JP2015061967A - 構造要素及びその製造プロセス - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも２つのコンクリートユニットが接着によって組み立てられる構造要素の製造プロセスの提供。【解決手段】コンクリートの圧縮強度が８０ＭＰａよりも大きい、少なくとも２つのユニットのコンクリートは、熱処理を施さずに、又は、約１００℃未満の温度での熱養生を施すことによって得られる。【選択図】図１

Description

本発明は、構造要素及びその製造プロセスに関する。

構造要素には、ボルトによって互いに組み立てられた金属製部分を有するものがあるが、接着によって互いに組み立てられた木製部分を有するものもある。非特許文献１には、構造物における破損した古代コンクリートユニットに対して、超高性能繊維コンクリートユニットを接着することによって、古代コンクリート構造物を修復したことに関する２００３年のアラー（Ａｌａｅｅ）とカリハロー（Ｋａｒｉｈａｌｏｏ）の業績が記載されている。

カトリン・ヘーベル，エマニュエル・デナリエ，ユーゲン・ブリュウィラー著，「超高性能繊維補強コンクリート（ＵＨＰＦＲＣ）と鉄筋コンクリートとを混合したスラブの構造応答」，２００５年７月

他のタイプの構造要素及び構造要素の製造プロセスが必要とされている。

技術的課題は、大きい応力を受ける構造物の構造要素を作ることにある。本出願人は、驚くべきことに、コンクリートのパーツを接着することにより、この種の構造要素を作ることができることに気が付いた。本発明は、少なくとも２つのコンクリートユニットが接着によって組み立てられる構造要素の製造プロセスに関する。ここで、コンクリートの圧縮強度は、８０ＭＰａよりも大きい。

変形例では、コンクリートの圧縮強度は、９０ＭＰａよりも大きく、好ましくは１００ＭＰａよりも大きい。

変形例では、製造プロセスは、ユニットを接着する前に、少なくとも１つのユニットを平坦にする工程を備えている。

変形例では、製造プロセスは、少なくとも１つのユニットを熱処理する工程を備えている。

変形例では、ユニットは、対向する面で互いに接着され、製造プロセスは、少なくとも１つのユニットの少なくとも１つの面を処理する工程を備えている。

変形例では、少なくとも１つのユニットの少なくとも１つの面を処理する工程は、サンドブラスト処理、グリットブラスト処理または抑制剤を使用し、ユニット製造後に洗浄する処理が実行される。

変形例では、製造プロセスは、少なくとも１つのユニットの外部又は内部の補強により、構造要素を補強する工程を備えている。

変形例では、コンクリートは、非常に高性能のコンクリートである。

変形例では、コンクリートは、超高性能コンクリートである。

変形例では、コンクリートは、繊維を含んでいる。

変形例では、コンクリートは、以下に記載されているように使用される。

本発明は、少なくとも２つの接着されたユニットを有する構造要素にも関する。ここで、コンクリートの圧縮強度は、８０ＭＰａよりも大きい。

変形例では、コンクリートの圧縮強度は、９０ＭＰａよりも大きく、好ましくは、１００ＭＰａよりも大きい。

変形例では、コンクリートは、非常に高性能のコンクリートである。

変形例では、コンクリートは、超高性能コンクリートである。

変形例では、コンクリートは、繊維を含んでいる。

変形例では、繊維は、金属材料、無機材料、又は有機材料を含むグループから選択された材料から作られる。

変形例では、接着剤は、構造用接着剤である。

変形例では、ユニットは、内部又は外部の補強材を有している。

変形例では、ユニット間の界面は、断面図中の折れ線である。

変形例では、前記構造要素は、前記製造プロセスによって得られる。

変形例では、コンクリートは、さらに以下に記載されるように使用される。

本発明は、上記製造プロセスによって得られた構造要素にも関する。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の図面を参照しつつ、例として挙げられた以下の本発明の実施形態の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。

図１は、構造要素の例である。 図２は、構造要素の他の例である。 図３は、構造要素における界面の例である。

本発明は、少なくとも２つのコンクリートユニットが接着により組み立てられる構造要素の製造プロセスに関する。ここで、コンクリートの圧縮強度は、８０ＭＰａよりも大きい。この製造プロセスは、公知の製造プロセスに代わるものである。この製造プロセスでは、特に、単位モジュールから作るほど、より容易に製造可能であるから、構造要素をより容易に製造することができる。さらには、８０ＭＰａよりも大きい強度を有するコンクリートを使用することによって、自重がより軽いユニットを製造することができる。このことにより、接着剤の永久応力を低減させることができる。従って、本発明の構造要素の強度は、従来のコンクリートから構成される構造要素の強度よりも大きくなっている。

図１には、構造要素１０が示されている。この構造要素１０は、接合用接着剤１３で互いに接着された少なくとも２つのユニット１２を有している。ユニット１２は、好ましくはコンクリートから成り、そのコンクリートの圧縮強度は、８０ＭＰａよりも大きい。例えば、コンクリートは、非常に高性能のコンクリート又は超高性能繊維コンクリートであり、その定義は、以下にされている。ユニット１２が容易に作ることができる形状であるので、構造要素１０も、容易に作ることができる。事実、ユニット１２は、簡単な形状を有しており、そのことが個々の作成を容易にする。ユニット１２は、例えば、型枠によって容易に作ることができる平行六面体である。

構造要素によると、組み立て作業が構造物の建造において行われることが理解される。構造要素は、特に、梁であってもよい。構造要素は、装飾要素であってもよく、特別な機能を備えたコンクリートの独立要素であってもよい。構造要素は、ユニットと呼ばれているモジュールを接着することにより組み立てられたものである。これらのユニットは、別々に作られてもよい。構造要素は、一般的に、非常に大きい応力を受ける。

構造要素１０は、互いに接着された２つ又はそれ以上のユニット１２を有していてもよい。ユニットを接着することにより、構造要素１０によって支えられた応力をあるユニットから他のユニットに伝達することができる。ユニット間を接着によって組み立てることにより、剪断によって作用する引張応力又は圧縮応力を接着箇所を介して伝達することができる。従って接着は、あるユニットから他のユニットへの応力の伝達を、確実に連続的にする。図１では、構造要素１０は、４つのユニット１２を有しており、それぞれ１２１，１２２，１２３，１２４の参照番号が付されている。例えば、横断面である図１において、構造要素１０は、梁である。ユニット１２は、複数の側面を有する平行六面体であってもよく、その際、ユニットは、各々の１つの側面で互いに接着されている。ユニット１２は、その一部が他の単位ユニット１２と接着された側面を少なくとも１つ有している。ユニット１２は、その一部が他のユニット１２と接着された複数の側面を有していてもよい。例えば図１において、ユニット１２１は、ユニット１２２の方を向いた側面を１つ有しており、ユニット１２１の側面は、その一部がユニット１２２に接着されている。ユニット１２２は、その２つの側面がそれぞれユニット１２１及び１２３に接着されている。ユニット１２１及び１２３は、接着によってユニット１２４に取り付けられている。詳細には、ユニット１２１及び１２３は、凹部フィッティングにより取り付けられている。ユニット１２４の一つの側面には、２つの溝が形成されており、ユニット１２１及び１２３は、これらの溝に挿入されると共に、接着されている。

使用された接着剤１３は、例えば、構造用接着剤（例えば、高性能又は超高性能のコンクリート用のもので、特に、エポキシ、ポリウレタン、又は無機バインダー）である。好ましくは、無機バインダーをベースとする接着剤が使用される。変形例では、エポキシ接着剤が好んで使用される。構造用接着剤は、構造接合部を作ることができるだけの十分な強度を有している。構造用接着剤で接着された組み立て物は、かなりの応力を支えることができる。ユニットと接着剤との間に予めプライマーを添加してもよく、このプライマーは、ユニットへの接着性を改善する。

構造要素の製造プロセスは、ユニットを接着する工程を備えている。この工程は、２つのユニットのうち、少なくとも１つのユニットの面に接着剤を塗ることにより行われる。接着される２つのユニットの面のうち、１つのユニットの面に接着剤（及び、必要であればプライマー）が使用されてもよい。好ましくは、接着される２つのユニットの面それぞれに接着剤（及び、必要であればプライマー）が使用される。そうして、２つのユニットが互いに合わされて加圧される。例えば、ユニットの１つは、接着に好都合な無重量状態の利益を得ることができるように、他のユニットに対して設置される。別の方法として、ユニットが垂直に組み立てられ、それから水平方向の圧力が加えられる。２つの場合において、圧力は、全ての余分な接着剤を除去するように作用する。ユニットを扱い易いサイズの範囲内で小さく作ることができるので、組み立て作業が容易であるという利点がある。事実、８０ＭＰａよりも大きい強度を有するコンクリートを使用することにより、体積が小さいユニットを作ることができる。これにより、ユニットの重量を低減することができる。このことは、持ち上げ手段を使用せずに、ユニットを扱うことを可能にする。このことは、圧縮強度が２０から４０ＭＰａまででかつ、補強が必要な従来のコンクリートよりも利点がある。このような従来のコンクリートを使用すると、より大きい体積及び重量となり、このことが、この種のコンクリートユニットを扱いづらくする。さらに、製造プロセスでは、構造要素を局所的に補強することができる。事実、製造プロセスでは、構造要素の特定の箇所に、補足的に、ユニットを追加することができる。例えば、図１において、ユニット１２４は、補足的なユニットを接着することにより、局所的に補強されてもよい。こうすることで、構造要素の大きい応力を受ける箇所を従来よりも薄くすることができる。さらに、複雑な型枠を使用せずに、簡単な方法で、構造要素の厚さを変えることができる。このことは、最終的な構造要素の形状を最適化することができるという利点も示している。

製造プロセスは、ユニットを接着する前に、コンクリートユニットの少なくとも１つを平坦にする工程をさらに備えている。コンクリートが繊維を含む場合には、平面において、直交異方向性の繊維方向とすることができ、そのことにより、接着によって組み立てられる構造要素のデザインを価値のあるものとしてもよい。例えば、図１において、繊維は、ユニット１２４の水平面に配向され、そのことにより、ユニット１２４の曲げ強度が増加する。好ましい繊維方向は、繊維コンクリート混合デザイン、ユニットの形状、及び流し込みの仕方、の兼合いによって決まる。薄い要素、つまり、混合物を有する平面を縦方向に延びるように流し込むことにより、繊維は、平面に配置されると共に、直交異方向性を有することになる。また、大きい寸法のユニットを作ることができると共に、必要に応じて、このユニットをより小さいサイズのカスタマイズユニットにカットすることができる。このことにより、例えば、所定の場所に大きいサイズのユニットを作り、一旦必要な寸法にカットして小さいサイズのユニットにすることで、容易にユニットを移動させることができる。ユニットは、他の方法で作ってもよい。例えば、ユニットは、任意の場所で、閉じられた金型内に注入されることにより、又は押し出し成形により、作られてもよい。

製造プロセスは、少なくとも１つのユニットを熱処理する工程を備えていてもよい。このことは、バインダーの水和反応を加速させると共に、材料の収縮を十分に安定させるという利点がある。従って、ユニットの最終的な寸法を早期に認識することができる。このことにより、接着による構造要素の製造を加速させることができる。これにより、コンクリートの本来の、遅れて発生し、しかも制限された変形による応力の影響下での接着箇所の疲労や破損を回避することができる。

製造プロセスは、接着前に、少なくとも１つの接着されるユニットの少なくとも１つの面を処理する工程を備えていてもよい。好ましくは、接着されるユニットの対向する面が処理される。その処理により、ユニットに対する接着剤の接着性を改善することができる。事実、その表面処理により、ユニット成形時に作られた皮膜層を取り除くことによって、表面状態を変化させることができる。この処理により、ユニットの型枠を取り出したときに現れるような滑らかな表面に接着剤が塗られることを回避することができる。表面処理は、接着剤が塗られる表面をより粗くすることができる処理である。例として、表面処理は、グリットブラスト又はサンドブラストにより行われる。サンドブラストの利点は、処理されたユニット表面が良好な平面に保たれる点である。グリットブラストの利点は、より粗い表面が得られる点である。ユニットの製造中に、水和抑制剤を使用することもできる。この抑制剤は、金型内で、接着される表面に相当する平面に広がる。ユニットの型枠を取り除いた後には、高圧ウォータージェットで洗浄されることにより、成形された表面層を取り除くと共に、良好な接着のための十分な粗さを有する表面を得ることができる。

１つ又はそれ以上のユニットは、補強材１６を備えていてもよい。このことにより、ユニットの強度を増加させることができ、それによって構造要素の強度を増加させることができる。補強材１６は、金属製（金属製の補強材）又は複合材（エポキシ樹脂で覆われたガラス繊維や炭素繊維）であってもよい。この補強材１６は、少なくとも１つのユニットの内部にあってもよい。ユニット内でまとめられたこの補強材１６は、受動的であっても能動的（プレテンション方式によるプレストレス）であってもよい。補強材１６は、少なくとも１つのユニットの外部にあってもよい。この場合には、接着によって組み立てるときに、コンクリートから成る外部補強材を挿入することによって、構造要素を補強することができる。金属製の板又は複合材の板が、このようにして接着されてもよい。外部補強材１６は、コンクリートユニットの接着後に取り付けられてもよい。ポストテンション方式によりプレストレスが加えられたケーブルが、接着された構造要素（その外側又は製造中のユニットにできる孔）に沿って縦方向に挿入されてもよい。

コンクリートには、繊維が含まれていてもよい。コンクリート中に使用される繊維は、金属製、有機又は無機の繊維であってもよい。その繊維により、コンクリートと連続的な補強材との間の荷重伝達を改善することができ、特に、コンクリートの厚みが薄いときに改善することができる。使用される繊維の性質は、各々に求められる性能により、１つのユニットと他のユニットとで異なっていてもよい。異なるタイプの繊維を組み合わせることも可能である。

組み立て作業中に、最終的な構造物に作用する機械的応力によって、構造要素に配置するユニットの数を変えてもよい。

図２には、構造要素１０の他の実施形態が示されている。構造要素１０は、より小さい寸法のユニットから得られる梁の他の例である。構造要素１０は、ユニット１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６を備えている。ユニット１２４，１２５，１２６は、例えば、ユニット１２１，１２２，１２３よりも薄くされている。ユニット１２１，１２２，１２３は、接着箇所１３で互いに接着されている。ユニット１２４，１２５，１２６もまた、接合箇所１３で互いに接着されているが、同時に接着箇所１３でユニット１２１，１２２，１２３に接着されている。好ましくは、ユニット１２１，１２２，１２３間の接着箇所１３は、ユニット１２４，１２５，１２６間の接着箇所１３に対してオフセットしている。このことにより、ユニット１２１，１２２，１２３間の接着ゾーンを強化することができる。ユニット１２１，１２２，１２３により、長さが短い単位ユニットを有する、例えば、所定の長さの梁を作ることができ、このことが、梁の建造を容易にする。ユニット１２４，１２５，１２６は、ユニット１２１，１２２，１２３によって構成された梁を補強すると共に、堅固にすることができる。ユニット１２４，１２５，１２６を使用することにより、接着作業中にそれらを容易に扱うことができるから、容易に接着して梁にすることができる。補強材１６は、１つ又は複数のユニットに設置されてもよい。

ユニットは、８０ＭＰａよりも大きい又は等しい圧縮強度のコンクリートから作られている。好ましくは、圧縮強度は、９０ＭＰａよりも大きく、より好ましくは、１００ＭＰａよりも大きい。コンクリートは、例えば、非常に高性能のコンクリート（ＶＨＰＣと略される）である。ユニット１２は、超高性能コンクリート、特に、超高性能繊維コンクリート（ＵＨＰＦＣと略される）から作られていてもよい。ユニット１２は、例えば、少なくとも２ｃｍ、好ましくは、２ないし１０ｃｍ、より好ましくは２ないし４ｃｍの厚さを有している。このことにより、補強材を、埋め込むことができると共に、できる限り密にユニット表面の内部に配置することができる。このことは、流し込みの間に、直交異方向性の繊維方向とする助けとなる。

超高性能コンクリートは、以下に記載するような、セメントマトリックスを有する。その圧縮強度は、８０ＭＰａよりも大きく、好ましくは９０ＭＰａよりも大きく、より好ましくは、１００ＭＰａよりも大きい。

超高性能繊維コンクリートは、以下に記載したような、繊維を含むセメントマトリックスを有するコンクリートである。「道路及び高速道路に関する技術研究所」（Ｓｅｔｒａ）及び「土木工学フランス協会」（ＡＦＧＣ）による文献「超高性能繊維コンクリート」を参照するとよい。これらのコンクリートの圧縮強度は、１２０ＭＰａよりも大きく、一般的には、１５０ＭＰａよりも大きい。その繊維は、金属製、有機物又はその混合物である。バインダーの量は、多くなっている（Ｗ／Ｃは小さい。一般的に、Ｗ／Ｃは、最大でもおおよそ０．３である。）。

セメントマトリックスは、一般的に、セメント（ポルトランド）、ポゾラン反応を伴う要素（特に、シリカフューム）及びファインサンドを備えている。それぞれの寸法は、性質及びそれぞれの量に基づいて、範囲をもって決定される。例えば、セメントマトリックスは、以下のものを備えていてもよい。
− ポルトランドセメント
− ファインサンド
− シリカフュームタイプの要素
− 適宜、石英粉末及び／又は石灰石フィラー
− 量は可変でありかつ、異なる要素の寸法は、最大寸法が通常５ｍｍを超えない範囲で、ミクロン及びサブミクロン領域及びミリメートル単位から選択される。
− 高性能流動化剤は、一般的に、混ぜ水と一緒に添加される。

セメントマトリックスの例として、欧州特許出願公開第５１８７７７号明細書、欧州特許出願公開第９３４９１５号明細書、国際公開第９５０１３１６号パンフレット、国際公開第９５０１３１７号パンフレット、国際公開第９９２８２６７号パンフレット、国際公開第９９５８４６８号パンフレット、国際公開第９９２３０４６号パンフレット、国際公開第０１５８８２６号パンフレットに記載されたものが挙げられ、そこには、さらに詳細が開示されている。

繊維は、求められる機械的特性を効果的に付与するような長さ及び直径を有する。それらの値は、一般的に小さく、例えば体積では１ないし８％である。

マトリックスの例としては、ＲＰＣ（反応性粉末コンクリート（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｄｅｒ Ｃｏｎｃｒｅｔｅｓ））がある一方、ＵＨＰＦＣの例としては、エファージュ（Ｅｉｆｆａｇｅ）社のＢＳＩ、ラファージュ（Ｌａｆａｒｇｅ）社のＤｕｃｔａｌ（登録商標）、イタルチェメンティ（Ｉｔａｌｃｅｍｅｎｔｉ）社のＣｉｍａｘ（登録商標）、及びヴィカー社（Ｖｉｃａｔ）のＢＣＶがある。

特別の例としては、以下のコンクリートがある。

１）以下の混合物から得られる生成物
ａ −”ＣＰＡ”と呼ばれる、通常のポルトランドセメント、”ＣＰＡ−ＨＰ”と呼ばれる高性能ポルトランドセメント、”ＣＰＡ−ＨＰＲ”と呼ばれる高性能かつ、早期凝結ポルトランドセメント、及び小量のアルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）を含む、普通又は高性能かつ、早期凝結タイプのポルトランドセメントから成るグループから選択されたポルトランドセメント
ｂ −ジルコニウム産業における副生成物として得られかつ、その主要部の直径が１００Å−０．５ミクロンの粒子であるガラス質のマイクロシリカ。ここで、このシリカの割合は、セメント重量の１０ないし３０重量％である。
ｃ −全体に対する割合（セメント重量に対する乾燥抽出物の重量）が０．３％ないし３％の高性能減水剤及び／又は流動化剤
ｄ −主要部の直径が０．０８ｍｍ−１．０ｍｍの石英粒子を含む採石場の砂
ｅ −適宜、他の混和材料。

２）以下の混合物から得られる生成物
ａ −調和平均径に相当する粒子径が、７μｍ、好ましくは３ないし７μｍの粒子径を有するセメント
ｂ −異なる粒子径を有する焼成ボーキサイト砂の混合物。ここで、最も微細な砂は、１ｍｍよりも小さい平均粒子径を有し、最も粗い砂は、１０ｍｍよりも小さい平均粒子径を有する。
ｃ −粒子の４０％は１μｍよりも小さい寸法を有し、調和平均径が約０．２μｍ、好ましくは、０．１μｍであるシリカフューム
ｄ −消泡剤
ｅ −高性能減水剤
ｆ −適宜、繊維
及び水
ここで、セメント、砂及びシリカフュームは、少なくとも３つ、多くとも５つの異なる粒子径クラスになるような粒子径を有しており、ある粒子径クラスの調和平均径と、そのすぐ上の粒子径クラスの調和平均径との比は、おおよそ１０である。

３）以下の混合物から得られる生成物
ａ −ポルトランドセメント
ｂ −粒状要素
ｃ −ポゾラン反応を伴う微細要素
ｄ −金属繊維
ｅ −分散剤
及び水
粒状要素は、最大粒子径Ｄが、最大で８００マイクロメートルであり、金属繊維は、各々の長さｌが４ｍｍ−２０ｍｍであり、平均繊維長Ｌと前記粒状要素の最大粒子径Ｄとの比Ｒは少なくとも１０であり、金属繊維の量は、繊維体積が凝結後のコンクリート体積の１．０％ないし４．０％に相当するような量である。

４）以下の混合物から得られる生成物
ａ −１００ｐ．のポルトランドセメント
ｂ −３０ないし１００ｐ．又は、より良好には４０ないし７０ｐ．の、少なくとも１５０マイクロメートルの粒子径を有するファインサンド
ｃ −１０ないし４０ｐ．又は、より良好には２０ないし３０ｐ．の、０．５マイクロメートルよりも小さい粒子径を有するアモルファスシリカ
ｄ −２０ないし６０ｐ．又は、より良好には３０ないし５０ｐ．の、１０マイクロメートルよりも小さい粒子径を有する粉砕石英
ｅ −２５ないし１００ｐ．又は、より良好には４５ないし８０ｐ．のスチールウール
ｆ −流動化剤
ｇ −１３ないし２６ｐ．又は、より良好には１５ないし２２ｐ．の水
ここで、熱養生が含まれる。

５）以下の混合物から得られる生成物
ａ −セメント
ｂ −最大粒子径Ｄｍａｘが最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍの粒状要素
ｃ −最大で１μｍ、好ましくは、最大で０．５μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
ｄ −最大で１ｍｍの平均径を有する針状又は皿状の要素から選択された、マトリックスの靱性を改善することができると共に、粒状要素（ｂ）と、ポゾラン反応を伴う要素（ｃ）との合計体積の２．５ないし３５％の体積割合となる構成要素
ｅ−少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
（１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントＷは、８−２４％である。（２）繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（３）平均繊維長Ｌと粒状要素の最大粒子径Ｄｍａｘとの比Ｒは、少なくとも１０である。（４）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の４％よりも、好ましくは３．５％よりも小さくなるような量である。

６）以下の混合物から得られる生成物
ａ −セメント
ｂ −粒状要素
ｃ −最大で１μｍ、好ましくは、最大で０．５μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
ｄ −最大で１ｍｍの平均径を有する針状又は皿状の要素から選択された、マトリックスの靱性を改善することができると共に、粒状要素（ｂ）と、ポゾラン反応を伴う要素（ｃ）との合計体積の２．５ないし３５％の体積割合となる構成要素
ｅ −少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
（１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントＷは、８−２４％の範囲内である。（２）繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（３）平均繊維長Ｌと全ての構成要素（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）の粒子径Ｄ７５との比Ｒは、少なくとも５、好ましくは、少なくとも１０である。（４）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の４％よりも、好ましくは３．５％よりも低くなるような量である。（５）全構成要素（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は、粒子径Ｄ７５が、最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍでかつ、粒子径Ｄ５０が、最大で２００μｍ、好ましくは、最大で１５０μｍを有する。

７）以下の混合物から得られる生成物
ａ −セメント
ｂ −最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍの最大粒子径Ｄを有する粒状要素
ｃ −最大で２０μｍ、好ましくは、最大で１μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う微細要素
ｄ −少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
（ｅ）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントは８ないし２５％である。（ｆ）有機繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（ｇ）平均繊維長Ｌと粒状要素の最大粒子径Ｄとの比Ｒは、少なくとも５である。（ｈ）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の、最大で８％となるような量である。

８）以下の混合物から得られる生成物
ａ −セメント
ｂ −粒状要素
ｃ −最大で１μｍ、好ましくは、最大で０．５μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
ｄ −少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
（１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量Ｃに対する水Ｗの重量パーセントは、８−２４％の範囲内である。（２）繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（３）平均繊維長Ｌと全構成要素（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の粒子径Ｄ７５との比Ｒは、少なくとも５、好ましくは、少なくとも１０である。（４）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の、最大で８％となるような量である。（５）全構成要素（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、粒子径Ｄ７５が、最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍを有すると共に、粒子径Ｄ５０が、最大で１５０μｍ、好ましくは、最大で１００μｍを有する。

９）以下の混合物から得られる生成物
ａ −ポルトランドセメント・クラスＧ（ＡＰＩ）、ポルトランドセメント・クラスＨ（ＡＰＩ）及び、小量のアルミン酸塩を有する他の水硬性バインダーから成るグループから選択される少なくとも１つの水硬性バインダー
ｂ −０．１ないし５０マイクロメートルの粒子径を有すると共に、水硬性バインダーに対する割合が２０ないし３５重量％のマイクロシリカ
ｃ −０．５−２００マイクロメートルの粒子径を有すると共に、水硬性バインダーに対する割合が２０ないし３５重量％の割合となる無機及び／又は有機の中間粒子の添加。ここで、前記中間粒子の添加量は、水硬性バインダーに対する割合が１ないし３重量％の、マイクロシリカ、高性能流動化剤及び／又は水溶性流動化剤の量よりも少ないか、又は、等しい。及び、水硬性バインダーの重量の多くとも３０重量％の量の水。

１０）以下の混合物から得られる生成物
ａ −セメント
ｂ −最大で１０ｍｍの粒子径Ｄｇを有する粒状要素
ｃ −０．１ないし１００μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
ｄ −少なくとも１つの分散剤
ｅ −金属繊維及び有機繊維。及び、次の条件を兼ね備える。
（１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントは、８−２４％の範囲内である。（２）金属繊維は、少なくとも２ｍｍの平均長Ｌｍを有すると共に、比Ｌｍ／ｄ１は少なくとも２０である。ここで、ｄ１は、繊維の直径である。（３）有機繊維の体積Ｖに対する金属繊維の体積Ｖｉの比Ｖｉ／Ｖは、１よりも大きくかつ、有機繊維の長さに対する金属繊維の長さの比Ｌｍ／Ｌｏは１よりも大きい。（４）金属繊維の平均長Ｌｍと粒状要素の径Ｄｇとの比Ｒは、少なくとも３である。（５）金属繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の４％よりも小さくなるような量でありかつ、（６）有機繊維は、３００℃よりも低い融点を有し、その平均長Ｌｏは１ｍｍよりも大きくかつ、その直径Ｄｏは大きくとも２００μｍである。ここで、有機繊維の量は、その体積がコンクリートの体積の０．１ないし３％となるような量である。

上述したように、熱処理（又は養生）がこれらのコンクリートに対してなされる。例えば、熱養生は、水和凝結後に、９０℃又はそれ以上の温度で数時間加熱される。具体的には、９０℃で４８時間加熱される。

例示した繊維は、ＵＨＰＦＣに供給されているものであるが、それらは、前述したコンクリート、特に、非常に高性能のコンクリートに対して付加される。

図３には、構造要素１０における界面の例が示されている。この界面は、参照番号１２１と１２２が付された２つのユニット１２間のものである。界面は、接着剤１３の添加ゾーンである。界面は、異なる形状から構成されていてもよい。界面は、平面であってもよく、互いに向かい合うユニット側面が平坦であってもよい。図１及び２では、ユニット間の界面は、平坦かつ、紙面に対し直交している。界面は、図示されたものに関しては、傾斜していてもよい。図３には、構造要素１０の断面図が示されており、界面は、折れ線（剪断キー）で表されている。溝１８及びチャネル２０を有するユニットはそれぞれ、対向するユニットのチャネル２０及び溝１８と補完し合う。このことは、機械的効果（噛み合い効果）によって、剪断応力の伝達を可能とし、それにより接触剤１３のひずみを和らげる。

異なるタイプの接着剤を用いた試験

試験体の製造
ＵＨＰＣのユニットは、金属繊維２％を有するベース混合デザイン（プレミックス１：表２参照）で作られる。

使用された金型は、スチール製である。供試体は、７日目に型抜きされた。特別な処理は、行われなかった。７０ｍｍの直径を有する供試体を２８日目に測定した平均圧縮強度は、シリーズ１ないし３において、１５２±６ＭＰａであった。サンドブラストによる表面処理は、７日目に型抜きされた後に行われた。

プライマーの添加から２４時間後に、ユニットは、接着剤で接着された。双方への接着作業が行われた（組み立てるために、コンクリートの２つの面に接着剤が塗られた）。それから、供試体は、垂直に組み立てられ、全ての余分な接着剤を除去するために水平方向の圧力をかけられた。接合箇所の平均厚さは、シリーズ１と３では０．８ｍｍ、シリーズ２では０．５ｍｍ及び、シリーズ４では２ｍｍであった。

シリーズ１の供試体は、６０±２℃の水中で４８時間保存された後、試験に用いられた（２８日目）。

シリーズ２の供試体は、２０℃で７日間保存され、２８日目に試験に用いられた。

シリーズ３の供試体は、７日目にサンドブラスト処理が施された後、接着され、次いで水中で７日間保存され、２８日目に試験に用いられた。

最後のシリーズでは、供試体は、７日目にサンドブラスト処理が施され、３５日目に接着され、６５日目に試験に用いられた。

測定装置
測定装置は、ＲＤＰ（登録商標）のＬＶＤＴ（線形可変差動変圧器）誘導変位センサによって、荷重が加えられながら接着箇所の長さに沿った平均滑り量を求めることができる。ここでストロークセンサは、±５ｍｍで、１０^−３ｍｍの精度をもつ。このセンサは、図１のパーツ１２３と１２２との間に配置される。

１０００ｋＮ、精度±１ｋＮのフォースセンサは、圧力と中央のコンクリートユニットの頂点（図１の要素１２２の上側）との間に配置される。様々なセンサによって取得された情報は、荷重が加えられている間、１秒当たり１レコードの頻度で、ビシェイ（Ｖｉｓｈａｙ）４０００取得チェーンによって記録される。

後者は、０．５ｍｍ／分の増加荷重速度で変位することによって作動する。

柔軟なポリウレタン接着剤を使用することにより、５倍、柔軟な組み立て体を得ることができたが、エポキシ接着剤よりも９倍低い強度を示した。ポリウレタン接着剤及びエポキシ接着剤の破壊点における平均強度はそれぞれ、１．１ＭＰａ及び９．７ＭＰａであった。

プレミックス１から合成される無機接着剤に関しては、破壊点での平均強度は、組み立て体において十分な剛性である５．６ＭＰａであった（エポキシ接着剤の平均強度よりも３倍大きかった）。さらに、組み立て体における弾性−破壊タイプの性質は、注目に値する。

最後のシリーズによると、パーツの流し込みが終わった後、２８日後に行われた無機接着は、シリーズ３の性能レベルと同じレベルに達しなかった。それゆえ、パーツの型抜き後、すなわち、パーツの製造後の最初の日から組み立てまでの間に、接着作業を素早く行う必要があるように思われる。

結論として、本発明では、コンクリートユニットを接着することにより、十分な応力に対抗することができる構造要素を作ることができる。さらに、異なるタイプの接着剤を使用することができ、各接着剤は、異なる状況に応じて利点及び欠点を有している。

Claims (16)

1. 少なくとも２つのコンクリートユニットが接着によって組み立てられる構造要素の製造プロセスであって、
   前記コンクリートの圧縮強度は、８０ＭＰａよりも大きく、
   圧縮強度が８０ＭＰａよりも大きい、少なくとも２つのユニットのコンクリートは、熱処理を施さずに、又は、約１００℃未満の温度での熱養生を施すことによって得られることを特徴とする製造プロセス。
2. 請求項１に記載の製造プロセスにおいて、
   使用された前記コンクリートは、９０ＭＰａよりも大きい、好ましくは１００ＭＰａよりも大きい圧縮強度を有することを特徴とする製造プロセス。
3. 請求項１又は２に記載の製造プロセスにおいて、
   ユニットの接着前に、少なくとも１つのユニットを平坦にする工程を備えていることを特徴とする製造プロセス。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の製造プロセスにおいて、
   少なくとも１つのユニットを熱処理する工程を備えていることを特徴とする製造プロセス。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の製造プロセスにおいて、
   前記ユニットは、対向する面で互いに接着され、
   少なくとも１つの前記ユニットの、少なくとも１つの面を処理する工程を備えていることを特徴とする製造プロセス。
6. 請求項５に記載の製造プロセスにおいて、
   前記少なくとも１つのユニットの、少なくとも１つの面を処理する工程は、サンドブラスト処理、グリットブラスト処理又は、抑制剤の使用であり、ユニット製造後に洗浄する処理が実行されることを特徴とする製造プロセス。
7. 請求項１ないし６の何れか１項に記載の製造プロセスにおいて、
   少なくとも１つのユニットの外部又は内部の補強により、構造要素を補強する工程を備えていることを特徴とする製造プロセス。
8. 請求項１ないし７の何れか１項に記載の製造プロセスにおいて、
   前記コンクリートは、以下の混合物から得られる生成物であることを特徴とする製造プロセス。
   １）以下のａ−ｅの混合物
   ａ −”ＣＰＡ”と呼ばれる、通常のポルトランドセメント、”ＣＰＡ−ＨＰ”と呼ばれる高性能ポルトランドセメント、”ＣＰＡ−ＨＰＲ”と呼ばれる高性能かつ早期凝結ポルトランドセメント及び小量のアルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａ）を含む、普通又は高性能かつ、早期凝結タイプのポルトランドセメントから成るグループから選択されたポルトランドセメント
   ｂ −ジルコニウム産業における複生成物として得られかつ、その主要部の直径が１００Å−０．５ミクロンの粒子であるガラス質のマイクロシリカ。ここで、このシリカの割合は、セメント重量の１０ないし３０重量％である。
   ｃ −全体に対する割合（セメント重量に対する乾燥抽出物の重量）が０．３％ないし３％の高性能減水剤及び／又は流動化剤
   ｄ −主要部分の直径が０．０８ｍｍ−１．０ｍｍの石英粒子を含む採石場の砂
   ｅ −適宜、他の混和材料。または、
   ２）以下のａ−ｆの混合物
   ａ −調和平均径に相当する粒子径が、７μｍ、好ましくは３ないし７μｍの粒子径を有するセメント
   ｂ −異なる粒子径を有する焼成ボーキサイト砂の混合物。ここで、最も微細な砂は、１ｍｍよりも小さい平均粒子径を有し、最も粗い砂は、１０ｍｍよりも小さい平均粒子径を有する。
   ｃ −粒子の４０％は１μｍよりも小さい寸法を有し、調和平均径が約０．２μｍ、好ましくは、０．１μｍであるシリカフューム
   ｄ −消泡剤
   ｅ −高性能減水剤
   ｆ−適宜、繊維、及び水
   ここで、セメント、砂及びシリカフュームは、少なくとも３つ、多くとも５つの異なる粒子径クラスになるような粒子径を有しており、ある粒子径クラスの調和平均径と、そのすぐ上の粒子径クラスの調和平均径との比は、おおよそ１０である。または、
   ３）以下のａ−ｅの混合物
   ａ −ポルトランドセメント
   ｂ −粒状要素
   ｃ −ポゾラン反応を伴う微細要素
   ｄ −金属繊維
   ｅ −分散剤、及び水
   粒状要素は、最大粒子径Ｄが、最大で８００マイクロメートルであり、金属繊維は、各々の長さｌが４ｍｍ−２０ｍｍであり、平均繊維長Ｌと前記粒状要素の最大粒子径Ｄとの比Ｒは少なくとも１０であり、金属繊維の量は、その繊維体積が凝結後のコンクリート体積の１．０％ないし４．０％に相当するような量である。または、
   ４）以下のａ−ｇの混合物
   ａ −１００ｐ．のポルトランドセメント
   ｂ −３０ないし１００ｐ．又は、より良好には４０−７０ｐ．の、少なくとも１５０マイクロメートルの粒子径を有するファインサンド
   ｃ −１０ないし４０ｐ．又は、より良好には２０ないし３０ｐ．の、０．５マイクロメートルよりも小さい粒子径を有するアモルファスシリカ
   ｄ −２０ないし６０ｐ．又は、より良好には３０ないし５０ｐ．の、１０マイクロメートルよりも小さい粒子径を有する粉砕石英
   ｅ −２５ないし１００ｐ．又は、より良好には４５ないし８０ｐ．のスチールウール
   ｆ −流動化剤
   ｇ −１３ないし２６ｐ．又は、より良好には１５ないし２２ｐ．の水
   ここで、熱養生が含まれる。または、
   ５）以下のａ−ｅの混合物
   ａ −セメント
   ｂ −最大粒子径Ｄｍａｘが最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍの粒状要素
   ｃ −最大で１μｍ、好ましくは、最大で０．５μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
   ｄ −最大で１ｍｍの平均径を有する針状又は皿状の要素から選択された、マトリックスの靱性を改善することができると共に、粒状要素（ｂ）と、ポゾラン反応を伴う要素（ｃ）との合計体積の２．５ないし３５％の体積割合となる構成要素
   ｅ −少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
   （１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントＷは、８−２４％である。（２）繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（３）平均繊維長Ｌと粒状要素の最大粒子径Ｄｍａｘとの比Ｒは、少なくとも１０である。（４）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の４％よりも、好ましくは３．５％よりも小さくなるような量である。または、
   ６）以下のａ−ｅの混合物
   ａ −セメント
   ｂ −粒状要素
   ｃ −最大で１μｍ、好ましくは、最大で０．５μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
   ｄ −最大で１ｍｍの平均径を有する針状又は皿状の要素から選択された、マトリックスの靱性を改善することができると共に、粒状要素（ｂ）と、ポゾラン反応を伴う要素（ｃ）との合計体積の２．５ないし３５％の体積割合となる構成要素
   ｅ −少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
   （１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントＷは、８−２４％の範囲内である。（２）繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（３）平均繊維長Ｌと全ての構成要素（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）の粒子径Ｄ７５との比Ｒは、少なくとも５、好ましくは、少なくとも１０である。（４）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の４％よりも、好ましくは３．５％よりも低くなるような量である。（５）全構成要素（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は、粒子径Ｄ７５が、最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍであり、粒子径Ｄ５０が、最大で２００μｍ、好ましくは、最大で１５０μｍである。または、
   ７）以下のａ−ｄの混合物
   ａ −セメント
   ｂ −最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍの最大粒子径Ｄを有する粒状要素
   ｃ −最大で２０μｍ、好ましくは、最大で１μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う微細要素
   ｄ−少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
   （ｅ）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントは８ないし２５％である。（ｆ）有機繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（ｇ）平均繊維長Ｌと粒状要素の最大粒子径Ｄとの比Ｒは、少なくとも５である。（ｈ）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の、最大で８％となるような量である。または、
   ８）以下のａ−ｄの混合物
   ａ −セメント
   ｂ −粒状要素
   ｃ −最大で１μｍ、好ましくは、最大で０．５μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
   ｄ −少なくとも１つの分散剤。及び、以下の条件を兼ね備える。
   （１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量Ｃに対する水の重量パーセントＷは、８−２４％の範囲内である。（２）繊維は、各々の長さｌが少なくとも２ｍｍであると共に、比ｌ／ｐｈｉが少なくとも２０である。ここで、ｐｈｉは繊維の直径である。（３）平均繊維長Ｌと全構成要素（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の粒子サイズＤ７５との比Ｒは、少なくとも５、好ましくは、少なくとも１０である。（４）繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の、最大で８％となるような量である。（５）全構成要素（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、粒子径Ｄ７５が、最大で２ｍｍ、好ましくは、最大で１ｍｍであり、粒子径Ｄ５０が、最大で１５０μｍ、好ましくは、最大で１００μｍである。または、
   ９）以下のａ−ｃの混合物
   ａ −ポルトランドセメント・クラスＧ（ＡＰＩ）、ポルトランドセメント・クラスＨ（ＡＰＩ）及び、小量のアルミン酸塩を有する他の水硬性バインダーから成るグループから選択される少なくとも１つの水硬性バインダー
   ｂ −０．１ないし５０マイクロメートルの粒子径を有すると共に、水硬性バインダーに対して２０ないし３５重量％のマイクロシリカ
   ｃ −０．５−２００マイクロメートルの範囲内の粒子径を有すると共に、水硬性バインダーに対する割合が２０ないし３５重量％の割合となる無機及び／又は有機の中間粒子の添加。ここで、前記中間粒子の添加量は、水硬性バインダーに対する割合が１ないし３重量％の、マイクロシリカ、高性能流動化剤及び／又は水溶性流動化剤の量よりも少ないか、又は、等しい。及び、水硬性バインダーの重量の多くとも３０％の量の水。または、１０）以下のａ−ｅの混合物
   ａ −セメント
   ｂ −最大で１０ｍｍの粒子径Ｄｇを有する粒状要素
   ｃ −０．１ないし１００μｍの素粒子径を有するポゾラン反応を伴う要素
   ｄ −少なくとも１つの分散剤
   ｅ −金属繊維及び有機繊維。及び、次の条件を兼ね備える。
   （１）セメント（ａ）と要素（ｃ）との合計重量に対する水の重量パーセントは８−２４％の範囲内である。（２）金属繊維は、少なくとも２ｍｍの平均長Ｌｍを有すると共に、比Ｌｍ／ｄｌは少なくとも２０である。ここで、ｄｌは、繊維の直径である。（３）有機繊維の体積Ｖに対する金属繊維の体積Ｖｉの比Ｖｉ／Ｖは、１よりも大きくかつ、有機繊維の長さに対する金属繊維の長さの比Ｌｍ／Ｌｏは１よりも大きい。（４）金属繊維の平均長Ｌｍと粒状要素の径Ｄｇとの比Ｒは、少なくとも３である。（５）金属繊維の量は、その体積が凝結後のコンクリート体積の４％よりも小さくなるような量でありかつ、（６）有機繊維は、３００℃よりも低い融点を有し、その平均長Ｌｏは１ｍｍよりも大きくかつ、その直径Ｄｏは最大で２００μｍである。ここで、有機繊維の量は、その体積がコンクリート体積の０．１ないし３％となるような量である。
9. 請求項１〜８のいずれか１項のプロセスによって得られる構造要素であって、
   少なくとも２つの接着されたコンクリートユニットを備え、
   前記コンクリートの圧縮強度は、８０ＭＰａよりも大きいことを特徴とする構造要素。
10. 請求項９に記載の構造要素において、
    前記コンクリートは、高性能コンクリートであることを特徴とする構造要素。
11. 請求項９に記載の構造要素において、
    前記コンクリートは、超高性能コンクリートであることを特徴とする構造要素。
12. 請求項９ないし１１の何れか１項に記載の構造要素において、
    前記コンクリートは、繊維を含んでいることを特徴とする構造要素。
13. 請求項１２に記載の構造要素において、
    前記繊維は、金属材料、無機材料又は有機材料を含むグループから選択された材料から作られていることを特徴とする構造要素。
14. 請求項９ないし１３の何れか１項に記載の構造要素において、
    接着剤は、構造用接着剤であることを特徴とする構造要素。
15. 請求項９ないし１４の何れか１項に記載の構造要素において、
    前記ユニットは、内部又は外部の補強材を有することを特徴とする構造要素。
16. 請求項９ないし１５の何れか１項に記載の構造要素において、
    前記ユニット間の界面は、断面図中の折れ線であることを特徴とする構造要素。

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