JP2010516611A

JP2010516611A - 新型コンクリート混合物

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Publication number: JP2010516611A
Application number: JP2009546842A
Authority: JP
Inventors: バトージャン−フランソワ; ブルールムルー; フォノロサフィリップ
Original assignee: ラファルジュ
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2010-05-20
Also published as: JP2014139136A; PT2121537T; KR20090103920A; EP1958926A1; PL2121537T3; RU2009131696A; AU2008208628B2; CA2675945C; BRPI0806782A2; EP2121537B1; CN101578244A; US20100043673A1; AU2008208628A1; WO2008090481A3; ES2825053T3; CA2675945A1; CN104829194A; BRPI0806782B1; JP2014139135A; CN103922673A

Abstract

本発明は、ポルトランドセメント１００重量部、Ｄ１０〜Ｄ９０が０．０６３〜５ｍｍである単粒度を有する砂又は最も細かい細砂のＤ１０〜Ｄ９０が０．０６３〜１ｍｍ、最も粗い粗砂のＤ１０〜Ｄ９０が１〜４ｍｍである、砂の混合物（好ましくは２種の砂）５０〜２００重量部、１５μｍ未満の平均粒径を有する実質的に非ポゾラン材料である粒子状物質１０〜５０重量部、高性能減水剤０．１〜１０重量部、及び水１０〜３０重量部を含み、実質的にシリカフュームがない、１００Ｍｐａ以上の２８日圧縮強度を有するコンクリートを提供する。

Description

本発明は、新型コンクリート混合物及びそれらの使用法に関するものである。

シリカフュームは、セメント混和剤として１９８０年代から知られている。それ以後、その使用範囲は増加しており、今では高性能コンクリート（ＨＰＣ）や、近代工法における使用に適した圧縮強度などの属性が確保されるのであれば、特に超高性能コンクリート（ＵＨＰＣ）の製造において不可欠な材料であると一般的に考えられている。高性能コンクリートは、一般的に５０〜１００Ｍｐａの２８日圧縮強度を有している。超高性能コンクリートは、一般的に１００Ｍｐａ以上の２８日圧縮強度、及び、一般的に１２０Ｍｐａ以上の圧縮強度を有している。ミクロシリカ（ｍｉｃｒｏ−ｓｉｌｉｃａ）としても知られているシリカフュームは、シリコン又はフェロシリコン合金の製造時の副生成物である。その主成分は、アモルファス二酸化ケイ素である。個々の粒子は、一般的に約５〜１０ｎｍの直径を有している。個々の粒子は、０．１〜ｌμｍの塊を形成するように塊になっており、且つ、集まって２０〜３０μｍの集合体を形成している。シリカフュームは、一般的に１０〜３０ｍ^２／ｇのＢＥＴ比表面積を有している。それは反応性ポゾラン材料として知られている。

ポゾランは、アーノルドによって出版された『リアのセメントとコンクリートの化学的性質』の第４版に、水酸化カルシウム（石灰）又は（ポルトランドセメントクリンカーといった）水酸化カルシウムを放出可能な材料と混ぜ合わせると、水の中で固まる、天然の又は人工の無機の材料として記載される。ポゾランは、一般的に、シリカ質、又は、シリカ質及びアルミニウムの材料であり、単独では、ほとんどセメント質の意義を有しないが、水分存在下では、水酸化カルシウムと室温で化学的に反応してセメント質の性質を有する化合物を生じることが可能である。

それ故に、シリカフュームは、それを含むコンクリート混合物の凝結工程において積極的な役割を担うとともに、存在している各種の粒子状物質材料と結合するセメント質の化合物の形成過程で積極的に関与し、結果として生じるコンクリートの強度に寄与すると考えられている。ＷＯ２００５／０７７８５７には、異なる粒度分布の焼成ボーキサイト砂と、規定の比表面積値（１０ｍ^２／ｇ以上）及び形状指数（少なくとも０．３。ここで形状指数とは、電界効果を利用した走査電子顕微鏡法で測定された、粒子長さに対する粒子厚さの比）を有する超微細炭酸カルシウムがコンクリートの白さを向上させるために加えられたシリカフュームと、の混合物含む超高性能コンクリートが記載されている。炭酸カルシウムの超微粒子の平均直径は約７０ｎｍである。

ＷＯ２００６／１３４０８０Ａｌには、改良特性を有する漆喰、化粧漆喰、下塗りセメント、モルタル及びコンクリートといった建設材料の製造過程における炭酸カルシウム粒子の使用が記載されている。記載された改良特性は、優れた吸音特性及び高い摩耗耐久性を含むが、圧縮抵抗を含まない。

本発明は、コンクリート中の全てのポゾランシリカフュームを、好ましい特性を維持した非ポゾラン材料及びその化合物に、実質的に置換しようとするものである。かかる特性は圧縮強度を含む。本発明は、例えば、シリカフュームがないにも拘わらず十分な圧縮抵抗を有する、高性能コンクリート、特に超高性能コンクリートを提供しようとするものである。本発明はまた、硬化時間がより短いコンクリートを提供することを目指している。

それ故、本発明は、ポルトランドセメント１００重量部、Ｄ１０〜Ｄ９０（ａＤ１０ｔｏＤ９０）が０．０６３〜５ｍｍである単粒度を有する砂又は最も細かい細砂のＤ１０〜Ｄ９０が０．０６３〜１ｍｍ、最も粗い粗砂のＤ１０〜Ｄ９０が１〜４ｍｍである、砂の混合物（２種の砂が好ましい）５０〜２００重量部（８０〜１７０が好ましく、１００〜１５０がより好ましい）、１５μｍ未満の平均粒径を有する実質的に非ポゾラン材料である粒子状物質１０〜８０重量部（１０〜５０が好ましい、例えば２０〜４０）、高性能減水剤０．１〜１０重量部、及び水１０〜３０重量部を含み、実質的にシリカフュームがない、１００Ｍｐａ以上の２８日圧縮強度を有するコンクリートを提供する。

１００Ｍｐａの圧縮強度は、一般的に、熱硬化の有無にかかわらず獲得される。熱硬化は、より大きな強度を生み出すには好ましい。圧縮強度は、１２０Ｍｐａ以上が好ましく、１５０Ｍｐａ以上がより好ましい。砂は一般的に、ケイ砂又は石灰石砂、焼成ボーキサイト又は冶金残留物の粒子状物質である。細砂は、挽いて粉末にした硬く密度が高い鉱物材料、例えば挽いて粉末にしたビトリファイドスラグを含んでもよい。砂の混合物は、最も細かい細砂のＤ１０〜Ｄ９０が０．０６３〜１ｍｍ、最も粗い粗砂のＤ１０〜Ｄ９０が１〜２ｍｍである、砂の混合物（２種の砂が好ましい）を含むのが好ましい。

本発明によるコンクリートは、自己充填コンクリートであることが好ましい。ビカー硬化時間は、２〜１６時間、例えば、４〜８時間であるのが好ましい。ＨＰＣ及びＵＨＰＣは、その高いセメント量に起因して凝結において一般的に高い収縮量を示す。総収縮量は、水の添加の前に、一般的に２分の１〜８分の１、好ましくは３分の１〜５分の１、例えば４分の１のクイックライム、生石灰又は酸化カルシウムを混合物に含有させることによって減少させることが可能である。

実質的な非ポゾラン材料（以下、非ポゾランという）は、１０μｍ未満、例えば８μｍ未満、好ましくは５μｍ未満、例えば１〜４μｍの平均粒径を有するのが好ましい。平均粒径は、一般的に０．１μｍ以上である。

非ポゾランは、粒子状の炭酸カルシウムを含む材料（例えば、粉砕石灰石又は沈殿炭酸カルシウムといった粒子状の炭酸カルシウム）でよい。それは、粉砕炭酸カルシウムであるのが好ましい。粉砕炭酸カルシウムは、例えば、デューカル（Ｒ）１でよい。

非ポゾランは、粉砕石英、例えばフランスＳｉｆｒａｃｏ社から入手できる、実質的に非ポゾランシリカ充填剤であるＣ８００でよい。

非ポゾランの好ましいＢＥＴ比表面積（既知の方法によって決定される）は、例えば粉砕炭酸カルシウム又は石英では、２〜１０ｍ^２／ｇであり、８ｍ^２／ｇ未満が一般的であり、例えば４〜７ｍ^２／ｇであり、６ｍ^２／ｇ未満が好ましい。

沈殿炭酸カルシウム（ＰＣＣ）もまた実質的に非ポゾラン材料である。

ＰＣＣは、種々の粒径及び結晶形態（例えば、菱面体晶、針状又は偏三角面体であるカルサイト又はアラゴナイト）のものが入手可能である。例えば、１μｍ以上の粒径を有し、偏三角面体状のＰＣＣを用いることが好ましい（例えば、１．４〜３μｍの平均粒径を有し且つ偏三角面体である、ＳｐｅｃｉａｌｔｙＭｉｎｅｒａｌｓＩｎｃ（ＳＭＩ）から入手可能な中位のＰＣＣなど）。

１μｍ未満、例えば０．３〜０．７μｍの粒径を有するＰＣＣを用いることも可能である（０．３〜０．７μｍの平均粒径を有する細粒ＰＣＣはＳｏｌｖａｙ社から入手可能である）。

例えば０．０７μｍ未満の粒径を有する超微粒ＰＣＣ（ナノＰＣＣと呼ばれることもある）を用いることも可能である。超微粒ＰＣＣでは、個々の（第１の）粒子は、約２０ｎｍの粒径を有している。個々の粒子は、約０．１〜ｌμｍの（第２の）サイズを有する塊を形成するように塊になっている。塊それら自身が、１μｍ以上の（第３の）サイズを有する集合体を形成している。

例えば０．０７μｍ未満の粒径を有する超微粒ＰＣＣを用いるときは、形状指数が、０．３未満が好ましく、０．２未満が好ましく、例えば０．２〜０．１の、針状又は偏三角面体が好ましい。一般的に２００〜３５０ｎｍの平均粒径を有し、６〜１０ｍ^２／ｇの比表面積を有する針状アラゴナイト又は偏三角面体カルサイト（例えば、Ｓｏｌｖａｙ社から入手可能なＳｏｃａｌ製品）が好ましい例である。非ポゾラン又は非ポゾランの混合物は、例えば、粉砕石灰石、粉砕石英若しくは沈殿炭酸カルシウム又はそれらの混合物を用いることが可能である。

本発明によるコンクリートは、非ポゾランの代わりにシリカフュームを含む同様のコンクリートと比較して、硬化時間が短い。本発明によるコンクリートは、一般的に、例えば、金属及び／又は有機繊維及び／又は後述する他の強化要素といった強化手段と共に用いられる。

本発明の配合は、金属及び／又は有機繊維を含むのが好ましい。繊維量は、一般的に凝結コンクリートの体積に対して０．５〜８％である。最終凝結コンクリートの体積によって表される金属繊維の量は、４％未満が一般的であり、例えば０．５〜３．５％であり、約２％が好ましい。同じ基準によって表される有機繊維の量は、１〜８％が一般的であり、２〜５％が好ましい。かかる繊維を含む場合、本発明によるコンクリートは、超高性能コンクリートであるのが好ましい。かかるコンクリートは１２０Ｍｐａ以上の、例えば１４０Ｍｐａ以上の圧縮強度を有しているのが好ましい。金属繊維は一般的に高強度鋼繊維、アモルファス鋼繊維又はステンレス鋼繊維といった鋼繊維から選択される。必要に応じて、鋼繊維は、銅、亜鉛、ニッケル（又はそれらの合金）といった非鉄金属でコーティングされてもよい。金属繊維の個々の長さ（ｌ）は、一般的に少なくとも２ｍｍであり、１０〜３０ｍｍが好ましい。ｌ／ｄ比（ｄは繊維の直径）は、１０〜３００が一般的であり、３０〜３００が好ましく、３０〜１００がより好ましい。

縮れ、波形又は両端がかぎ状といった様々な形状を有する繊維を用いることが可能である。繊維の粗さは様々でよく、及び／又は、様々な横断面の繊維を用いてもよい。繊維は、捻れたアセンブリを形成するためにいくつかの金属線の編み、又は、より合わせを含む適切な方法によって得ることができる。

繊維と基材との結合は、いくつかの手段によって促進され、単独で又は組み合わせて用いられる。セメント質の基材における金属繊維の結合は、繊維の表面処理によって促進される。この繊維処理は、次の１つ又はそれ以上の工程によって実施される。繊維エッチング、又は、特に析出シリカ又は金属リン酸塩による繊維への無機化合物の沈着。エッチングは、例えば、その後に中和反応が続く、繊維の酸との接触によって実施される。

シリカは、シラン、シリコネート又はシリカゾルといったケイ素化合物を有する繊維と接触することで堆積される。その結果、シリカ又はリン酸塩は実質的にコンクリートマトリクス中の金属繊維の表面に閉じ込められており、マトリクス中に均一に分散していないと考えられている。リン酸塩処理は有名であり、例えばＥｙｒｏｌｌｅｓから出版された、Ｇ．ＬＯＲｌＮによる著作『金属のリン酸塩処理』（１９７３）に記載されている。一般的に、金属リン酸塩は、金属リン酸塩の水溶液に、好ましくはリン酸マンガン又はリン酸亜鉛を含む水溶液に前もって酸洗された金属繊維を導入すること、及び、その後繊維を回収するための水溶液のフィルタリングを含むリン酸塩処理工程を用いることで堆積する。次に、繊維は洗われて中和され且つ再び洗われる。通常のリン酸塩処理工程とは異なり、得られた繊維は、グリース型の仕上げを受ける必要はないが、防食保護を与え又はセメント質媒体による処理をより容易にするために、必要に応じて混和剤を添加してもよい。リン酸塩処理もまた、金属リン酸塩溶液を繊維にコーティングし又は吹き付けることによって実施される。

本発明の配合に金属繊維が存在するときは、繊維の沈降に起因する繊維分布の均一性の不足を抑え又は少なくするために粘度変性剤（例えば、ＣＰＫｅｌｃｏ社製のアニオン性多糖であるＫｅｌｃｏ−Ｃｒｅｔｅ）を用いるのが好ましい。

有機繊維は、ポリビニルアルコール繊維（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル繊維（ＰＡＮ）、ポリエチレン繊維（ＰＥ）、高密度ポリエチレン繊維（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）、単一又は重合体、ポリアミド又はポリイミド繊維を含む。これらの繊維の混合物もまた用いることができる。本発明で用いられる有機強化用繊維は、高弾性反応性繊維、低弾性無反応性繊維及び反応性繊維に分類されている。付随の請求項を含む本明細書で用いられる「係数」という言葉は、ヤング係数（弾性係数）を示す。

金属及び有機繊維の混合物も用いることが可能である。種々の性質及び／又は長さの繊維を含む「ハイブリッド」混合物は、要求性能に適合する機械的性質が得られる。

有機繊維の存在は、熱又は火に対するコンクリートの性質を改良することを可能とする。有機繊維の融解は、コンクリートが高温に曝されたときに、加圧水蒸気や高圧水が抜け出すことができる経路を作り出すことを可能とする。

有機繊維は、モノストランド又はマルチストランドとして存在してもよい。モノストランド又はマルチストランドの直径は、１０μｍ〜８００μｍが好ましい。有機繊維は、織物構造若しくは不織布構造の形、又は、異なる繊維を含むハイブリッドストランドの形でも用いることが可能である。

個々の有機繊維の長さは、５ｍｍ〜４０ｍｍが好ましく、６〜１２ｍｍがより好ましい。有機繊維は、ポリビニルアルコール繊維が好ましい。

用いられる有機繊維の最適量は、一般的に、繊維形状、化学的性質及び固有の機械的性質（例えば、弾性係数、流動限界、機械的強度）による。

ｄが繊維径及びｌが長さであるｌ／ｄ比は、一般的に１０〜３００、好ましくは３０〜９０である。

様々な特性を有する繊維の混合物の使用は、それらを含むコンクリートの特性の変更を可能とする。

高分子繊維のコンクリートマトリクスへの付着は、単独又は組み合わせて用いられる様々な方法で促進される。付着力は、反応性繊維を用いることによって促進される。付着力は、例えば養生といったコンクリートの熱処理によって改善される。付着力はまた、繊維の表面処理によって促進される。砂の粒度Ｄに対する繊維の平均長さＬの比Ｒは、特に砂の最大粒径が１ｍｍのときは、一般的には少なくとも５である。

本発明のコンクリート中のセメントは、一般的にシリカフュームをほとんど含まない灰色又は白色セメントであるので、コンクリートは実質的にシリカフュームがない。適したセメントは、リアのセメントとコンクリートの化学的性質に記載されているシリカフュームが含まれていないポルトランドセメントである。ポルトランドセメントは、スラグ、ポゾラン、フライアッシュ、焼頁岩、石灰石及びセメント混合物（シリカフュームをほとんど含まないセメント混合物）を含む。本発明に用いるのに好ましいセメントは、ＣＥＭ１（一般的にはＰＭＳ）である。白色セメントは、建築材料の製造、並びに、材料の外観が重要となる家具及び彫像といった成形品に好まれる。灰色の外観を与えるシリカフュームがないこと（シリカフュームは白色又は灰色）及び白色非ポゾランの使用は、見た目のよい材料の製造を可能にする。上記建築材料は、外観の白さを損なわないガラス又はプラスティック繊維を含むことが可能である。

色及び外観が重要ではない構造物に適用する場合、金属繊維及び例えば灰色セメントを用いることができる。セメント代用土、特にポゾラン材料を用いるなら、本発明による配合の水／セメント重量比を変化させてもよい。上記比は、セメント及びポゾランの付加重量に対する水の量の重量比として定義づけられる。約８〜２５％が一般的であり、１３〜２５％が好ましい。水／セメント比は、例えば、減水剤及び／又は高性能減水剤を用いることで調整可能である。『ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ』（Ｖ．Ｓ．Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ著、ノイズ出版、１９８４）のコンクリート混和剤ハンドブックの中では、減水剤は、一般的に１０〜１５％で、ワーカビリティーを付与するためのコンクリートの練り混ぜ水の量を減らす混和剤と定義されている。減水剤は、例えば、リグノスルホン酸、ヒドロキシカルボン酸、炭水化物、並びに、例えばグリセロール、ポリビニルアルコール、ｓｏｄｉｕｍａｌｕｍｉｎｏ−ｍｅｔｈｙｌ−ｓｉｌｉｃｏｎａｔｅ、スルファニル酸及びカゼインといった他の特殊な有機化合物を含む。

高性能減水剤は、標準的な減水剤とは化学的に異なる新しい減水剤に属し、且つ、水分の含有量を約３０％減らすことが可能である。高性能減水剤は、硫酸ナフタレンホルムアルデヒド縮合物（ＳＮＦ）（一般的にはナトリウム塩）、又は硫酸メラミンホルムアルデヒド縮合物（ＳＭＦ）、変性リグノスルホン酸塩（ＭＬＳ）、その他、大きく４つの部類に分けられてきた。より最近の高性能減水剤は、ポリアクリル酸塩といったポリカルボン酸化合物を含んでいる。高性能減水剤は、新世代の高性能減水剤、例えばグラフト鎖としてポリエチレングリコールを含み、ポリカルボン酸エーテルといった主鎖にカルボン酸機能を有する共重合体であることが好ましい。

ポリカルボン酸塩ポリスルホンナトリウム及びポリアクリル酸塩ナトリウムもまた用いることができる。

要求される高性能減水剤の量は、一般的にはセメントの反応性による。反応性が低いほど要求される高性能減水剤の量は少なくなり、総アルカリ量を減らすためには、ナトリウム塩よりむしろ高性能減水剤をカルシウムとして用いるのがよい。

他の添加剤、例えば、消泡剤（例えばポリジメチルシロキサン）を本発明による配合に加えてもよい。これらもまた、溶体状、個体状又は好ましくは樹脂状、油状又は乳液状、好ましくは水状のシリコーンを含む。特に適しているのは、構成成分（ＲＳｉＯ０．５）及び（Ｒ２ＳｉＯ）を含むシリコーンである。

これらの化学では、同じでも異なってもよいＲ基は、水素又は１〜８炭素原子を有するアルキル基やメチル基が好ましい。

構成成分の数は、３０〜１２０が好ましい。配合におけるこのような添加剤の量は、一般的にはセメント重量に対し最大でも５分の１である。

コンクリートは、固形成分と水との混合、成形（モールディング、鋳造、射出、ポンピング、押し出し成形、カレンダ加工）、及び、その後の硬化を含む既知の方法によって、準備される。それらもまた、少なくとも１２０Ｍｐａの圧縮強度Ｒｃを示すことができる。

セメント配合は、異方性形状及び最大でも１ｍｍ、好ましくは最大でも５００μｍの平均サイズを有する補強材を含んでもよい。補強材は、一般的にプレートレット形状を有している。

補強材の量は、砂及び非ポゾランの体積に対し、２．５〜３５体積％が好ましく、５〜２５体積％が一般的である。

補強材の大きさは、それらの最大寸法の平均サイズである。

補強材は、天然物又は合成製品でもよい。

プレートレットとしての補強材は、マイカプレートレット、タルクプレートレット、ケイ酸塩混合物プレートレット（粘土）、バーミキュライトプレートレット、アルミナプレートレットの中で選択可能である。

本発明のコンクリート混合物では、補強材を混ぜたものを用いることが可能である。

補強材は、表面に、ポリビニルアルコール、シラン、シリコネート、シロキサン樹脂又はポリオルガノシロキサン又は（ｉ）３〜２２の炭素原子を含む、カルボン酸の少なくとも１つ、（ｉｉ）２〜２５の炭素原子を含む、多官能性芳香族化合物又は脂肪族アミン又は置換アミンの少なくとも１つ、及び（ｉｉｉ）例えばＥＰ−Ａ−０３７２８０４に記載されるように、少なくとも、亜鉛、アルミニウム、チタニウム、銅、クロム、鉄、ジルコニウム及び鉛から選択された金属を含む、水溶性の金属錯体である架橋剤の反応生成物から選択された材料を含むポリマー有機被膜を含んでもよい。

塗り厚は、０．０１〜１０μｍが一般的であり、０．１〜１μｍが好ましい。ラテックスは、スチレンブタジエンラテックス、アクリルラテックス、スチレンアクリルラテックス、メタクリル酸ラテックス、カルボン酸塩及びホスホン酸塩ラテックスを含む。カルシウム錯化機能を有するラテックスが好ましい。

ポリマー有機被膜は、流動床において補強材を処理することによって、又は、上で定義した化合物のうちの１つの存在下でＦＯＲＢＥＲＧタイプのミキサーを用いることによって得ることができる。化合物は、Ｈ２４０ポリオルガノシロキサン、Ｒｈｏｄｏｒｓｉｌ８７８、８６５及び１８３０ＰＸシロキサン樹脂、４０３／６０／ＷＳ及びＷＢＬＳ１４Ｍａｎａｌｏｘ、ＲＨＯＤＩＡＣｈｉｍｉｅによって市販されているもの全て、カリウムシリコネートを含むのが好ましい。

かかる処理は、天然物である補強材には好ましい。本発明によるコンクリートを用意するために、構成物質及び強化用繊維が含まれるときは、それらが水と混ぜられる。例えば、以下の練り混ぜ順を採用してもよい。

マトリクスの粉状構成物質の練り混ぜ（例えば２分間）。水及び混合剤の一部分、例えば半分の導入。練り混ぜ（例えば１分間）。混合剤の残りの一部分の導入。練り混ぜ（例えば３分間）。強化用繊維及び付加的な構成物質の導入。練り混ぜ（例えば２分間）。

コンクリートは、機械的性質を改善するために熱硬化を受けてもよい。養生は、一般的に室温（例えば、２０〜９０℃）で行われ、６０〜９０℃が好ましい。硬化温度は、大気圧での水の沸点未満である必要がある。硬化温度は、一般に１００℃未満である。高圧で養生を行う高圧蒸気殺菌法は、より高い硬化温度を適用を可能にする。硬化時間は、例えば、６時間から４日でよく、約２日が好ましい。養生は、凝結後、一般的には、凝結開始から少なくとも１日経った後、好ましくは２０℃で２日から約７日齢のコンクリートに対して開始される。

養生は、乾燥若しくは湿潤状態で、又は、例えば、湿潤環境での２４時間の養生に続いて乾燥環境での２４時間養生というように、両方の環境が交替に起こるサイクルで行われる。

コンクリート混合物に石英粉末を含有することは、コンクリートが高温で養生されたときに有利である。

本発明によるコンクリートに関連して用いられる補強手段には、次のようなものがある。

コンクリートは、結合ワイヤー又は結合緊張材によってプレテンショニングされ、又は、単一非結合緊張材によって又はワイヤーの集合体若しくは緊張材を含むケーブルによって又はシース若しくは棒によってポストテンショニングされる。

プレテンション方式であろうとポストテンション方式であろうと、プレストレスは、本発明によるコンクリートで作られた製品に特に適している。

金属プレストレスケーブルは、コンクリート構造要素の寸法を最適化させない引張強度を含むマトリクスの下側引張強度として、十分に利用されない非常に高い引張強度を有している。

繊維を含む強化手段は、単独で又は組み合わせて用いることができると考えられている。

この機械的強度の高まりにより得られた体積の減少は、プレハブ部品の製造を可能にする。その結果、その軽さ故に容易に輸送可能な長スパンコンクリート要素を有することも可能である。これは特にポストテンションの使用が広く行われる巨大構造物の構造によく適している。この種の構造の場合は、工場の継続時間及び組立に関して特に有益な節約をもたらす。

加えて、熱硬化の場合、プレテンション又はポストテンションを用いると、収縮量が著しく減少する。それらもまた、少なくとも１５０Ｍｐａの圧縮強度Ｒｃを有している。

本発明によるコンクリートの構成材を混合する際、セメント以外の粒子状物質材料は、予混合乾燥粉末として、又は、薄い若しくは濃い水性懸濁液として導入してもよい。本発明によるコンクリート中の実質的に非ポゾラン材料である粒子状物質は、コンクリートの至るところに実質的に均一に分散するのが好ましい。本発明によるコンクリートは、（ａ）実質的にボーキサイトを含まず、セメントの重量に対して、例えば５重量％未満、例えば２％重量未満、１重量％未満がより好ましく、０．５重量％未満が最も好ましい。

特別の定めのない限り、付随の請求項を含む本明細書では、圧縮強度値は、２０℃で２８間湿潤養生した後、直径７ｃｍ、高さ１４ｃｍの円柱供試体で測定される。

曲げ強度は、ＩＢＥＲＴＥＳＴＵＭＩＢＣＯ−３００級装置によって、４点支持曲げ方式で、計量用の７×７×２８又は４×４×１６ｃｍの角柱形状供試体で測定される。

「実質的にシリカフュームがない」という表現は、セメントの重量に対して、５重量％未満、例えば２重量％未満、より好ましくは１重量％未満、最も好ましくは０．５重量％未満含むことを意味する。

パーセンテージは、特別の定めのない限り、重量％である。

材料の表面積は、吸着気体として窒素を用いるベッカムコールターＳＡ３１００装置を使用したＢＥＴ法によって計測する。

スランプ値（通常２０である約１秒おきに衝撃を伴う動的な、又は、衝撃を伴わない静的なスランプ値）は、約１２ｍｍの落下を伴って、円形衝撃台（直径３００ｍｍ、厚さ５．９９ｍｍ、重量約４．１ｋｇ）上で測定される。試料は、ＡＳＴＭＣ２３０に準じて、高さ５０ｍｍ、上面直径７０ｍｍ、底部直径１００ｍｍの扁平な円錐型枠を用いて用意される。静的なスランプ値（衝撃の前の又は衝撃なしのスランプ値）は、脱型後に試料が動かなくなった後、測定される。例えば非ポゾラン粒子状物質、例えば炭酸カルシウムといった微粒子の平均粒径及び分布は、次のように操作されるＭａｌｖｅｒｎＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００を用いたレーザー粒度分布によって、水分散液中で測定される。背景雑音は、逓減指数曲線が得られることを立証するために少なくとも８０％のレーザー出力で測定される。

試料は、１０〜２０％の掩蔽、ポンプ速度２０００ｒｐｍ、攪拌速度８００ｒｐｍを作り出す凝縮（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を用いて、超音波攪拌を伴わない３０秒間の計測により測定され、同じ試料が超音波攪拌で次のパラメーターを用いて測定される。（ａ）初めは、ポンプ速度２５００ｒｐｍ、攪拌速度１０００ｒｐｍ、超音波１００％（３０ワット）、且つ、３分後、（ｂ）ポンプ速度２０００ｒｐｍ、攪拌速度８００ｒｐｍ、超音波０％、（ｂ）操作条件下で１０秒間そのままにしておき３０秒間の計測。０．１μｍ未満の粒径は、一般的に電子顕微鏡法を用いて測定される。

本発明は、以下の限定されない例によって説明される。例中で用いられる材料は、以下の供給業者から入手できる。
（１）セメントＨＴＳ：フランスのルテイのＬａｆａｒｇｅ社。
（２）９８０ＮＳ（シリカフューム）：フランスのＳＥＰＲ社
（３）超微細石灰石充填剤デューカル１：フランスのＯＭＹＡ社
デューカル１は、約５ｍ^２／ｇのＢＥＴ値及び約２．５μｍの平均粒径を有している。
（４）石灰石充填剤デューカル５：フランスのＯＭＹＡ社
デューカル５は、約２．１０ｍ^２／ｇのＢＥＴ値及び約７μｍの平均粒径を有している。
（５）砂Ｂｅ０１：フランスのＳｉｆｒａｃｏ社
（６）高性能減水剤Ｆ２：フランスのＣｈｒｙｓｏ社
（７）ＰＣＣＡＲＷ２００（ＢＥＴ値：２２．２７ｍ^２／ｇ）：フランスのＳｏｌｖａｙ社
（８）白色セメント：フランスのルテイのＬａｆａｒｇｅ社
（９）白色ＦＳＭＳＴ：フランスのＳＥＰＲ社
（１０）シリカ質充填剤Ｍｉｌｌｉｓｉｌ（Ｒ）Ｃ４００：フランスのＳｉｆｒａｃｏ社
Ｃ４００は、１．６１ｍ^２／ｇのＢＥＴ値及び約１１μｍの平均粒径を有している。
（１１）シリカ質充填剤Ｓｉｋｒｏｎ（Ｒ）Ｃ８００：フランスのＳｉｆｒａｃｏ社
Ｃ８００は、５．９８ｍ^２／ｇのＢＥＴ値及び約２．６μｍの平均粒径を有している。
（１２）混合剤Ａ２：フランスのＣｈｒｙｓｏ社
（１３）ＰＶＡ繊維：日本のクラレ
（１４）Ｋｅｌｃｏ−ＣｒｅｔｅＫ４００：ＵＳＡのＣＰＫｅｌｃｏ
（１５）金属（鋼）繊維：フランスのＳｏｄｅｔａｌ社
（１６）ＰＣＣＳｏｃａｌＰ２及びＰ３：フランスのＳｏｌｖａｙ社

（例１）
シリカフュームを含むコンクリート（ＳＦＣと表す）と、シリカフュームがデューカル１、粉砕炭酸カルシウムに置き換えられた以下の配合を有するコンクリート（Ｄ１と表す）とを比較した。

鋼繊維（直径０．１７５ｍｍ、長さ１３ｍｍ、フランスのＳｏｄｅｔａｌ社）は、凝結したコンクリートの２体積％を提供する量が添加された。

粉末が、先ず高せん断速度ミキサー（Ｅｉｒｉｃｈ）で混ぜられ、次にコンクリート混合物がＳｋａｌｃｏミキサーで調製された。

得られた結果を、以下の表２に示す。

（１）２０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。
（２）２０℃で２日間湿潤養生し、その後９０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。
（３）２０℃で２日間湿潤養生した角柱供試体（７×７×２８ｃｍ）。
（４）２０℃で２日間湿潤養生し、その後９０℃で２日間湿潤養生した角柱供試体（７×７×２８ｃｍ）。

（例２）
例１に記載された手順により、以下の通りの配合を有し、シリカフュームが（ａ）２０重量％の沈殿炭酸カルシウム（ＰＣＣ）の混合物及び８０％のデューカル１に置き換えられた混合物と、シリカフュームが（ｂ）１００％のＰＣＣに置き換えられた混合物と、を比較した。

得られた結果を、以下の表４に示す。

（１）２０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。
（２）２０℃で２日間湿潤養生し、その後９０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。

（例３）
例１に記載された手順により、繊維を含む混合物と、対応する混合物とを比較した。配合は以下の通りであり、シリカフュームが以下のものに置き換えられた。
Ｃ８００（シリカ充填剤）１００％
デューカル（Ｄｕｒｃａｌ）１（炭酸カルシウム充填剤）１００％
Ｃ８００５０％デューカル１５０％
Ｃ８００７５％デューカル１２５％

用いられた混合物はそれぞれ、ポリビニルアルコール繊維（ＰＶＡ）（直径０．２ｍｍ、長さ１２ｍｍ）を４％（混合物の体積に対する体積で）含んでいた。

得られた結果を、以下の表６に示す。

（例４）
以下の材料を用いた。

上記粉末及び上記コンクリート混合物は、レイネイ（Ｒａｙｎｅｒｉ）ミキサーで調合した。凝結時間、拡がり値、並びに、圧縮及び曲げ強度（４８時間で、且つ、熱硬化後）が測定された。得られた結果を、以下の表８に示す。

（１）２０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。
（２）２０℃で２日間湿潤養生し、その後９０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。
（３）２０℃で２日間湿潤養生した角柱供試体（４×４×１６ｃｍ）。
（４）２０℃で２日間湿潤養生し、その後９０℃で２日間湿潤養生した角柱供試体（４×４×１６ｃｍ）。

（例５）
以下の材料を用いた。

上記粉末及び上記コンクリート混合物は、レイネイミキサーで調合した。凝結時間、拡がり値、並びに、圧縮及び曲げ強度が測定された。得られた結果を、以下の表１０に示す。

（１）、（２）及び（４）：養生及び供試体は例１に記載される通りである。

（例６）
以下の材料を用いた。

上記粉末及び上記コンクリート混合物は、レイネイミキサーで調合した。得られた結果を、以下の表１２に示す。

（１）２０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。
（２）２０℃で２日間湿潤養生し、その後９０℃で２日間湿潤養生した、７ｃｍの直径及び１４ｃｍの高さを有する円柱供試体。
（３）２０℃で２日間湿潤養生し、その後９０℃で２日間湿潤養生した角柱供試体（４×４×１６ｃｍ）。

Claims

ポルトランドセメント１００重量部、
Ｄ１０〜Ｄ９０が０．０６３〜５ｍｍである単粒度を有する砂又は最も細かい細砂のＤ１０〜Ｄ９０が０．０６３〜１ｍｍ、最も粗い粗砂のＤ１０〜Ｄ９０が１〜４ｍｍである、砂の混合物５０〜２００重量部、
１５μｍ未満の平均粒径を有する実質的に非ポゾラン材料である粒子状物質１０〜５０重量部、
高性能減水剤０．１〜１０重量部、及び
水１０〜３０重量部を含み、
実質的にシリカフュームがない、１００Ｍｐａ以上の２８日圧縮強度を有することを特徴とするコンクリート。
請求項１に記載のコンクリートにおいて、
クイックライム、生石灰又は酸化カルシウムをさらに含むことを特徴とするコンクリート。
請求項１又は２に記載のコンクリートにおいて、
上記非ポゾランが粉砕石灰石又は粉砕石英を含むことを特徴とするコンクリート。
請求項１〜３のいずれか１つに記載のコンクリートにおいて、
粉砕石灰石、粉砕石英若しくは沈殿炭酸カルシウム又はその混合物を含むことを特徴とするコンクリート。
請求項１〜４のいずれか１つに記載のコンクリートにおいて、
有機又は金属繊維を含むことを特徴とするコンクリート。
請求項５に記載のコンクリートにおいて、凝結セメントの体積に対し０．５〜３．５体積％の金属繊維を含むことを特徴とするコンクリート。
請求項５に記載のコンクリートにおいて、
凝結セメントの体積に対し２〜５体積％の有機繊維を含むことを特徴とするコンクリート。
請求項５〜７のいずれか１つに記載のコンクリートにおいて、
１２０Ｍｐａ以上の圧縮強度を有することを特徴とするコンクリート。
上記請求項１で規定された材料、並びに、必要に応じて、水を除いた焼成石灰石又は焼成ドロマイト、及び、流動性があれば高性能減水剤を含むセメント混合物。
請求項１に記載のコンクリートの生産において、シリカフュームに変えて、１５μｍ未満の平均粒径を有する実質的に非ポゾラン材料である粒子状物質を用いる。