JPH0264048A - セメント及びガラスを含む複合材料内に混入させるためのポゾランの選択方法 - Google Patents

セメント及びガラスを含む複合材料内に混入させるためのポゾランの選択方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、セメント、グラスファイバーそして場合によ
ってはその他の構成成分に結びつけられ1つの複合材料
を形成するためのポゾランの選択方法に関する。
本発明は、ポゾランのもつ複数の物理化学特性の測定に
基づくものである。
それに限定されるわけではないが、本発明の最も重要な
利用分野は、エージングに対し充分な耐性をもっていな
くてはならないプレート又はパネルの製造のために、建
築物内で用いられるモルタルやコンクリートにある(正
面壁のコーティング、ストリートファージチュアなど)
[従来の技術および課題] アルカリ含有物に対する耐性をもつグラスファイバーで
、セメント又はコンクリートタイプの鉱物性結合剤を補
強することはすでに知られている。
このようなグラスファイバーを使用する場合、ファイバ
ー結合剤構成成分の耐久性及び強度の問題が浮上する。
この問題を解決するため考えられた方法の1つとして、
セメントマトリクスにポゾランを付加するというものが
ある。
ポゾランという語は、ここでは、フランス特許FR−^
−2149998号により取り上げられた意味で用いら
れている。すなわち、これは硬く耐性のある材料に変わ
りながら石灰と反応する可能性のある、天然又は合成の
ケイ酸塩である。又、これは、ゼオライト、イライト、
又はメタカオリンといっな物質のことでもありうる。
グラスファイバーで強化されたセメントへのポゾラン添
加はきわめて良く知られたことであるにせよ、全てのポ
ゾランが最終的複合材料に対して同じ機械的特性を与え
るわけではない。
複合材料に最も優れた機械的特性を与える可能性のある
ポゾランを選択するため、その比表面積及びその石灰固
定能力を計測することがすでに知られている。特にメタ
カオリンの場合がそれである。
メタカオリンスはメタカオリナイトというのは、カオリ
ナイトを熱により活性化させた生成物であ。
る、メタカオリンの略化学式は、セメント業界により用
いられている古典的な記号を用いて次のように記すこと
ができる:^S2(^・AI、0.及び5=SiO2)
これは、700℃から900℃の間で変化する温度でカ
オリナイトを数時間熱処理することにより得られる。
例えば、フランス特許Fト^−2601356号は、重
量比でセメント100に対して10〜40のメタカオリ
ナイトベースの製品を記述している。この製品の組成内
に入るメタカオリンは、R,LARにENTの論文[ポ
ゾラン活性の評価−試験の研究」 (土木局研究所公報
第93号、−1978年1月/り月、No、2143 
)により補完された、BENOITの論文「化学方法に
よるポゾランのポゾラン活性の測定」 (土木局道路研
究所公報第26号−1967年、D1〜05ページ)に
規定されているような、90℃でのチャペル試験に従っ
て測定された最低の反応性を有していなくてはならない
。こうして選定されたメタカオリンは、平均して優れた
機械的特性を呈する製品を作り上げることを可能にして
くれる。しかし実施された計測によると、これらのメタ
カオリンの全てが長期にわたり同じ利点を呈するわけで
はない、ということがわかる。
発明者が実験室において行なった数多くの試験に基づき
、これまでに測定された物理化学特性が確実に最も優れ
たメタカオリンの選択を最適化してくれるものでないと
いうことがわかった。従つて、これらの特性(90℃で
のチャペル試験、比表面積など)がわかっていても、選
択をさらに綿密なものにするように”、複合材の機械的
特性を測定しなくてすむわけではないと思われる。
このような理由から、当該発明者は、ポゾランが混入さ
れる複合材の耐性、延性維持そして一般には優れた機械
的特性を保証しながら、短期的及び長期的にみて優れた
破壊強度を提供する製品を得させてくれるようなポゾラ
ン(例えばメタカオリン)を、反復的に、短時間でかつ
確実に選定することを可能にするという点で、実践上の
要求に対し既知のものよりもより良く応えるような、物
理化学特性の測定に基づく1つの選定方法を追究した1
本発明は特に長期的に、つねに時間と費用のかかるもの
である複合材についての測定を避けるため充分に確実性
の高い選択方法を目指すものである。
[課題を解決するための手段] 最適な結果を得るため行なうべき測定を連続的な段階を
経て開発することを可能にした実施された試験は、20
〜30%のメタカオリンを含むアルカリ耐性あるグラス
ファイバにより強化されたセメントベースの複合物につ
いて行なわれたものである。
この目的で、本発明は、セメント及びグラスファイバー
を含む複合材料内に混入させるためのメタカオリンのよ
うなポゾランの選択方法において、かかるポゾランの比
表面積及び90℃でのチャペル試験に従ったその石灰固
定能力の他に、50℃でのチャペル試験によるその石灰
固定能力を測定すること、そして50℃でのチャペル試
験に際してのポゾラン1グラムあたりの吸収済石灰量と
前記ポゾランの比表面積の間の比率を計算し、さまざま
な測定値や得られた比率から、ポゾランが混入された複
合材の機械的特性をエージング後も維持するこのポゾラ
ンの能力を演鐸すること、から成るポゾランの選択方法
を提案している。
50℃でのチャペル試験というのは、16時間約50℃
の温度で行なわれたチャペル試験のことである。
本発明に従うと、90℃でのチャペル試験における石灰
固定能力がポゾラン1グラムあたりCaO700Mg以
上であり、50℃でのチャペル試験における石灰固定能
力がポゾラン1グラムあたりCCaO200y以上であ
り、又50℃でのチャペル試験でのポゾラン1グラムあ
たりの吸収石灰量とポゾランの比表面積の比が、ポゾラ
ン1平方メートルあたり約IQi+g以上のCaO、好
ましくはポゾラン1平方メートルあたり約10JIIF
以上のCaOであるような、メタカオリンといったポゾ
ランが選択される。
[実施例] 本発明は、−例として選ばれた異なるメタカオリンから
得られた以下に与えられ説明されている実験結果の報告
を読めば、より良く理解できるものと思われる。複合材
の利用分野のために効果的なメタカオリンをより良く特
徴づけることを可能にする選択方法の新しい要素を立証
するため、以下の要領でかかる複合材を形成した: 次の割合に相当する混合物を形成するため、セメント及
び砂と同時に、混練用水の中にメタカオリンを混入させ
る: セメント   100重量部 珪砂     50重量部 メタカオリン 10〜40重量部 水      35〜50重量部 流動化剤   1〜3重量部 流動化剤は、スルホン酸塩及びスルホン酸ナフタレンと
いった当業者が一般に用いている混和剤の中から選択す
る。
次に1重量で3〜6%のアルカリ耐性グラスファイバー
と共に、上述の組成をもつ湿潤モルタルから、複合材を
製造する。
驚くべきことに、50℃でのチャペル試験におけるメタ
カオリンの反応性を測定し、このポゾラン反応性をメタ
カオリンの粒の比表面積BETに関連づけることにより
、得られた比率が大きければ大きいほど、選択されたも
ののようなメタカオリンとガラスを含む複合材のエージ
ングはより制限されることになり、従って、延性はより
良く維持されることになる、ということがわかる、従っ
て50℃でのチャペル試験及び比表面積に対するその比
率は、メタカオリンの物理化学特性の測定の場合に予測
すべき必要不可欠かつ重要な補足的測定及び計算である
と当該発明者には思われた。
一方、エージング後のその物理的特性を測定した異なる
メタカオリンを含むさまざまな供試体について行われた
数多くの試験に基づくと、以下の特性を呈するメタカオ
リンが最も優れた結果を示す製品を提供してくれたとい
うことがわかる・メタカオリン1グラムあたりCaO7
00B以上の、90度でのチャペル試験における反応性
leg。・メタカオリン1グラムあたりCCaO200
z以上の、50度でのチャペル試験における反応性Ic
g。
メタカオリン1平方メートルあたりCaOLong好ま
しくは12βg以上のメタカオリンの比表面積BETに
対する比率1cso* 最後に、発明者、は、メタカオリン1グラムあたり10
〜2012の比表面積BETについて、最高の結果が同
様に得られたということが観察できた。
特に補遺の表1及びHに仕様が与えられているメタカオ
リンを用いて、複数の試験が行なわれた。
(メタカオリンはMKで表わされている)。
試験のために用いられ、その結果が補遺の表■に記され
ているセメント−メタカオリン−アルカリ耐性ガラスの
複合材は、以下の手順に従って作られた: 次の組成をもつ湿潤モルタルの調製; CP^55    100重量部 珪砂(粒度0〜0.6mm)  50重量部メタカオリ
ン 22.5重量部 水 40〜46重量部 流動化剤   1.5〜3重量部 アルカリ耐性グラスファイバー(重量百分率で約6%)
とこのモルタルを用いた、吹付けによる複合材の製造; ポリエチレンのタンク内での24時間の養生とその後の
型外し、そして相対湿度98%下20℃での27日の養
生及びその後の調圧と供試体の切り取り; 84日までの50℃での熱湯でのエージング。
次に、試料を、lN5TRONという名称で知られてい
るタイプの汎用機械で3点曲げで(1zi+/分で15
0の細長比)飽和状態で(20℃の水中で24時間)壊
す。
表■のメタカオリンは、表!及びHに規定されているも
のである。パラメータLOP  (比例限度)、HOR
(破壊係数)及びε(破壊伸び)は、1984年の英国
規格B564−32に定義づけされてし)る。
本発明で使用可能なセメントは、特に従来のボートラン
ドセメントCP^タイプのものであるが、グラスファイ
バで強化されたセメントとして用いられるあらゆるタイ
プのセメントが可能である。
使用されるアルカリ耐性ガラスの組成は、特に12%以
上(重量百分率で)好ましくは15%以上のZr0zを
有するものである。
メタカオリンNO61及びNO12は、本発明に属する
すなわち、これらは以下のような前述の仕様を満たすも
のである。: 1グラムあたり10〜20z2の比表面積BET 。
メタカオリン1グラムあたりそれぞれ200zy及び7
00*g以上のCaOの、50℃及び90℃でのチャベ
ル指数; メタカオリン1平方メートルあたりCaO1219以上
の、BETに対するIcs。の比率。
これとは逆に、メタカオリン3.4及び5は、全体とし
て、4つの選択基準を満たさない:メタカオリン1グラ
ムは、いずれの基準も満たさない。
メタカオリンN014は、比表面積に関する基準ならび
にメタカオリンの比表面積BETに対するチャペル試験
での反応性1cs。の比に関する基準を満たさない。
メタカオリンN015は、90℃でのチャペル試験に関
する基準を満たさない。
20℃、相対湿度98%での28日間の養生後、LOP
 。
MOR及びEPS (ε)の値はメタカオリンN011
.2.3及び5について比較可能なものであることがわ
かる。これに対して、メタカオリンNo、4は、その表
面積BETがあまりにも大きすぎることから、より低い
機械的強度に導く可能性がある。
一方50℃の水中での84日間のエージングの後では、
特にパラメータEPS (ε)及びNORを考慮すると
、メタカオリンN001及びNo、2を用いて製造した
複合材がm著に浸れていることがわかる。これら2つの
メタカオリンについては、EPS(ε)の長期値は0.
7%であり、これによりアルカリ耐性ガラスを含む複合
材は、その延性とその破壊に対するエネルギーを維持す
ることができる。
こ、れに対して、メタカオリンNo、3.4及び5を用
いて作られた複合材は、50%以上の延性(ε)の低下
を示す。このことは、本発明に基づく選択方法の利点を
浮上させてくれる。実際、本発明に基づく新しい基準が
なければ、誤まってメタカオリンNo、3.4及び5が
選択され得たのである。特に、先行技術に従うと優れた
結果を示すメタカオリンNo、4は、その[c5゜/B
ET比があまりにも低すぎることから削除すべきであり
、メタカオリンN013はその50℃及び90℃の両方
における石灰固定能力が不充分であることから、又、メ
タカオリンNO,5はやや大きすぎる比表面積と関連さ
せて90℃におけるその石灰固定能力が同様に不充分で
あることから、削除すべきである。
従って本発明のおかげで、0.5%を上回る充分な長期
的延性ならびに最適な機械的強度を与えるようにセメン
ト−ガラスファイバー複合材中に混入されるべきポゾラ
ンを選択することが可能である。
表 ■ LOP及びNORはNPa単位 εは% グラスファイバーを含みこのような延性を呈するCP八
へイプの古典的なセメントベースの複合材は、先行技術
では知られていない、伸びに対するこのような結果は実
際、28日+84日の後に、時間の経過につれて同素性
変化を受けて必然的に灰色に着色されてしまうという欠
点をもつアルミナセメント及び、同様に必然的に着色さ
れたつまり白色でない外観を呈するきわめて高価な「秩
父セメント」と呼ばれる過硫酸塩化セメントC1^コS
を用いた場合にのみ得られる。これらのセメントは、本
発明に従った製品と異なり、厳しい養生条件(温度及び
湿度)といった欠点を呈している0本発明に基づいて選
択されたポゾランから作られた複合材は、従って、時間
の経過につれて変化しない。
[発明の効果] 本発明に基づく方法の確実性により、複合材についてさ
まざまな計測を行なう必要なくポゾランと取捨選択する
ことができる。この確実性により。
全く目を見はるほど使用手段及び時間を倹約することが
できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セメント及びグラスファイバーを含む複合材料内
    に混入させるためのメタカオリンのようなポゾランの選
    択方法において、かかるポゾランの比表面積及び90℃
    でのチャペル試験に従ったその石灰固定能力の他に50
    ℃でのチャペル試験によるその石灰固定能力を測定する
    こと、そして50℃でのチャペル試験に際してのポゾラ
    ン1グラムあたりの吸収済石灰量と前記ポゾランの比表
    面積の間の比率を計算し、さまざまな測定値や得られた
    比率から、ポゾランが混入された複合材の機械的特性を
    エージング後も維持するこのポゾランの能力を演鐸する
    こと、から成ることを特徴とするポゾランの選択方法。
  2. (2)90℃でのチャペル試験における石灰固定能力が
    ポゾラン1グラムあたりCaO700mg以上であり、
    50℃でのチャペル試験における石灰固定能力がポゾラ
    ン1グラムあたりCaO200mg以上であり、50℃
    でのチャペル試験でのポゾラン1グラムあたりの吸収さ
    れた石灰量とポゾランの比表面積の比がポゾラン1平方
    メートルあたり約10mg以上のCaO好ましくはポゾ
    ラン1平方メートルあたり約12mg以上のCaOであ
    るようなポゾランを選択することを特徴とする、請求項
    (1)に記載の選択方法。
  3. (3)その比表面積が1グラムあたり10m^2から2
    0m^2の間であるようなポゾランを選択することを特
    徴とする、請求項(2)に記載の選択方法。
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