JPH058217A - コンクリートのプレストレス方法と、繊維コンクリートと、放射性廃棄物貯蔵容器 - Google Patents

コンクリートのプレストレス方法と、繊維コンクリートと、放射性廃棄物貯蔵容器

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JPH058217A
JPH058217A JP4041576A JP4157692A JPH058217A JP H058217 A JPH058217 A JP H058217A JP 4041576 A JP4041576 A JP 4041576A JP 4157692 A JP4157692 A JP 4157692A JP H058217 A JPH058217 A JP H058217A
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concrete
shape
fiber
fibers
shape memory
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JP4041576A
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Michel Gerard
ジエラール ミシエル
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Orano Cycle SA
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Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
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    • E04G21/12—Mounting of reinforcing inserts; Prestressing
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/012—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
    • E04C5/073—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状記憶合金繊維または熱収縮性繊維をコン
クリートに混合することによってプレストレスコンクリ
ートに同等の耐久性および機械的な強さを有するコンク
リートを提供する。 【構成】 該コンクリートは、通常のコンクリートに埋
込まれる繊維（２０）を有し、該繊維は、形状記憶合金
繊維または熱収縮性繊維のいづれかである。次の熱処理
は、塑造または流体のコンクリートの体積の全体にわた
って圧縮応力を加えるのを可能にする形状を取るのをこ
れ等の繊維に可能にする。該コンクリートは、放射性廃
棄物貯蔵容器の製造に適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、高性能コンク
リート、即ち、プレストレスコンクリートの場合の様に
高い機械的応力に耐えねばならないコンクリートに関す
る。本発明は、特に、固体または液体の危険な産業廃棄
物、特に高度に有毒の化学薬品廃棄物または放射性廃棄
物を収容せねばならないドラムまたは囲いを製造するの
に特に好適な高耐久性コンクリートに関する。本発明
は、任意の土木工学構造へも適用される。
【０００２】
【従来の技術】通常のコンクリートは、一般に、セメン
トと、天然または人工の砂利の様な無機性骨材と、砂
と、恐らく添加剤と、水の様な水力結合剤との混合物に
よって構成される。
【０００３】塑造コンクリート製品の製造のための通常
の工程は、次の通りである。 １． 混合は、種々な構成要素の親密な混合物を得るた
めにミキサーの扶助によって行われる。 ２． この様にして得られるコンクリートは、その形状
が得られるべき製品に対応する型枠内に移される。 ３． 該コンクリートは、型枠に注入され、恐らく充填
の際に振動作用を伴う。 ４． 塑造される製品は、型枠を除去することで型外し
される。 ５． 該コンクリートは、使用されるコンクリートの型
式と、製造される製品との関数として１日から１ヶ月ま
で継続し得る「養生」の際に硬化する。
【０００４】このコンクリートによって製造される製品
の品質は、コンクリートの養生条件に著しく依存する。
従って、微小な割れは、出現可能であって、製品の最終
の機械的特性を劣化する。次に、これ等の微小な割れ
は、製品の構造に関する崩壊現象の開始へ導き、これ
は、コンクリートの強さ限界に達する機械的応力によっ
て進行する大きい割れの外観を伴って進行し得る。
【０００５】機械的な強さを改善して、可視の割れの出
現に先立って微小割れの出現を著しく低減するために混
合物に繊維を導入することによってコンクリートを補強
することは、周知である。しかしながら、それは、圧縮
または張力が製品に加えられるとき、製品の構造におけ
る大きい割れの出現を遅延させるのを可能にしない。
【０００６】仏国特許出願第２６４０４１０号に記載さ
れる様に、該コンクリートは、放射性廃棄物貯蔵容器を
製造するのに使用される。該容器は、廃棄物の導入のた
めの開口部を有するドラムと、緊密な密封用カバーとを
備えている。該容器は、完全に金属繊維によって補強さ
れるコンクリートから作られる。
【０００７】その強さおよび耐久性の特性が従来技術に
おけるよりも良好な容器を製造するために該コンクリー
トの性能特性を改善することは、不可欠と見做される。
従って、現在製造されるプレストレスコンクリートに対
して優れた機械的特性を有し得るプレストレスコンクリ
ートを供給することが提案される。現在、コンクリート
ブロックにプレストレスを加える主な方法は、コンクリ
ートの硬化が得られると、コンクリートブロックに圧縮
可能にプレストレスを加える様に張力を加えられる金属
ケーブルを内部に配置される１本またはそれ以上の鞘を
ブロックに埋込むことから成る。
【０００８】本発明の目的は、放射性廃棄物容器の製造
に関して存在する要件を満足可能なコンクリートを供給
すると共に、前のパラグラフに記載されるコンクリート
のプレストレス型式の使用を回避することである。
【０００９】
【発明の要約】この目的のため、本発明の第１目的は、
その形状または寸法がエネルギ伝達の作用の下でやがて
展開可能な繊維を無作為の態様で混合物に導入し、コン
クリートを型枠に注入し、塑造されるコンクリートの型
を外し、養生期間の際にコンクリートを硬化した後、機
械的な圧縮応力をコンクリート内に加える様に繊維の寸
法または形状が展開する様な態様で熱処理を実施するこ
とから成り所与の混合物から作られるコンクリートにプ
レストレスを加える方法である。
【００１０】従って、得られるコンクリート製品の総て
の個所において、プレストレスコンクリートブロックに
通常使用される張力下の金属ケーブルによって加えられ
る圧縮応力と同一の効果を有し得る圧縮応力を加えるこ
とが可能である。
【００１１】従って、本発明の主な第２目的は、水力結
合剤によって組合わされる砂、砂利およびセメントの団
塊と、種々の無作為の位置で該団塊に埋込まれる人工的
な繊維とによって構成される繊維含有コンクリートであ
る。
【００１２】本発明によると、使用される繊維は、その
形状または寸法がコンクリート内に圧縮応力を形成する
ためにエネルギ伝達の作用の下でやがて展開可能な型式
のものである。
【００１３】２つの繊維型式、即ち、形状記憶金属合金
繊維と、熱収縮性繊維とを使用することが可能である。
【００１４】該繊維の好適な形状は、非常に平坦な薄片
であり、該薄片の長さは、１ｃｍと１０ｃｍとの間であ
る。
【００１５】本発明の主な第３目的は、廃棄物導入開口
部を有するドラムと、該開口部を緊密に密封するカバー
とを備える放射性廃棄物貯蔵容器である。本発明による
と、該容器は、完全に、前のパラグラフに述べられる型
式のコンクリートから作られる。
【００１６】
【実施例】本発明と、その技術的な特性とは、本発明に
よる容器を示す単一の図面によって例示され下記の説明
を読むことによって一層良く理解される。
【００１７】本発明によるコンクリートを製造するため
に、通常のコンクリートの製造に必要な基本的な材料が
使用される。これ等の材料は、無機性骨材、即ち、天然
または人工の砂利、砂およびセメントによって構成され
る。自由な繊維、即ち、任意の無作為の位置を占め得る
該繊維は、粉末の形状で固体産出物のこの混合物に添加
される。この混合物が作られると、好ましくは水によっ
て構成される水力結合剤が添加される。これは、次に、
種々な構成要素の親密な混合物を得るために機械によっ
て混合される。
【００１８】本発明による方法の第２段階は、明らか
に、その内部形状が得られるべき製品の外部形状に相当
する型枠に生コンクリートを注入することから成る。こ
の作業を容易にするため、型枠ないし型は、一般に作業
用振動テーブル上に置かれる。該振動は、非常にコンパ
クトなコンクリートを得るのを可能にし、非常に低い気
孔率を有する製品を与える。また、良好な表面の外観
と、高い機械的な強さとは、該振動テーブルを使用する
ことによって得られる。内部振動装置は、大形部品に対
して使用されてもよい。繊維の位置は、無作為の性質の
ものであることに注目すべきである。
【００１９】特定の製品は、得られる製品の機械的な特
性を補強することに鑑みて金属補強材の様な内部補強材
の使用を必要とする。次に、該補強材は、コンクリート
の注入に先立って型に導入される。
【００２０】最初の乾燥期間の後に、コンクリートは、
型外しされ、即ち、型枠は、分解されて流動性または塑
造のコンクリートから除去される。これには、コンクリ
ートを硬化する目的のために、得られる製品に対する乾
燥段階が続く。この段階は、１日から１ヶ月まで続き得
る養生である。該養生の持続期間は、使用されるセメン
トの型式と、製造される製品の型式との関数として変化
する。このコンクリートの養生の際、コンクリートの凝
固として周知のセメントの水和反応が存在する。
【００２１】本発明によると、これには、繊維の形状ま
たは寸法が展開する様に繊維の温度を変更することによ
ってエネルギの伝達を可能にする熱処理が続く。従っ
て、僅かな温度の上昇または降下の作用の下で、該繊維
の型式は、収縮する形状を占めるか、または最初の形状
を再度占める。
【００２２】この目的のために使用される第１範疇の繊
維は、所謂形状記憶金属繊維によって構成される。従っ
て、金属または通常の合金は、その降伏点以上の機械的
な応力を受けるとき、該応力が中断した後に存続する塑
性変形を受ける。次に、その形状および寸法は、該合金
または金属が任意の型式の熱処理を次に受けても、本質
的に一層の展開を受けない。しかしながら、形状記憶合
金は、特定の温度範囲内で該材料の試料が数％の見掛け
の塑性変形を受け得るものの、後で単に加熱することに
よりその最初の形状を完全に再度取るため、この挙動を
持たない。この形状記憶の現象は、該試料が形成された
第１温度Ｔ1 と該試料がその形状を再度取るために加熱
または冷却されねばならないＴ1 よりも高いかまたは低
い第２温度Ｔ2 との間に生じる「マルテンサイト熱弾性
の」型式の可逆式構造変換に関連する。
【００２３】本発明による方法では、その最初の形状が
コンクリートを圧縮する、即ちプレストレスするのを可
能にするためにそれ等に与えることが望まれた形状であ
った繊維が使用される。この形状は、好ましくは、直線
状または完全に眞直になる傾向がある中間形状に対比さ
れる収縮して弯曲し幾分巻き上がった形状である。
【００２４】使用される材料の中で、ＮｉＴｉ型（ニッ
ケル、チタンおよび微量添加物）およびＣｕＺｎＡｌ型
（眞鍮、アルミニウムおよび微量添加物）の合金に対し
て論述がなされてもよい。該合金型式に対して、温度変
化は、５０℃と７０℃との間の上昇でもよく、即ち、２
０℃のコンクリート製品に対して、７０℃と９０℃との
間の温度における熱処理は、コンクリートに投入された
金属繊維の最初の形状に戻るのを可能にし得る。同一の
結果は、−１０℃と−３０℃との間の温度に冷却するこ
とによって得られてもよい。
【００２５】熱処理の適用の持続期間は、コンクリート
で作られる製品の形状の関数である。一般に、全体の製
品、即ち製品の芯でさえも、相変換温度に達せねばなら
ない。
【００２６】作られる製品が移送可能であれば、熱処理
は、炉内で加えられてもよい。しかしながら、製品が現
場で塑造されれば、即ち、その重量および寸法の結果と
して移送可能でなければ、熱処理の適用工程は、加熱用
外被ないしジャケットを使用して高周波ないしマイクロ
波によって行われてもよい。
【００２７】三点における曲げによる張力試験は、４×
４×１６ｃｍの試験片で実施された。使用されるコンク
リートは、次の組成を有していた。 セメント ＣＬＣ４５ ８９０ｇ バイユー（Ｂａｙｅｕｘ）砂 ２６６０ｇ 水 ４５０ｇ 流動化剤（ｆｌｕｉｄｉｆｉｅｒ） ８ｇ
【００２８】形状記憶繊維の組込みは、４つの構成要素
の混合後に行われる。熱処理は、完全に乾燥するのを回
避するために密封パック内で８０％において２４時間に
わたって行われた後、機械的試験に先立つ冷却のために
環境温度において２４時間にわたって行われる。該試験
は、１．５リットルのミキサーにおいてハーグ市コジェ
マ（ＣＯＧＥＭＡ）コンクリート研究所で実施された。
【００２９】次の表は、得られた値を要約する。
【００３０】
【表１】 熟成 １４日 ２８日 繊維( kg／m3) ０ ５０ ９０ ０ ５０ １０５ 熱処理なし 6.１７ 6.８９ 7.６５ 6.９８ 7.６８ 7.２１ 熱処理あり 7.３７ 7.８９ 7.４３ 7.７５ 8.００ 7.８４
【００３１】繊維無しの試験片に対して、熱処理は、約
１ＭＰａだけコンクリートないしモルタルの曲げ強さを
改善する（セメントの凝固過程の改善）。
【００３２】繊維含有試験片に対して、仕上げられるコ
ンクリートのｍ3当り繊維の５０ｋｇおよび１００ｋｇ
を有する繊維コンクリートに実施される試験は、繊維な
しよりも繊維ありおよび熱処理なしよりも熱処理ありに
おいて結果が一層決定的である（実験誤差を除き）こと
を示す。
【００３３】使用される繊維の第２範疇は、熱収縮性繊
維から成る。該繊維は、僅かな温度の上昇または降下に
よって寸法の低減を受ける。形状が直線状でなく好まし
くは充分に弯曲していれば、熱収縮性繊維は、収縮の際
に、埋込まれるコンクリートに圧縮応力を与える。使用
される繊維の形状は、好ましくは、その長さが１ｃｍと
１０ｃｍとの間でもよい平坦な薄片の形状である。厚さ
は、１ｍｍの１／１０以下でもよい。
【００３４】任意の無作為の製品は、該コンクリートの
扶助で製造されてもよい。しかしながら、本発明の特別
な適用は、放射性廃棄物貯蔵容器の製造である。従っ
て、単一の図面を参照すると、本発明による容器は、そ
の上側開口部がカバー１２によって密閉されるドラム１
０を本質的に備えている。密封は、充填材料で被覆され
る低または中間の活性の放射性廃棄物を貯蔵するのを可
能にするために緊密である。図示の例では、容器は、平
行六面体であり、平坦な底と、正方形断面を有する側壁
とを備えている。側壁の上端は、カバー１２の扶助によ
る閉鎖を可能にする開口部を限定する。
【００３５】本発明によると、全体の容器、即ち、ドラ
ム１０およびカバー１２は、形状記憶型または熱収縮性
型のいづれかの繊維２０によって補強されるコンクリー
トで作られる。
【００３６】ドラム１０は、カバー１２の様に塑造によ
って製造される。特に、ドラム１０の側壁の上端は、ド
ラム１０の外側から内側へ通過して平坦な端面１３と、
第１平坦面１３に平行であるが該面１３に対して段形後
退する平坦な支持面ないし支承面７とを継続的に限定す
る段付き形状を有している。支承面７は、２つの第１面
７，１３と共に横断面においてＺを形成する傾斜する内
側周辺端縁６によって上側面１３に結合される。傾斜す
る端縁６の直径は、支承面７に近づく際に増大し、従っ
て、該傾斜する端縁６は、ドラム１０の軸線に対して少
くとも１０°の角度を形成する。
【００３７】また、カバー１２は、その上側面から出発
して傾斜する外側周辺端縁１１と、傾斜端縁１１から段
形後退する垂直端縁１５とを有する周辺段付き領域を備
えている。これ等の端縁１１，１５は、カバー１２の上
側面および下側面に平行の平坦な第２支承面５によって
結合される。傾斜端縁１１の直径は、第２支承面５に近
づく際に増大し、従って、該傾斜端縁１１は、カバー１
２の軸線に対して少くとも１０°の角度を形成する。
【００３８】カバー１２がドラム１０上に置かれると
き、端縁１５によって限定されるカバー１２の下側部分
は、カバー１２の水平な支承面５がドラム１０の水平な
支承面７に当接するまでドラム１０の上部に形成される
開口部に嵌入する。図面に認められる様に、このとき、
同一の高さを有する傾斜端縁６，１１は、相互に面し、
その巾が容器１０の上側面１３から支承面７までほぼ一
定であるばち形環状空間１４をそれ等の間に限定する。
この環状空間１４は、鍵掛け用スロットを構成する。
【００３９】該カバー１２をドラム１０に緊密に固定す
るため、容器の残部と同一の材料、即ち、形状記憶繊維
または熱収縮性繊維２０によって補強されるコンクリー
トから作られる鍵掛け用継手は、該環状空間１４内に塑
造される。
【００４０】上方へ開放する環状空間１４における鍵掛
け用継手のこの形成は、型枠を使用する必要なしに容器
の緊密な密封を保証する。更に、鍵掛け用継手の形状
は、該継手が作られるとき、カバーが突然外れる如何な
る危険をも回避する。
【００４１】有利に、カバー１２は、鍵掛け用スロット
９が形成される大きい開口部８を中心に備えている。従
って、容器１０は、そのカバー１２の密封後に充填され
てもよい。廃棄物が開口部８によって導入されるとき、
充填材料は、開口部８が完全に密封されるまで導入され
る。該充填材料が実際の容器を形成するコンクリートと
同一の熱収縮性繊維または形状記憶繊維で補強されるコ
ンクリートによって構成されるとき、ひび割れおよび破
れの危険が排除される均質な組立体が形成される。
【００４２】最後に、種々な装置は、容器の取扱いを可
能にするために設けられてもよい。例示される態様で
は、言及は、ドラム１０の平坦な上側端面１３に固定さ
れるロッドまたはリング４になされてもよい。取扱い用
溝ないしスロット３は、該上側端面１３の近くでドラム
１０の外周面に塑造によって形成されてもよい。
【００４３】容器のこの説明は、本発明によるコンクリ
ートの扶助で製造可能な物体の好例の実施例を示すのに
過ぎない。従って、コンクリートの製造に先立って混合
物に単に該繊維を導入することによって一般的な表現で
通常のコンクリートから作られる任意の無作為の物体に
プレストレスすることが可能である。物体が乾燥された
後に次に加えられる熱処理は、プレストレスコンクリー
トに使用される通常の方法によって加えられるプレスト
レスに等しいコンクリート圧縮応力を内部に得ることを
可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコンクリートで製造される放射性
廃棄物貯蔵容器の断面図。
【符号の説明】
８ 開口部 １０ ドラム １２ カバー ２０ 形状記憶合金繊維または熱収縮性繊維
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 (Ｃ０４Ｂ 28/02 14:06 Ｚ 2102−4Ｇ 14:48 Ａ 2102−4Ｇ 24:00） 2102−4Ｇ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 形状または寸法がエネルギの伝達の作用
    の下でやがて展開可能な繊維（２０）を無作為の態様で
    混合物に導入し、コンクリートを型枠に注入し、塑造さ
    れるコンクリートの型を外し、養生期間の際に該コンク
    リートを硬化した後、機械的な圧縮応力を該コンクリー
    ト内に加える様に該繊維（２０）の寸法または形状が展
    開する様な態様で熱処理を実施することから成り所与の
    混合物から作られるコンクリートのプレストレス方法。
  2. 【請求項２】 水力結合剤によって結合される砂、砂利
    およびセメントの団塊と、種々な無作為の位置で該団塊
    に埋込まれる人工的な繊維（２０）とによって構成され
    る繊維コンクリートにおいて，前記繊維（２０）が、前
    記コンクリート内に圧縮応力を形成するためにエネルギ
    の伝達の作用の下でその寸法または形状を展開し得る型
    式のものであることを特徴とするコンクリート。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のコンクリートにおい
    て，前記繊維（２０）が、形状記憶金属合金から作られ
    ることを特徴とするコンクリート。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のコンクリートにおい
    て，前記形状記憶金属合金が、チタンおよびニッケルの
    合金であることを特徴とするコンクリート。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載のコンクリートにおい
    て，前記形状記憶合金が、真鍮およびアルミニウムの合
    金であることを特徴とするコンクリート。
  6. 【請求項６】 請求項２に記載のコンクリートにおい
    て，前記繊維（２０）が、熱収縮性であることを特徴と
    するコンクリート。
  7. 【請求項７】 請求項２から請求項６のいづれか１つの
    項に記載のコンクリートにおいて，前記繊維（２０）
    が、非常に平坦な薄片であり，該薄片の長さが、１ｃｍ
    と１０ｃｍとの間であることを特徴とするコンクリー
    ト。
  8. 【請求項８】 廃棄物導入用開口部（８）を有するドラ
    ム（１０）と、該開口部（８）を緊密に密封するカバー
    （１２）とを備える放射性廃棄物貯蔵容器において，請
    求項２から請求項７のいづれか１つの項に記載のコンク
    リートで作られることを特徴とする容器。
JP4041576A 1991-02-27 1992-02-27 コンクリートのプレストレス方法と、繊維コンクリートと、放射性廃棄物貯蔵容器 Pending JPH058217A (ja)

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FR9102340 1991-02-27
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JP (1) JPH058217A (ja)
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DE (1) DE69203895D1 (ja)
FI (1) FI920848A (ja)
FR (1) FR2673223A1 (ja)
TW (1) TW199228B (ja)
ZA (1) ZA921409B (ja)

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