用される高多孔性の特殊なコンクリートで、降水やその他の水源からの水が直接通過できるため、敷地からの流出が減り、地下水の涵養が可能になります。
透水性コンクリートは、細骨材をほとんどまたは全く使用せずに、大きな骨材を使用して製造されます。コンクリートペーストが骨材をコーティングし、水がコンクリートスラブを通過できるようにします。透水性コンクリートは、駐車場、交通量の少ないエリア、住宅街、歩道、温室などで伝統的に使用されています。[1] [2]これは持続可能な 建設のための重要な用途であり、建設業者が水質を保護するために使用する多くの低影響開発技術の1つです。
歴史
透水性コンクリートは、1800年代にヨーロッパで舗装面や耐荷重壁として初めて使用されました。[3]セメントの使用量が減少したため、コスト効率が主な動機でした。[3] 1920年代には、スコットランドとイングランドの2階建て住宅で再び人気が高まりました。第二次世界大戦後、セメント不足のため、ヨーロッパではますます実用的になりました。米国では1970年代まで人気がありませんでした。[3]インドでは2000年に人気が高まりました。 [要出典]
雨水管理
透水性コンクリートの適切な利用は、米国環境保護庁（EPA）によって、ファーストフラッシュ汚染制御および雨水管理のためのベストマネジメントプラクティスとして認められています。 [4]規制により雨水流出がさらに制限されるにつれて、必要な排水システムのサイズと費用のために、土地所有者が不動産を開発するためのコストが高くなっています。透水性コンクリートは、雨水を敷地内に保持することにより、NRCS流出曲線数（CN）を低下させます。これにより、計画者/設計者は、舗装を多用するプロジェクトの開発前の雨水目標を達成できます。透水性コンクリートは舗装エリアからの流出を減らすため、個別の雨水貯留池の必要性が減り、容量の小さい雨水下水道を使用できます。[5]これにより、土地所有者は低コストで利用可能な土地のより広いエリアを開発できます。透水性コンクリートは、雨水を自然にろ過し[6]、小川、池、川に流入する汚染物質の負荷を減らすことができます。[7]
透水性コンクリートは雨水浸透盆のような働きをし、雨水が広範囲にわたって土壌に浸透することを可能にするため、貴重な地下水源の地域的な補充が促進されます。 [5]これらの利点はすべて、より効果的な土地利用につながります。透水性コンクリートは、開発による樹木への影響を軽減することもできます。透水性コンクリート舗装は、水と空気の両方を根系に移動させ、高度に開発された地域でも樹木が繁茂するのを助けます。[5]
プロパティ
透水性コンクリートは、セメント、粗骨材（サイズは9.5mm～12.5mm）、水で構成され、細骨材はほとんどまたは全く含まれていません。少量の砂を加えると強度が増します。混合物の水セメント比は0.28～0.40で、空隙率は15～25パーセントです。[8]
コンクリート中の水の量が適切であることは重要です。水セメント比が低いとコンクリートの強度は増しますが、水が少なすぎると表面が破損することがあります。適切な水分含有量であれば、混合物は濡れた金属のような外観になります。このコンクリートは水分含有量に敏感なので、混合物を現場で検査する必要があります。[9]混入空気はラピッドエアシステムで測定できます。このシステムでは、コンクリートを黒く染色し、断面を顕微鏡で分析します。[10]
一般的なフラットワークフォームには、スクリードが最終的な舗装面の高さより 3/8 ～ 1/2 インチ (9 ～ 12 mm) 上になるように、上部にライザーストリップが付いています。機械式スクリードは手動スクリードよりも優れています。ライザーストリップは、圧縮をガイドするために取り外されます。スクリード後すぐに、コンクリートを圧縮して結合を改善し、表面を滑らかにします。透水性コンクリートを過度に圧縮すると、圧縮強度は高くなりますが、多孔性が低下します (したがって、透水性も低下します)。[11]
ジョイントは他のコンクリートスラブとほとんど変わりません。ジョイントは養生前にローリングジョイントツールで加工するか、養生後に鋸で切断します。養生は、コンクリート排出後20分以内に6ミルのプラスチックシートでコンクリートを覆うことです。 [12]しかし、これは大量の廃棄物が埋め立て地に送られる原因となります。代わりに、廃棄物を生成せずに透水性コンクリートを効果的に養生するために、前処理された吸収性軽量骨材と内部養生混和剤（ICA）が使用されています。[13] [14]
試験と検査
透水性コンクリートの一般的な強度は 600～1,500 ポンド/平方インチ (4.1～10.3 MPa) ですが、最大 4,000 psi (28 MPa) の強度に達することもあります。圧縮強度の標準化されたテストはありません。[15]許容範囲は、ASTM規格番号 C1688 を使用した注入コンクリートのサンプルの単位重量に基づいています。 [16]密度の許容範囲は、設計密度のプラスマイナス 5 ポンド (2.3 kg) です。[説明が必要]スランプおよび空気含有量のテストは、その独特の組成のため、透水性コンクリートには適用できません。雨水管理計画の設計者は、施設の開設前に排水特性を目視で観察し、透水性コンクリートが適切に機能していることを確認する必要があります。[引用が必要]
寒冷気候
凍結融解サイクルに対する耐性に関する懸念から、寒冷気候環境での透水性コンクリートの使用は制限されている。[17]ほとんどの用途における凍結速度は、現地の気候によって決まる。混入した空気は、通常のコンクリートと同様にペーストを保護するのに役立つ可能性がある。[10]混合物に少量の細骨材を加えると、透水性コンクリートの耐久性が向上する。 [18] [19] [20] [説明が必要]凍結サイクル中の飽和を避けることが、コンクリートの寿命を延ばす鍵となる。 [21]関連して、適切に準備された 8 ～ 24 インチ (200 ～ 600 mm) の下層基盤と、水の停滞を防ぐ優れた排水性があれば、凍結融解による損傷の可能性が低減する。[21]
透水性コンクリートを舗装に使用すると、冬季に水が路面に溜まって凍り、危険な氷結状態になることがなくなるため、歩行者にとってより安全な道路となる。また、透水性コンクリートを使用することで、溜まった水の形成が減ることでハイドロプレーニング現象の可能性が減り、また、多孔質道路ではタイヤの騒音も減少するため、道路は自動車にとってもより安全なものとなる。[22]
メンテナンス
透水性の低下を防ぐために、透水性コンクリートは定期的に清掃する必要があります。清掃はコンクリートの表面を濡らし、掃除機で掃除することで行うことができます。[12] [23]
参照
- グリーンインフラ – 持続可能で強靭なインフラ
- 透水性舗装 – 水を通す材料で作られた道路
- 都市流出 – 都市化によって引き起こされる表面流出
- 不浸透性表面 – 防水材料で覆われた舗装などの人工構造物
- コンクリートの種類 – 結合剤で固めた骨材からなる建築材料
参考文献
- ^ 透水性コンクリートに関する報告書。アメリカコンクリート協会。2010年。ISBN 9780870313646. 2012年3月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年10月3日閲覧。報告書番号522R-10。
- ^ 「透水性レディミックスコンクリート」srmconcrete.com . 2015年11月19日閲覧。
- ^ abc Chopra, Manoj. 「透水性コンクリート舗装の圧縮強度」（PDF）。フロリダ州運輸局。 2012年10月1日閲覧。
- ^ 「雨水技術ファクトシート: 多孔質舗装」米国環境保護庁、EPA 832-F-99-023、1999 年 9 月。
- ^ abc Ashley, Erin. 「透水性コンクリートを使用して LEED ポイントを獲得する」(PDF)。全米レディーミクストコンクリート協会。2012年10 月 1 日閲覧。
- ^ Majersky, Gregory. 「透水性コンクリートによる汚染水のろ過」（PDF） . Liquid Asset Development . 2012年10月3日閲覧。
- ^ 「透水性コンクリート」。Purinton Builders 。 2012年10月3日閲覧。
- ^ John T. Kevern、Vernon R. Schaefer、Kejin Wang (2011)。「オーバーレイ用途の透水性コンクリートの配合比開発と性能評価」。Materials Journal。108 ( 4)。American Concrete Institute: 439–448。2013年7月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年7月3日閲覧。
- ^ Desai, Dhawal (2012 年 3 月 5 日)。「透水性コンクリート - 材料配合が多孔性に与える影響」。土木工学ポータル。2012年9 月 30 日閲覧。
- ^ ab Kevern, John; K. Wang; VR Schaefer (2008). 「透水性コンクリート中の連行空気含有量を特徴付ける新しいアプローチ」(PDF) . ASTM International . 5 (2).
- ^ Kevern, John. 「圧縮エネルギーが透水性コンクリートの特性に与える影響」 RMC Research Foundation 2012 年10 月 1 日閲覧。
- ^ ab Kevern, John. 「透水性コンクリート舗装の運用とメンテナンス」（PDF） 。 2012年10月1日閲覧。
- ^ 「HydroMaxによる内部硬化」。ProCure 。 2012年10月1日閲覧。
- ^ Kevern, JT および Farney, C. 「内部養生に高吸水性ポリマーを使用した透水性コンクリートの養生要件の削減」交通研究記録: 交通研究委員会 (TRB) ジャーナル、建設 2012、全米科学アカデミー交通研究委員会、ワシントン DC
- ^ 「透水性コンクリートの仕様」 ACI 522.1-08。アメリカコンクリート協会、ミシガン州ファーミントンヒルズ、7 ページ。
- ^ ASTM International. 「新しく混合された透水性コンクリートの密度と空隙率の標準試験方法」標準番号 C1688。
- ^ Vernon R. Schaefer、Keijin Wang、Muhammad T. Suleiman、John T. Kevern (2006)。「寒冷気候における透水性コンクリートの配合設計開発」エイムズ、アイオワ州：アイオワ州立大学。国立コンクリート舗装技術センター。報告書番号2006-01。
- ^ Kevern, John Tristan (2006)。寒冷気候におけるポートランドセメント透水性コンクリートの配合設計開発。修士論文、アイオワ州立大学、アイオワ州エイムズ、155 ページ。
- ^ Kevern, John; K. Wang; VR Schaefer (2008). 「透水性コンクリート混合物の設計」アイオワ州立大学。
- ^ Mata, Luis Alexander (2008)。透水性コンクリート舗装システムの沈降。博士論文、ノースカロライナ州立大学、ノースカロライナ州ローリー。PCA SN3104 としても入手可能。
- ^ ab 「透水性コンクリートと凍結融解」。コンクリート技術電子ニュースレター。PCA 。 2023年6月1日閲覧。
- ^ Environmental、Oakshire (2021-05-24)。「洪水リスク評価」。Oakshire Environmental 。2021年5月24日閲覧。
- ^ 「Prevention」。Charger Enterprises。2008年8月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年9月30日閲覧。
さらに読む
- 米国環境保護庁研究開発局。「研究のハイライト: 多孔質舗装: 雨水流出の管理」2008 年 10 月 17 日。
外部リンク
- 全米透水性コンクリート舗装協会
- 透水性コンクリート設計リソース
- アメリカコンクリート協会