JP2006321664A - 繊維補強された軽量セメント系硬化体 - Google Patents

Abstract

【課題】 高度の靭性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体を提供すること。
【解決手段】 セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が５０〜５００体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が０．４〜１．５ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする繊維補強された軽量セメント系硬化体である。
【選択図】なし

Description

本発明は、繊維補強された軽量セメント系硬化体に関し、詳しくは、高度の靭性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体に関する。

建造物又は構造物全体の軽量化及び施工性の向上を目的として、セメント系材料に、膨張頁岩等を原料とする軽量粗骨材、シラスバルーン、発泡スチロールビーズ等の軽量細骨材を、単独で又は組み合わせて配合した軽量コンクリートや軽量モルタルが実用化されている。
しかしながら、前記骨材は多孔性であるために脆く、得られる軽量コンクリート等に割れや欠けが発生しやすいという問題があった。また、前記骨材の密度が小さいために、軽量コンクリート等を製造する際の練り混ぜ工程において、前記骨材が浮きやすく、均一な練り混ぜ操作が困難であり、得られる軽量コンクリート等の強度が低下するという問題を有していた。

そこで、軽量コンクリート等に繊維を配合して補強する方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、軽量コンクリートに破砕泡ガラスを含む骨材と繊維を配合したキャスティング・コンパウンドが開示されている。特許文献１によれば、見かけ上、骨材の分散性が改良されて浮きが抑制され、さらに、軽量コンクリートに割れが生じても、配合された繊維がこの割れを架橋することにより、材料としての靭性を向上させることができるとしている。
しかしながら、この骨材は多孔性であることから、水を多量に吸着するため、練り水の管理や、骨材表面を湿潤状態に保持する等の工程管理が煩雑であるという問題がある。また、この骨材を使用するかぎり、材料の軽量化には自ずと限界があった。

特許文献２には、粉末状の珪酸質原料、石灰質原料及びセメントを主原料とし、これらにパラアラミド短繊維を混入させてなる繊維補強した軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）が開示されている。しかしながら、パラアラミド繊維は圧縮により座屈しやすため、強度の向上が十分でなく、またアラミド繊維が高価であるためにＡＬＣの製造コストが高くならざるを得なかった。

このような状況下、土木建築建造物に対する信頼性向上の要求は強く、この要求に対応して、ポリビニルアルコール短繊維を配合して補強した高靭性セメント系複合材料が提案され、実用化されている（非特許文献１参照）。この高靭性セメント系複合材料は、従来のコンクリート構造物と比較して、せん断補強筋等の鉄筋量を低減したり、部材そのものを薄肉化するなどして軽量化を図ることができる。しかしながら、材料そのものの密度は、通常のセメント材料と同じであるため、軽量化には限界があった。

また、特許文献３には、補強筋を有する軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）を型枠で成型する際の補強筋上部の気泡を除去する装置が開示されている。この装置は、ＡＬＣ製造時の気泡除去を効果的に行おうとするものであるが、現場管理が容易でなく、実質的には二次製品の製造において適用される装置である。また、材料内部で発泡生成した気泡が成型体の上部へ移行し、相互に結合して大きくなり、得られるＡＬＣ製品の割れや欠けの原因となることがあった。このために、更に脱泡装置を用いて大きな気泡を除去する必要がある等の問題があった。

特表２００２−５４２１３９号公報 特開平１１−１８０７５７号公報 特開平７−２４１８２７号公報 日本コンクリート工学年次論文集、第２３巻、第１号、２００１年、第７３−７８頁

本発明は、上記の問題を解消した、高度の靭性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体を提供することを課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するために、繊維が配合されたセメント系複合材料に混入される気泡に着目して鋭意検討した結果、予め調製した気泡をセメント系複合材料に特定量混入した後、硬化させることによって、前記課題を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明は、セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が５０〜５００体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が０．４〜１．５ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする繊維補強された軽量セメント系硬化体を提供する。

本発明によれば、高度の靭性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体が提供できる。この軽量セメント系硬化体は、均一で高靭性な特性を有するため、引張又は曲げ等の負荷に対しても優れた耐性を有する。
従来の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、その軽量化に起因して強度が小さく、直ぐに局所化した単純なひび割れが発生して耐力を失い、構造体の破壊へ繋がり易かった。これに対して、本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、軽量であるが、引張又は曲げ応力に対して、多数の微細なひび割れが分散して発生することになり、破壊の局所化を遅らせ、初期のひび割れ発生後も応力が上昇する、いわゆる歪硬化挙動を発揮する。このため、土木建築建造物及びその補修用途に有用である。

本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が５０〜５００体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が０．４〜１．５ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする。

本発明で用いられるセメント系材料としては、セメント、セメントに細骨材等を配合したモルタル材料、セメントに細骨材及び粗骨材等を配合したコンクリート材料等が挙げられる。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント等の水硬性セメント又は石膏、石灰等の気硬性セメント等が挙げられる。これらの中では、普通ポルトランドセメント、高炉セメント等の水硬性セメントが好ましい。
細骨材としては、川砂、海砂、山砂、珪砂、砕砂、ガラス砂、鉄砂、シリカフューム、フライアッシュ、シラスバルーン、その他の人工砂等が挙げられ、粗骨材としては、レキ、砂利、膨張頁岩等の砕石、スラグ、発泡スチロールビーズ等の人工軽量骨材等が挙げられる。

本発明で用いられる繊維としては、耐アルカリガラス繊維、カーボン繊維、ステンレス繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、セルロース系繊維等の再生繊維又は合成樹脂繊維等の有機繊維が挙げられる。これらの中では、軽量化の観点から、有機繊維、特に合成樹脂繊維が好ましい。
合成樹脂繊維としては、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリウレタン繊維等が挙げられる。これらの中では、耐アルカリ性、機械的強度、入手容易性、材料コスト抑制の観点から、ポリオレフィン繊維及びポリビニルアルコール繊維が好ましい。
ポリオレフィン繊維としては、ポリエチレン繊維及び／又はポリプロピレン繊維が特に好ましい。ポリエチレン繊維としては、低密度〜高密度のエチレン単独重合体、プロピレン等のα−オレフィンとエチレンとの共重合体、又はそれらの混合物からなる繊維が挙げられる。また、ポリプロピレン樹脂としては、プロピレン単独重合体、エチレン等のα−オレフィンとプロピレンのブロック共重合体又はランダム共重合体等のプロピレン共重合体、又はそれらの混合物からなる繊維が挙げられる。これらの中では、繊維強度として、ポリエチレンに関しては、引張破断強度が１０００〜３０００Ｎ／ｍｍ²、ポリプロピレンに関しては、引張破断強度が４００〜１５００Ｎ／ｍｍ²のものが好ましい。

本発明において好適に用いられるポリオレフィン繊維は、繊維径が４〜２００μｍ、繊維長が１０〜２０ｍｍ及びアスペクト比が７０〜２０００、特に１００〜１５００であることが好ましい。
アスペクト比が７０未満では、ポリオレフィン自体が非極性材料であることから、セメントとの付着性が不十分となり、硬化後のセメント系複合材料のひび割れ部位における応力伝達が十分になされず、繊維が引き抜けやすく、所望する靭性が得られないおそれがあるので好ましくない。
アスペクト比が２０００を超えると、繊維同士が絡まりやすくなって均一な分散が困難になり、繊維添加量に対応した補強効果が得られないおそれがある。さらに、繊維同士の絡まりによって生じる繊維塊が、硬化後のセメント系複合材料の割れや欠けの起点となり、局所的な応力集中によって、見かけ上の靭性を発揮することができないおそれがあるので好ましくない。
ポリオレフィン繊維の繊維径及び繊維長は、所望のアスペクト比に応じて適宜決定することができるが、繊維径が４μｍ未満では均一な分散が困難となり、２００μｍを超えると、セメント系複合材料中の単位体積当たりの本数が少なくなるために、補強効果が発揮されにくくなるおそれがあるので好ましくない。また、繊維長が１０ｍｍ未満ではセメントとの付着性が不十分となり、補強効果が十分に発揮されないおそれがあり、２０ｍｍを超えると均一な分散が困難になるおそれがあるので好ましくない。

また、本発明において好適に用いられるポリビニルアルコール繊維は、繊維径が１０〜１００μｍ、繊維長が５〜２０ｍｍ及びアスペクト比が４０〜１０００、特に６０〜５００であることが好ましい。
これらの中では、繊維強度として、引張破断強度が６００〜２０００Ｎ／ｍｍ²のものが好ましい。ポリビニルアルコール繊維は、セメント系材料との付着力が他の有機繊維と比較して高いが、アスペクト比が４０未満では付着力が不十分となり、硬化後のセメント系複合材料に所望する靭性を与えることが困難になるおそれがある。
また、アスペクト比が１０００を超えると、繊維同士の絡まりが生じやすくなること及び付着力が強くなり過ぎるために、硬化後のセメント系複合材料のひび割れによる開口変位に対する繊維の追従が不足し、繊維の破断が生じやすくなるおそれがあるので好ましくない。
繊維径及び繊維長に関しては、前記のポリオレフィン繊維と同様に所望のアスペクト比に応じて適宜決定することができるが、繊維径が１０μｍ未満では均一な分散が困難となり、１００μｍを超えると、セメント系複合材料中の単位体積当たりの本数が少なくなるために、補強効果が発揮されにくくなるおそれがあるので好ましくない。また、繊維長が５ｍｍ未満ではセメントとの付着性が不十分となり、補強効果が十分に発揮されないおそれがあり、２０ｍｍを超えると均一な分散が困難になるおそれがあるので好ましくない。

上記の繊維は、それぞれ単独で又は２種以上を併用して配合することができる。
２種以上を併用するときは、前記繊維の種類、繊維径、繊維長又はアスペクト比のいずれかが異なる繊維を用いることが好ましい。例えば、同一種の繊維であって、その繊維径、繊維長又はアスペクト比が異なる繊維を用いる場合と、異種の繊維であって、その繊維径、繊維長又はアスペクト比が同一又は異なる繊維を用いる場合が挙げられる。より具体的には、繊維径の異なる２種のポリエチレン繊維であってもよく、ポリエチレン繊維とポリビニルアルコール繊維の２種であってもよい。
セメント系複合材料に配合される繊維の配合量は、０．２〜５．０体積％、特に０．３〜３．５体積％であることが好ましい。０．２体積％未満では、硬化後のセメント系複合材料において、繊維補強による靭性向上効果が十分に発揮されないおそれがあり、５．０体積％を超えると、配合時の均一な分散が困難になるおそれがあるので好ましくない。

一般的に、補強繊維を同じ体積比で配合する場合、繊維径の小さい繊維は、単位体積当たりの繊維本数が増えることによって、視認できる程度のひび割れに至る前段階の微細なひび割れを架橋することができるが、ひび割れ幅の拡大には追従することができない。一方、繊維径の大きい繊維は、微細なひび割れをくまなく架橋することはできないが、繊維長の絶対値を大きくできることから、ひび割れ幅の拡大に追従することができるため、見かけ上、大きな変形に耐えるセメント系硬化体を形成することができる。
ポリオレフィン繊維は、繊維表面が疎水性で、かつ破断伸度が大きいことから、ひび割れ開口変位に追従しやすく、ひび割れ幅が大幅に拡大したとしても、セメント系硬化体を連結させる機能を有するものとなる。また、ポリビニルアルコール繊維は、繊維表面が親水性で、かつ繊維弾性率が高いため、ひび割れの拡大を抑制する機能を有する。したがって、このように機能が異なる繊維を併用することによって、異なった補強性能を複合して発揮させることが可能となる。

セメント系複合材料には、前記のセメント系材料、繊維等の外に、所望により、膨張剤、空気連行剤（ＡＥ剤）、減水剤、増粘剤、撥水剤等の混和剤を、それぞれ単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
膨張剤は、セメント系複合材料に膨張性を付与するものであり、例えば、日本シーカ株式会社製の商品名：Ｐ−１や太平洋セメント株式会社製の商品名：エキスパン等が挙げられる。
ＡＥ剤は、空気泡の分散性を向上させるものであり、例えば、天然樹脂、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンエーテル等が挙げられる。
減水剤は、流動性を確保するためのものであり、リグニンスルホン酸塩、多価アルコールのスルホン酸塩、アルキルアリルスルホン酸塩等が挙げられる。
増粘剤は、粘度を調整し、分離抵抗性を向上させるためのものであり、一般に水溶性高分子と呼ばれている、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、グアーガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸及びそのナトリウム塩やカリウム塩、及びポリエチレンオキサイド等が挙げられる。
撥水剤は、固まったセメント系複合材料への吸水を防止するものであり、成形体に塗布したり、配合水の一部として用いることもできる。

本発明によるセメント系硬化体は、セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、水、及び所望により配合される混和剤等を練り混ぜしてセメント系複合材料を調製し、これを成形し、養生して硬化させ、密度を０．４〜１．５ｇ／ｃｍ³とすることにより得ることができる。
各成分の練り混ぜ方法及びその手順に特別な制限はないが、セメント系複合材料（スラリー）に気泡を混入する前段階で、均一かつ十分に練り混ぜできる方法が好ましい。例えば、強制二軸ミキサー、パン型ミキサー等の工業的に利用できる一般的なミキサーや、オムニミキサー、ホバートミキサー等の高せん断ミキサー等を用いて練り混ぜすることができる。
練り混ぜ条件は特に制限はなく、また１回当たりの混合量によっても異なるが、一般的には、常温、常圧下で、セメント系材料の練り混ぜを０．５〜２分間、繊維を投入後の練り混ぜを０．５〜２分間行うことが適当である。繊維は、長時間練り混ぜると絡まりやすいため、セメント系材料、混和剤等の練り混ぜ、気泡を混入した後に配合し、練り混ぜすることが好ましい。

セメント系複合材料（スラリー）に気泡を混入する方法としては、プレフォーム法とミキシング法とがあるが、本発明ではプレフォーム法を用いる。プレフォーム法は、予めミキサーでセメント系複合材料（スラリー）を調整し、これとは別に発泡装置を用いて水と起泡剤を混合した液を、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通して空気と混合することによってムース状の緻密な泡（これを単に「気泡」という）を調製する。この気泡を、軽量容器、ホース等を用いてミキサー内のスラリー中に注入して練り混ぜする方法である。
本発明において用いる起泡剤に特に制限はなく、一般的な界面活性剤系又は蛋白質系等の市販のものを使用することができる。好適例としては、アルキルサルフェート系化合物やベタイン系化合物などが挙げられる。さらに、発生した気泡を安定化させるために、気泡安定剤を添加することもできる。気泡安定剤としてはセルロースエーテル系化合物、ウェランガム等のガム系化合物、アルギン酸塩類等の増粘土作用のある水溶性の化合物が挙げられ、その添加量は作業方法、発泡性などを考慮して適宜決定することができる。
気泡の調製に特別な制限はないが、例えば、発泡ノズルとしては、円筒体の内部に、スチールウール、ガラスビーズ、セラミック粒子等の充填物からなる発泡手段を詰め、円筒体の両端を金網等のメッシュ板で押さえた構造を有するものを使用することができる。水、起泡剤、空気の混合物をこの円筒体内に圧入すると、この混合物は円筒体内部の充填物の間隙を通過する間に空気が細かい泡となり、ノズル先端から均一な独立気泡として押し出すことができる。

気泡を導入する際、セメント系複合材料と気泡の比重の差が大きいので、セメント系複合材料と気泡との混合が十分行なうことができるミキサーを用いるのが望ましく、オムニミキサー、グラウトミキサー、ホバートミキサー等の高せん断ミキサーが好適である。しかし、気泡の導入方法を工夫すれば、強制二軸ミキサー、パン型ミキサー等の工業的に使用できる一般的なミキサーも使用可能である。これらのミキサーを用いて、通常１０〜５００ｒｐｍの撹拌速度で１〜１０分間程度練り混ぜして、均一な気泡を含むスラリーを得ることができる。
このようにしてセメント系複合材料（スラリー）中に気泡を混入するが、その気泡の混入率は５０〜５００体積％であり、好ましくは６０〜１００体積％である。

上記で得られた気泡含有セメント系複合材料（スラリー）は、流動性が良好であるので、湿式抄造成形法、押出成形、注型成形法などの方法により、容易に所定形状に成形することができる。
成形後の硬化処理は、自然養生、湿布養生、水中養生、蒸気養生等の一般的な方法で行うことができる。養生の条件に特に制限はないが、通常、湿布養生、水中養生の場合は、１０〜３０℃で１０〜３０日、蒸気養生の場合は、４０〜１００℃で２〜２４時間保持する。
その後、気中環境下に放置して養生・乾燥させるか、又は熱風乾燥機等を用いて、８０〜１１０℃で１０〜３０時間程度乾燥させることにより、所望のセメント系硬化体を得ることができる。
本発明の繊維補強セメント系硬化体の密度は、０．４〜１．５ｇ／ｃｍ³であり、好ましくは０．４〜１．０ｇ／ｃｍ³、さらに好ましくは０．４５〜０．８０ｇ／ｃｍ³である。この密度は、セメント系複合材料に混入される気泡の混入率によって適宜調整することができる。

従来の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、圧縮には強いが、その軽量化に起因して引張又は曲げには弱いため、引張又は曲げ応力を受けると、直ぐに局所化した単純なひび割れが発生し、これが肥大すると、耐力を失って構造体の破壊へと繋がり易かったため、その用途が限定されていた。
これに対して、本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、軽量であるが高度の靭性を有し、施工性も優れている。特に引張又は曲げ応力に対して、多数の微細なひび割れが分散して発生することになり、破壊の局所化を遅らせ、初期のひび割れ発生後も応力が上昇する、いわゆる歪硬化挙動を発揮する。すなわち、初期のひび割れ発生時の変位に対して数倍以上の変位を受けた場合においても耐力を喪失せず、初期のひび割れ発生までの破壊エネルギーに対して、終局の破壊に至るまでの破壊エネルギーが数十倍以上となるような特性を有する。また、ひび割れが微細であるため、水等の腐食成分の浸透を防ぐことができる。
このため、本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、新設の土木建築建造物のみならず、既設構造部材の補修用途にも有用である。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これら実施例によって、本発明はなんら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例における物性の測定方法及び評価方法は、以下のとおりである。

［繊維のアスペクト比］
予め、温度２０℃、相対湿度６５％の雰囲気下で、２４時間、繊維を放置した後に、２０本の短繊維について、直径（Ｄ）及び長さ（Ｌ）を顕微鏡観察によって実測し、それぞれの平均値（平均直径Ｄａ及び平均長さＬａ）を求め、ＬａをＤａで除した値を、アスペクト比とした。なお、異型断面の繊維においては、顕微鏡観察により断面積を測定し、同じ断面積となる真円の直径をもって繊維系とした。
［モルタルフロー値（ｍｍ）］
ＪＩＳ Ｒ−５２０１に準拠して、１５打における練り上がり直後のモルタルフロー値を測定した。
［セメント系複合材料中の気泡の混入率(体積％)］
セメント系複合材料１ｍ³における各成分（水を含む）の質量（ｋｇ）をそれぞれの密度（ｋｇ／ｍ³）で除した値の総和を、気泡を混入しない場合の繊維補強セメント系複合材料の単位体積（Ｖ₀：ｍ³）とし、（１−Ｖ₀）×１００で表される数値を、気泡の混入率とした。

［セメント系硬化体の密度（ｇ／ｃｍ³）］
縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、高さ４０ｃｍの繊維補強セメント系複合材料を脱型後、２０℃の環境下で、材齢２１日まで湿布養生した後、１００℃の熱風乾燥機で２４時間乾燥した。得られた成形体の寸法と質量を実測し、質量を実体積で除した値を密度とした。
［セメント系硬化体の曲げ破壊試験］
得られた繊維補強セメント系硬化体を用い、ＪＣＩ−ＳＦ４に準拠して、３等分点曲げ試験を実施した。
曲げ破壊挙動に関し、曲げたわみに対する荷重をプロットして荷重−たわみ曲線を得た。硬化体の初期ひび割れ荷重とそのときのたわみ、及び最大荷重とそのときのたわみをそれぞれ測定した。
［セメント系硬化体の圧縮破壊試験］
直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍの円柱状の繊維補強セメント系複合材料を脱型後、２０℃の環境下で、材齢２１日まで湿布養生した後、１００℃の熱風乾燥機で２４時間乾燥した。得られた成形体を用い、ＪＩＳ−Ｒ５２０１に準拠して、圧縮破壊試験を実施した。

実施例１〜６及び比較例１〜５
２０Ｌ容量のホバートミキサーを用いて、普通ポルトランドセメント、珪砂７号（細骨材）を３０秒間ドライ混合した後、水、減水剤（ポリカルボン酸エーテル系）を添加し、６０秒間練り混ぜしてセメント系複合材料（スラリー）を調製した。
スチールウールを詰めた円筒体を内蔵した発泡ノズルに、水と市販のアルキルサルフェート系化合物（起泡剤）の混合物を通過させて空気と混合し、ムース状の緻密な気泡（プレフォーム）を調製した。得られた気泡をポリビーカーにて計量し、これを前記スラリーに所定量投入して混入し、気泡を含むスラリーを調製した。その後、繊維を所定量投入して６０秒間練り混ぜを行い、繊維を含むセメント系複合材料（スラリー）を製造した。
得られたスラリーを所定の型枠へ流し込んでラップで覆い、２０℃の環境下にて３日間の初期養生を行った後に脱型し、その後さらに２０℃の環境下にて湿布養生を実施して、セメント系硬化体を得た。
表１及び２に、各例における配合割合、物性の測定結果及び評価結果を示す。

なお、表１における繊維は、以下のとおりである。
ＰＥ：ポリエチレン繊維（引張破断強度：２６００Ｎ／ｍｍ²、Ｄａ：０．０１２ｍｍ、Ｌａ：１２ｍｍ、アスペクト比：１０００）
ＰＰ：ポリプロピレン繊維（引張破断強度：５５０Ｎ／ｍｍ²、真円換算Ｄａ：０．１ｍｍ、Ｌａ：１２ｍｍ、アスペクト比：１１３）
ＰＶＡ−１：ポリビニルアルコール繊維（引張破断強度：１６００Ｎ／ｍｍ²、Ｄａ：０．０４ｍｍ、Ｌａ：１２ｍｍ、アスペクト比：３００）
ＰＶＡ−２：ポリビニルアルコール繊維（引張破断強度：１１００Ｎ／ｍｍ²、Ｄａ：０．２ｍｍ、Ｌａ：６ｍｍ、アスペクト比：３０）

表２において、比較例１の繊維を含有しない硬化体は、曲げ破壊時において初期ひび割れ後に応力低下する脆性な挙動を示す。これに対して、実施例１〜６の硬化体は、初期ひび割れ後に、初期ひび割れ時の応力と同等以上の応力を示し、かつ初期ひび割れ時の変位の数倍〜数十倍の大きな変位を受けても破壊しない、非常に靭性の高い硬化体であることが分かる。
このように、セメント系複合材料に、予め調製された気泡を混入することにより、微細な気泡を均一に含有させることができ、この気泡を含有したセメント系複合材料を硬化させることによって、高度の靭性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体（軽量モルタル）とすることができることが分かる。これと同様にして、細骨材及び粗骨材を配合した繊維補強軽量コンクリートを得ることができる。

本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、高度の靭性を有し、施工性も優れている。このため、例えば、軟弱地盤を補強するための補強土、埋め戻し材、地下構造やトンネル等における壁材や覆工材を施工する際の充填材、橋桁や橋梁床版等の橋梁上部構造用部材として極めて有用であり、既設構造部材の補修用途にも適用することができる。

Claims (7)

1. セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が５０〜５００体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が０．４〜１．５ｇ／ｃｍ³であることを特徴とする繊維補強された軽量セメント系硬化体。
2. 繊維が、ポリオレフィン繊維及び／又はポリビニルアルコール繊維である請求項１に記載の軽量セメント系硬化体。
3. ポリオレフィン繊維が、ポリエチレン繊維及び／又はポリプロピレン繊維である請求項２に記載の軽量セメント系硬化体。
4. 繊維が、繊維径４〜２００μｍ、繊維長１０〜２０ｍｍ及びアスペクト比７０〜２０００のポリオレフィン繊維である請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量セメント系硬化体。
5. 繊維が、繊維径１０〜１００μｍ、繊維長５〜２０ｍｍ及びアスペクト比４０〜１０００のポリビニルアルコール繊維である請求項１又は２に記載の軽量セメント系硬化体。
6. 繊維径、繊維長又はアスペクト比のいずれかが異なる少なくとも２種の繊維が配合されてなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の軽量セメント系硬化体。
7. 繊維の配合量が０．２〜５．０体積％である請求項１〜６のいずれか１項に記載の軽量セメント系硬化体。