JPH11246255A

JPH11246255A - 金属繊維強化コンクリ―ト、そのセメント質マトリックスおよびプレミックス

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Publication number: JPH11246255A
Application number: JP10375512A
Authority: JP
Inventors: Marcel Cheyrezy; マルセル・シェイレジイ; Jerome Dugat; ジェローム・デュガ; Clavaud Bernard; ベルナール・クラボー; Orange Gilles; ジレ・オランジュ; Frouin Laurent; ローラン・フルイン
Original assignee: Bouygues SA; Lafarge SA; Rhodia Chimie SAS
Current assignee: Bouygues SA; Lafarge SA; Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-11-27
Also published as: FR2771406A1; PL197724B1; FR2771406B1; US6478867B1; ES2172938T3; AU1341399A; CZ301900B6; CN1283169A; TR200002094T2; MXPA00005242A; JP3855511B2; TW567176B; MX219113B; AU750873B2; DE69804134D1; BR9814908A; EP1034148B1; HK1034502A1; ZA9810862B; EP1034148B9

Abstract

(57)【要約】特定の粒度および配合比率の条件下で、セメント、金属
繊維、骨材粒子、ポゾラン系反応粒子、マトリックスの
靱性を改善することができる成分、および分散剤からな
る組成物を水と混合してコンクリートを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンクリートの分
野、より具体的には繊維補強コンクリートに関する。本
発明の主な主題は、従来技術のものより優れた特性を持
つ、特にビルディングおよび高架道路や高速道路構造物
向けの土木構造物の要素を製造することが可能な、改善
されたコンクリートである。特に、本発明は、構造用コ
ンクリートに対して、靱性と延性が両立する（即ち、強
靱かつ高延性の）機械的挙動を得ることを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートの構造分析は、コンクリー
トの機械的特性が構造欠陥の存在に密接に結びついてい
ることを示してきた。これらのコンクリートが機械的荷
重を受けた場合に、大きさで判別できるいくつかの種類
の欠陥がコンクリートに観察されうる。

【０００３】小さい方のスケールでは、微孔と呼ばれる
欠陥がコンクリートに見られる。これは、こねたばかり
のペースト状のコンクリート中に最初から存在している
粒界空間から発する、毛管と呼ばれる細孔からなる。そ
の大きさは５０ｎｍから数μｍまでに及ぶ。

【０００４】次に大きなスケールでは、ミクロクラッキ
ング欠陥が見られる。この欠陥は１μｍから数百μｍま
でにわたる孔の大きさを持つ微小亀裂（ミクロクラッ
ク）である。このクラックは、非合体性（ｎｏｎ−ｃｏ
ａｌｅｓｃｅｎｔ）である、即ち、構造物を貫通する１
つの連続路を形成することはない。これは、主にコンク
リートの不均質性、即ち、骨材がバインダ／セメントと
は異なる機械的および物理的特性を有すること、に起因
する。このミクロクラックは、機械的な負荷時に現れ
る。この種の欠陥は、コンクリートの張力下での劣った
機械的特性とそのもろい性質の主要な原因である。

【０００５】最後のスケールでは、マクロクラッキング
欠陥が見られる。この種のクラック（マクロクラック）
の孔の大きさは、数百μｍから数ｍｍの範囲に及ぶ。こ
のクラックは合体性（伝播性）である。大きさが数ミリ
メートルという大欠陥が見られる場合もあり、これはコ
ンクリートの調製が悪かった（空気巻き込み、充填不
良）ことに起因する。

【０００６】これらの各種欠陥の存在を減少させるた
め、またはコンクリートの機械的特性に及ぼすそれらの
作用を軽減するための解決策がこれまでに提案されてき
た。

【０００７】コングリートの機械的特性を改善するた
め、セメント質マトリックスの砂を、他のより高性能の
成分に置換することが提案されているが、コンクリート
のコストが、土木分野に課せられている経済的制約から
みて、土木工事用に広く使用される材料と考えた場合に
許容できない水準まで上昇する。

【０００８】コンクリート組成物に高硬度骨材を配合す
ることも提案されているが、このような骨材のコストが
高いと、所望の性能を達成するのに必要な量がやはりコ
ンクリートの製造コストを著しく増大させてしまう。

【０００９】補強用繊維を高い含有量、即ち、典型的に
は１０〜１５ｖｏｌ％、でコンクリートに配合すると、
コンクリートのある種の機械的特性が、時にはめざまし
く改善されることも提案されているが、この含有量は、
コンクリートの製造コストに非常に大きな影響を与える
だけでなく、コンクリートの混合、均質化、さらに場合
によっては流し込みを困難または危うくして、特に建設
現場の作業条件下では、土木工事に利用することができ
なくなる。

【００１０】また、水／セメントの重量比を低下させた
り、可塑剤の使用によって、微孔性を部分的に抑制する
ことも可能である。さらに、微細なフィラー、特にポゾ
ラン系反応フィラーを使用すると、微孔の大きさを小さ
くできる。

【００１１】しかし、通常の方法による骨材骨格の組織
では、許容できる土木工事の作業条件下で満足すべきレ
オロジーを持ったコンクリートを得ることができない
（繊維の分散不良、微小構造欠陥等）。

【００１２】ミクロクラッキングそれ自体は、下記手段
により著しく低減する： −コンクリートの均質性を向上させる（例、骨材の粒度
を８００μｍに制限することにより）； −材料の緻密さを向上させる（骨材の最適化と、場合に
より凝結前および凝結期の間のプレス）； −凝結後に熱処理を行う。

【００１３】マクロクラッキングに関しては、これは金
属繊維の使用により抑制できるが、上述したように作業
上の難点がある。

【００１４】従来技術の文献例としては、国際特許出願
公開ＷＯ−Ａ−９５／０１３１６を挙げることができ
る。これは、繊維含有量を抑制し、繊維寸法を骨材粒子
の寸法に対して規定された割合に設定した金属繊維補強
コンクリートに関する。

【００１５】この繊維補強コンクリートは、セメント、
骨材粒子、微細なポゾラン系反応粒子（ｐｏｚｚｏｌａ
ｎｉｃ−ｒｅａｃｔｉｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓ）およ
び金属繊維からなる。骨材粒子は最大寸法Ｄを８００μ
ｍ以下とし、繊維は個々の繊維長１を４〜２０ｍｍと
し、Ｄに対する繊維の平均長さＬの比Ｒは１０以上とし
なければならず、繊維含有量は、繊維が凝結後のコンク
リート体積の１〜４％の体積を占めるような量とする。
得られたコンクリートは、延性挙動を示し、または疑似
加工硬化（ｐｓｅｕｄｏ−ｗｏｒｋ−ｈａｒｄｅｎｉｎ
ｇ）を受ける。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した欠陥、中でも
ミクロクラック、を解消するか、それらの作用を著しく
低減することが今なお求められている。これは、上記か
らもわかるかも知れないが、従来技術に述べられた研究
が主にマクロクラックの進展を防止するのに役立つもの
であって、ミクロクラックは部分的に安定化されるだけ
であり、荷重下では進展するからである。

【００１７】本発明の目的は、金属補強用繊維を含有
し、従来技術の類似コンクリートに比べて改善された特
性を有するコンクリートを提供することである。

【００１８】改善された特性とは、公知の繊維補強コン
クリートに比べて機械的特性が優れていることと、機械
的特性は公知の繊維補強コンクリートと少なくとも同等
であるがその特性を一定して再現性よく工業的規模で得
ることができること、の両方を意味するものと理解すべ
きである。

【００１９】本発明の別の目的は、最初の損傷（即ち、
ミクロクラック）がコンクリートに現れる時の応力レベ
ルを高め、それによりコンクリートの使用範囲、即ち、
コンクリートの線形弾性（ｌｉｎｅａｒｅｌａｓｔｉ
ｃ）挙動を増大させることである。

【００２０】本発明のさらに別の目的は、マクロクラッ
クの伝播を抑制することによりコンクリートの加工硬化
（ｗｏｒｋｈａｒｄｅｎｉｎｇ）を最初の損傷を超え
て改善することである。かくして、本発明の意図は、コ
ンクリートの延性挙動を改善することによりコンクリー
トの使用範囲を最初の損傷を超えて増大させることであ
る。

【００２１】本発明の別の目的はまた、セメント質マト
リックスと繊維との間の相乗効果により、ミクロクラッ
クの出現とマクロクラックの伝播の両方に関してコンク
リートの挙動を改善することである。「セメント質マト
リックス」とは、金属繊維を除いた、硬化したセメント
質組成物を意味すると理解すべきである。

【００２２】本発明のさらに別の目的は、そのサイズま
たは作業場所の条件のために熱処理を受けさせることが
できないコンクリート構造物を得るために特に重要であ
って、従来技術より改善された条件下で、特に周囲温度
（２０℃）に近い温度で、公知の最高の繊維補強コンク
リートの場合には熱処理の費用をかけないと得ることが
できないものと少なくとも同等の機械的特性（前述した
意味で）を有するコンクリートを得ることである。

【００２３】さらに、本発明の主題は、本発明のコンク
リートの製造を可能にするセメント質マトリックス、な
らびにこのマトリックスもしくはコンクリートの調製に
必要な成分の全部もしくは一部からなるプレミックス
（ｐｒｅｍｉｘ、予備混合物）にもある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】その一般的態様におい
て、本発明は、硬化したセメント質マトリックス中に金
属繊維が分散してなるコンクリートであって、該繊維を
除外して、（ａ）セメント；（ｂ）最大粒度Ｄｍａｘが２ｍｍ以下、好ましくは１ｍ
ｍ以下の骨材粒子；（ｃ）一次粒子粒度が１μｍ以下、好ましくは０．５μ
ｍ以下のポゾラン系反応粒子；（ｄ）骨材粒子（ｂ）とポゾラン系反応粒子（ｃ）の合
計体積の２．５〜３５％の体積比率で存在する、平均粒
度が１ｍｍ以下の針状もしくは薄片状（＝鱗片状、フレ
ーク状）粒子から選ばれた、マトリックスの靱性を改善
することができる成分；（ｅ）少なくとも１種の分散剤、からなる組成物を、水と混合することにより得られたも
のであり、かつ下記（１）〜（４）の条件を満たすコン
クリートに関する：（１）セメント（ａ）と粒子（ｃ）の合計重量に対する
水ｗの重量比率が８〜２４％の範囲内であり；（２）繊維の個々の長さｌが２ｍｍ以上で、ｌ／ｄ比
（ｄは繊維径）が２０以上であり；（３）骨材粒子の最大粒度Ｄｍａｘに対する繊維の平均
長さＬの比Ｒが１０以上であり；（４）繊維の量が、凝結後のコンクリート体積の４％未
満、好ましくは３．５％未満の繊維体積となる量であ
る。

【００２５】即ち、この手法は、骨材骨格の新規な設計
およびこれと補強用繊維との関係によって、このレオロ
ジー／機械的特性を調和させて課せられた問題を解決す
るものである。

【００２６】本発明に係るコンクリートの特性は、粒度
が２ｍｍを超える骨材粒子（ｂ）を成分（ａ）＋（ｂ）
＋（ｃ）＋（ｄ）の合計体積の２５％を超えない範囲の
割合でマトリックス内にさらに使用しても認めうるほど
には変化しない。

【００２７】このような割合でのこの種の骨材の存在
は、下記の条件を満たす限り、材料の機械的性能には寄
与しないフィラーと見なすことができる： −成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の混合物の
Ｄ５０粒度が２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以
下であり；そして −成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の混合物の
Ｄ７５粒度に対する繊維の平均長さＬの比Ｒが５以上、
好ましくは１０以上である。

【００２８】Ｄ７５粒度およびＤ５０粒度とは、篩い下
の量が粒子の全体積のそれぞれ７５％および５０％を占
める時の篩いの寸法をそれぞれ意味すると理解すべきで
ある。

【００２９】従って、本発明はまた、硬化したセメント
質マトリックス中に金属繊維が分散してなるコンクリー
トであって、該繊維を除外して、（ａ）セメント；（ｂ）骨材粒子；（ｃ）一次粒子粒度が１μｍ以下、好ましくは０．５μ
ｍ以下のポゾラン系反応粒子；（ｄ）骨材粒子（ｂ）とポゾラン系反応粒子（ｃ）の合
計体積の２．５〜３５％の体積比率で存在する、平均粒
度が１ｍｍ以下の針状もしくは薄片状粒子から選ばれ
た、マトリックスの靱性を改善することができる成分；（ｅ）少なくとも１種の分散剤、からなる組成物を、水と混合することにより得られたも
のであり、かつ下記（１）〜（５）の条件を満たすコン
クリートにも関する：（１）セメント（ａ）と粒子（ｃ）の合計重量に対する
水Ｗの重量比率が８〜２４％の範囲内であり；（２）繊維の個々の長さｌが２ｍｍ以上で、ｌ／ｄ比
（ｄは繊維径）が２０以上であり；（３）成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の混合
物のＤ７５粒度に対する繊維の平均長さＬの比Ｒが５以
上、好ましくは１０以上であり；（４）繊維の量が、凝結後のコンクリート体積の４％未
満、好ましくは３．５％未満の繊維体積となる量であ
り；（５）成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の混合
物のＤ７５粒度が２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下で
あり、そのＤ５０粒度が１５０μｍ以下、好ましくは１
００μｍ以下である。

【００３０】条件（３）および（５）は、繊維を除外し
た全ての固体成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）
を全部一緒にした場合に当てはまり、別個に考慮した個
々の成分に適用するものではない。

【００３１】

【発明の実施の形態】好ましくは、セメント質マトリッ
クスの靱性（ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）は１５Ｊ／ｍ^２以
上、有利には２０Ｊ／ｍ^２以上である。この靱性は、線
形破壊力学の公式を用いて、応力（応力強度因子：
Ｋ_ｃ）、またはエネルギー（臨界歪みエネルギー開放
率：Ｇ_ｃ）、のいずれかとして表される。セメント質マ
トリックスの靱性を求めるのに用いた測定方法は、後で
実施例に関する説明の部分で説明する。

【００３２】セメント質マトリックスの靱性は、セメン
ト質組成物に、平均粒度が１ｍｍ以下、好ましくは５０
０μｍ以下の粒子（ｄ）（これは針状形態または薄片状
形態である）を添加することにより得られる。粒子
（ｄ）は、骨材粒子（ｂ）とポゾラン系反応粒子（ｃ）
の合計体積の２．５〜３５％の範囲、特に５〜２５％の
範囲に入る体積比率で存在させる。

【００３３】この粒子（ｄ）は、マトリックスの靱性を
向上させる機能を果たすことから、以下ではこの粒子を
「補強用粒子」と呼ぶことにする。この補強用粒子の
「粒度」とは、その最大寸法の大きさ（特に、針状形態
のものの場合には長さ）を意味するものと理解すべきで
ある。補強用粒子は天然製品でも合成製品でもよい。

【００３４】針状形態の補強用粒子は、ウォラストナイ
ト繊維、ボーキサイト繊維、ムライト繊維、チタン酸カ
リウム繊維、炭化ケイ素繊維、酢酸セルロースのような
セルロースもしくはセルロース誘導体繊維、炭素繊維、
炭酸カルシウム繊維、ヒドロキシアパタイト繊維および
他のリン酸カルシウム繊維、またはこれらの繊維の粉砕
により得られた誘導製品、ならびにこれらの繊維の混合
物の中から選ぶことができる。

【００３５】補強用粒子は、長さ／直径の比で表される
その針状度が少なくとも３、好ましくは少なくとも５の
ものを使用することが好ましい。ウォラストナイト繊維
が良好な結果を与えた。即ち、セメント質マトリックス
中にウォラストナイト繊維が存在すると、微孔度が低下
する。この意外な効果は、２０℃養生を受けたコンクリ
ートの場合に特に明らかである（以下を参照）。

【００３６】薄片（フレーク）状形態の補強用粒子は、
マイカフレーク、タルクフレーク、混合ケイ酸塩（クレ
ー）フレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフ
レーク、および混合アルミン酸塩もしくはケイ酸塩フレ
ーク、ならびにこれらのフレークの混合物の中から選ぶ
ことができる。

【００３７】マイカフレークが良好な結果を与えた。こ
れらの各種形態または種類の補強用粒子の混合物を、本
発明に係るコンクリートの組成物中に使用することも可
能である。

【００３８】これらの補強用粒子の少なくとも一部が、
その表面に、ラテックスを含有するか、または下記化合
物の少なくとも１種から得られた、高分子有機被覆を有
していてもよい：ポリビニルアルコール、シラン類、シ
リコネート類、シロキサン樹脂、ポリオルガノシロキサ
ン類、または（１）炭素数３〜２２の少なくとも１種の
カルボン酸と、（２）炭素数２〜２５の少なくとも１種
の多官能性脂肪族もしくは芳香族アミンもしくは置換ア
ミンと、（３）亜鉛、アルミニウム、チタン、銅、クロ
ム、鉄、ジルコニウムおよび鉛の中から選ばれた少なく
とも１種の金属を含有する水溶性金属錯体である架橋
剤、との反応の生成物。この反応生成物は欧州特許出公
開願ＥＰ−Ａ−０，３７２，８０４により詳しく説明さ
れている。この有機被覆の厚みは０．０１〜１０μｍ、
好ましくは０．１〜１μｍの範囲内とすることができ
る。

【００３９】ラテックスは、スチレン−ブタジェンラテ
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、メタクリルラテックス、ならびにカルボニル化
およびリン酸化ラテックスの中から選ぶことができる。
カルシウムと錯体を形成する官能基を有するラテックス
が好ましい。高分子有機被覆は、流動床中、またはＦＯ
ＲＢＥＲＧ型混合器を用いて、上記化合物のいずれかの
存在下で補強用粒子を処理することにより得ることがで
きる。

【００４０】被覆材料としては下記化合物が好ましい：
Ｈ２４０ポリオルガノシロキサン、Ｍａｎａｌｏｘ４
０３／６０／ＷＳおよびＷＢＬＳ１４、ならびにＲ
ｈｏｄｏｒｓｉｌ８７８，８６５および１８３０Ｐ
Ｘシロキサン樹脂（以上、いずれもＲｈｏｄｉａＣｈ
ｉｍｉｅ社より市販）ならびにカリウムシリコネート。
この種の処理は、天然物である補強用粒子に対して特に
推奨される。

【００４１】金属繊維に関しては、これらは、高張力鋼
繊維、アモルファス鋼繊維、またはステンレス鋼繊維と
いったスチール繊維の中から選んだ金属繊維でよい。任
意に、スチール繊維は銅、亜鉛、ニッケル（またはこれ
らの合金）といった非鉄金属で被覆（メッキ）されてい
てもよい。

【００４２】金属繊維の個々の長さ（ｉｎｄｉｖｉｄｕ
ａｌｌｅｎｇｔｈ）ｌは、少なくとも２ｍｍであり、
好ましくは１０〜３０ｍｍの範囲内である。ｌ／ｄ比
（ｄは繊維径）は少なくとも２０であり、好ましくは２
００以下である。

【００４３】変動する幾何学形状を有する繊維も使用で
きる：繊維は縮れていたり、波形であったり、末端がカ
ギ型（フック状）になっていてもよい。繊維の長さ方向
に、繊維の粗さを変動させたり、および／または繊維の
断面積を変動させてもよい；繊維は、何本かの金属繊維
をブレード編みまたはケーブル化したり、撚りにより一
体にすることを含む任意の適当な技法により得たもので
もよい。

【００４４】金属繊維の含有量は、繊維が凝結後のコン
クリート体積の４％未満、好ましくは３．５％未満の体
積を占めるような量とする。有利には、硬化したセメン
ト質マトリックス中の金属繊維の平均結合応力が１０Ｍ
Ｐａ以上、好ましくは１５ＭＰａ以上でなければならな
い。この応力は、後述するように、コンクリートのブロ
ック中に埋めこんだ１本の繊維の引き抜きを行う試験に
より求められる。

【００４５】高い繊維結合応力と高いマトリックス靱性
（好ましくは１５Ｊ／ｍ^２以上）の両方を備えた本発明
に係るコンクリートは、これら二つの特性の間の相乗作
用により優れた機械的性能を生ずる。

【００４６】繊維／マトリックスの結合レベルはいくつ
かの手段により調節することができ、これらの手段は別
々にまたは同時に使用することができる。第１の手段に
よれば、セメント質マトリックス中の繊維の結合を、繊
維表面を処理することにより達成することができる。こ
の繊維の表面処理は下記処理法の少なくとも一つにより
実施しうる： −繊維のエッチング； −繊維上への無機化合物の析出、特にシリカまたは金属
リン酸塩の析出。

【００４７】エッチングは、例えば、繊維を酸と接触さ
せた後、中和することにより実施することができる。シ
リカは、繊維をシラン、シリコネートまたはシリカゾル
のようなケイ素化合物と接触させることにより析出させ
ることができる。

【００４８】一般に、金属リン酸塩の析出は、予め酸洗
した金属繊維を金属リン酸塩、好ましくはリン酸マンガ
ンまたはリン酸亜鉛、を含有する水溶液中に浸漬し、溶
液を濾過して繊維を回収することからなるリン酸塩処理
法を用いて行われる。次いで、繊維をリンスし、中和
し、再びリンスする。通常のリン酸塩処理法とは異な
り、得られた繊維はグリース型の仕上げを受けさせる必
要はないが、防食保護を付与するか、またはセメント質
媒質との繊維の処理操作をより容易にするために、場合
により添加剤を含浸させてもよい。リン酸塩処理は、繊
維に金属リン酸塩水溶液を塗布または噴霧することによ
って実施してもよい。

【００４９】任意の種類のリン酸塩処理法を使用するこ
とができる−この点については、Ｇ．ＬＯＲＩＮによる
著作「金属のリン酸塩処理」（１９７３），Ｐｕｂ．Ｅ
ｙｒｏｌｌｅｓに説明されている処理を参照することが
できる。

【００５０】第２の手段によると、セメント質マトリッ
クス中の繊維の結合は、組成物中に下記化合物の少なく
とも１種を導入することにより達成することができる：
シリカを主成分とするシリカ化合物、沈降炭酸カルシウ
ム、水溶液状態のポリビニルアルコール、ラテックス、
またはこれらの化合物の混合物。

【００５１】「シリカを主成分とするシリカ化合物」な
る用語は、沈降シリカ、シリカゾル、熱分解シリカ（ア
エロジル型の）、アルミノケイ酸塩、例えば、ローディ
ア・シミー社より市販されているＴｉｘｏｓｉｌ２
８、の中から選ばれた合成製品、またはクレー型製品
（天然または誘導体のいずれでも）、例えば、スメクタ
イト、ケイ酸マグネシウム、セピオライト（海泡石）お
よびモンモリロナイト、をここでは意味すると理解され
るべきである。

【００５２】少なくとも１種の沈降シリカを使用するこ
とが好ましい。沈降シリカは、適当なｐＨ、特に塩基
性、中性または弱酸性ｐＨの沈降媒質を用いて、アルカ
リ金属ケイ酸塩と酸、一般には無機酸、との反応からの
沈殿により得られたシリカを意味するとここでは理解さ
れるべきである。このシリカの調製には任意の方法（ケ
イ酸塩沈降物への酸の添加、水もしくはケイ酸塩溶液沈
降物への酸とケイ酸塩の全体的もしくは部分的な同時添
加、等）を使用することができ、使用する方法は生成さ
せたいシリカの種類に応じて選択され、沈殿工程の後
は、一般に反応混合物から任意の既知手段、例えば、フ
ィルタープレスまたは真空フィルター、を用いてシリカ
を分離する工程が続き、こうして濾過ケーキを回収し、
これを必要に応じて洗浄し、このケーキを場合により砕
いた後、任意の既知手段、特に噴霧乾燥により乾燥して
もよく、その後に場合により粉砕および／または塊状化
を行ってもよい。

【００５３】一般に、導入する沈降シリカの量は、コン
クリートの全重量に対して、乾燥分で表して０．１〜５
重量％の範囲内である。５％を超えると、モルタルの調
製時にレオロジーの問題が通常は生ずる。

【００５４】沈降シリカは好ましくは水性懸濁液の状態
で組成物中に導入する。これは、特に次のような水性シ
リカ懸濁液でよい： −固形分含有量が１０〜４０重量％； −５０ｓ^−１の剪断速度に対する粘度が４×１０^−２Ｐ
ａ．ｓ未満； −この懸濁液を７５００ｒｐｍで３０分間遠心分離した
後の上澄み液に含まれるシリカの量が、懸濁液中に含ま
れるシリカの重量の５０％より大。

【００５５】この懸濁液は、国際特許出願公開ＷＯ−Ａ
−９６／０１７８７により詳しく説明されている。Ｒｈ
ｏｄｉａＣｈｉｍｉｅ社より市販されているＲｈｏｘ
ｉｍａｔＣＳＳＬシリカ懸濁液がこの種のコンクリ
ートに特に好適である。

【００５６】本発明に係る組成物のセメント（ａ）は、
有利には、ポルトランドセメントＣＰＡＰＭＥＳ、Ｈ
Ｐ、ＨＰＲ、ＣＥＭＩＰＭＥＳ、５２．５もしくは
５２．５ＲまたはＨＴＳ（高シリカ含量）といったポル
トランドセメントである。

【００５７】骨材粒子（ｂ）は、本質的に分級または粉
砕した砂または混合砂であり、これは有利には珪砂（ｓ
ｉｌｉｃｅｏｕｓｓａｎｄ）、特に石英粉（ｑｕａｒ
ｔｚｆｌｏｕｒ）である。骨材粒子の最大粒度Ｄ１００
またはＤｍａｘは好ましくは６ｍｍ以下である。骨材粒
子は、セメント質マトリックスの２０〜６０重量％、好
ましくは該マトリックスの２５〜５０重量％の範囲内の
量で一般に存在させる。

【００５８】微細なポゾラン系反応粒子（ｃ）は、０．
１μｍ以上で、１μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下
の一次粒子粒度を有する。これは、シリカ化合物、特に
シリカヒューム、フライアッシュ、高炉スラグ、および
カオリンのような粘土（クレー）誘導体の中から選んだ
ものでよい。シリカは、シリコン産業から発生するシリ
カヒュームではなくジルコニウム産業から発生するシリ
カヒュームでよい。

【００５９】コンクリート工学で慣用されている水／セ
メントの重量比は、セメント置換物、特にポゾラン系反
応粒子を使用する場合には変動することがある。従っ
て、本発明の必要量について、セメントとポゾラン系反
応粒子との合計重量に対する水Ｗの量の重量比率を規定
した。こうして規定したこの重量比は、約８〜２４％、
好ましくは約１３〜２０％である。但し、実施例の記載
では、水／セメントの重量比であるＷ／Ｃ比を使用し
た。

【００６０】本発明に係る組成物はさらに少なくとも１
種の分散剤（ｅ）を含有する。この分散剤は一般に可塑
剤である。可塑剤は下記の中から選んだものでよい：リ
グノスルホン酸塩、カゼイン、ポリナフタレン類、特に
ポリナフタレンスルホン酸アルカリ金属塩、ホルムアル
デヒド誘導体、ポリアクリル酸アルカリ金属塩、ポリカ
ルボン酸アルカリ金属塩、およびグラフト化ポリエチレ
ンオキシド。一般に、本発明に係る組成物は、セメント
１００重量部当たり０．５〜２．５重量部の可塑剤を含
有する。

【００６１】他の添加剤、例えば、消泡剤も本発明に係
る組成物に添加しうる。例として、ポリジメチルシロキ
サンまたはプロピレングリコールを主成分とする消泡剤
を使用してもよい。

【００６２】この種の添加剤としては、溶液形態、固体
形態、または好ましくは樹脂、オイルもしくはエマルシ
ョン（好ましくは水中）形態のシリコーン類を特に挙げ
ることができる。最も特に好適なものは、Ｍ反復単位
（ＲＳｉＯ_０．５）およびＤ反復単位（Ｒ_２ＳｉＯ）か
ら本質的になるシリコーン類である。これらの式におい
て、Ｒ基は同一でも違っていてもよく、より具体的には
水素および炭素数１〜８のアルキル基の中から選ばれ、
メチル基が好ましい。反復単位の数は３０〜１２０の範
囲が好ましい。組成物中のかかる添加剤の量は一般にセ
メント１００重量部当たり５重量部以下である。

【００６３】粒子の寸法（粒度）は全てＴＥＭ（透過型
電子顕微鏡）またはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により
測定される。マトリックスは、コンクリートの予測され
た性能を阻害しない限り、上記以外の他の成分をさらに
含有していてもよい。

【００６４】コンクリートは、当業者に知られた任意の
方法、特に固体成分を水と混合し、成形〔モールディン
グ（型成形）、注型（流し込み）、インゼクション（噴
射）、ポンピング、押出、カレンダリング〕を行い、次
いで硬化させることにより得ることができる。例えば、
コンクリートを調製するために、マトリックスの成分と
補強用繊維を適量の水と混合する。

【００６５】下記の混合順序に従うことが有利である： −マトリックスの粉末成分を混合する（例えば、２分
間）； −水とこの混合物の一部、例えば、半分を導入する； −混合する（例えば、１分間）； −混合物の残りの部分を導入する； −混合する（例えば、３分間）； −補強用繊維と追加の成分を導入する； −混合する（例えば、２分間）。

【００６６】コンクリートは次いで所望の機械的特性を
得るのに必要な時間だけ２０〜１００℃で養生させる。
意外にも、周囲温度に近い温度での養生が良好な結果を
与えることが判明した。これはコンクリート組成物にお
ける成分の選択によるものである。この場合、コンクリ
ートを、例えば２０℃に近い温度で養生させる。

【００６７】養生プロセスは、硬化したコンクリートに
対して常圧で６０〜１００℃で熱処理することを含んで
いてもよい。得られたコンクリートは、特に６０〜１０
０℃での熱処理を６時間〜４日間受けさせてもよく、最
適時間は約２日間であり、熱処理は混合物の凝結期の終
了後に開始してもよく、または凝結開始から少なくとも
１日後から開始してもよい。一般に、上記温度範囲で６
〜７２時間の熱処理時間で十分である。

【００６８】熱処理は、乾燥または湿潤環境中で行う
か、またはこの二つの環境が交替に起こるサイクル（例
えば、湿潤環境中に２４時間の後、乾燥環境中に２４時
間）に従って行う。

【００６９】この熱処理は、その凝結期が完了したコン
クリートについて実施し、コンクリートは好ましくは少
なくとも１日間、さらに良好には少なくとも約７日間エ
ージングさせる。コンクリートに上記の熱処理を受けさ
せる場合には、石英粉の添加が有用である場合がある。

【００７０】コンクリートは、結合ワイヤーまたは結合
テンドンによりプリテンションされていてもよく、或い
はシングル非結合テンドンまたはケーブルもしくはシー
スバー（ｓｈｅａｔｈｂａｒ）によりポストテンショ
ンされていてもよい。このケーブルはひとまとめにした
ワイヤーからなるか、またはテンドンからなる。

【００７１】プレストレシングは、プリテンションの形
態とポストテンションの形態のいずれであっても、本発
明に係るコンクリートからなる製品に特によく適してい
る。これは、金属製のプレストレシングケーブルを含ん
でいるマトリックスの脆さのため、コンクリート製の構
造要素の寸法を最適にすることができないので、ケーブ
ルは常に非常に高い、酷使された引張強度を持っている
ためである。

【００７２】

【発明の効果】高性能コンクリートの使用に関しては常
に進歩してきた。本発明に係るコンクリートの場合、材
料が金属繊維により均質に補強されているので、延性に
関して高い機械的性能を達成することができる。その上
で、プリテンションの方式が何であれ、ケーブルまたは
テンドンによるこの材料のプレストレシングをほぼその
全量まで使用すると、引張りと曲げの両方に関して非常
に強く、従って最適化されているプレストレストコンク
リート要素ができあがる。

【００７３】この機械的強度の増大のために得られる体
積の縮小により、非常に軽量の組立て（プレハブ）要素
の製造が可能となる。その結果、軽量であるため容易に
輸送できるロングスパンコンクリート要素の可能性が出
てくる。これは、ポストテンションの使用が広く採用さ
れている大型構造物の建設に特によく適している。この
種の構造物の場合、この解決策により、作業場所の使用
期間と組立てに関して特に有利な節約をなすことが可能
となる。

【００７４】また、熱養生の場合には、プリテンション
またはポストテンションの使用により収縮が著しく低減
する。この特性は特に望ましく、上記利点の全部とこの
製品の非常に低い透過率−構造物の経時的な耐久性とメ
インテナンスの場合に非常に有利な性質−とが組合わさ
って、この材料がスチール製構造物に対する有効な代替
物となりうることを意味する。

【００７５】本発明に従って得られたコンクリートは、
一般に直接引張強度Ｒ_ｔが１２ＭＰａ以上である。この
コンクリートはまた、４点曲げでの曲げ強度Ｒ_ｆが２５
ＭＰａ以上、圧縮強度Ｒ_ｃが１５０ＭＰａ以上、および
破壊エネルギーＷ_ｆが２５００Ｊ／ｍ^２以上の値を示す
ことができる。

【００７６】本発明はまた、上述したコンクリートを製
造および使用するためのセメント質マトリックスにも関
する。最後に、本発明は上述したコンクリートおよびマ
トリックスの製造に必要な成分の全部または一部を含有
するプレミックスにも関する。

【００７７】本発明の重要な特徴は、従来技術の多くの
提案より金属繊維の含有量が著しく少ないにもかかわら
ず、改善された特性を示すコンクリートを得ることが可
能になることであることが、添付図面から認められよ
う。実際、本発明によれば、添付図面の例に示したよう
に、凝結後のコンクリート体積の４％未満、好ましくは
３．５％未満、さらに場合によっては凝結後のコンクリ
ート体積の２％程度という少ない金属繊維の量で、改善
された機械的特性を有するコンクリートを得るのに十分
である。この予想外の効果は、知りうる限りでは、コン
クリート組成物の成分の選択とこの組成物中の各成分の
割合によるものである。

【００７８】

【実施例】以下の実施例は本発明を何ら制限せずに本発
明を例示するものである。

【００７９】実施例成分比較の意義を十分に引き出すために、実施例では次に示
す同一の成分を使用した：ポルトランドセメント（ａ）：Ｌａｆａｒｇｅ社（フラ
ンス）から入手したＨＴＳ（高シリカ含量）型。

【００８０】砂（ｂ）：Ｓｉｆｒａｃｏ社（フランス）
から入手したＢＥ３１珪砂。石英粉（ｂ）：Ｓｉｆｒａｃｏ社（フランス）から入手
した粒子の５０％が１０μｍより小さいＣ４００等級、
またはＳｉｆｒａｃｏ社（フランス）から入手した粒子
の５０％が５μｍより小さいＣ５００等級。

【００８１】石英ガラス（ｃ）：Ｓ．Ｅ．Ｐ．Ｒ．社
（フランス）から入手した、ジルコニウム製造で発生し
た、ＢＥＴ表面積が１８ｍ^２／ｇのＭＳＴ型の熱分解微
小シリカ（ｔｈｅｒｍａｌｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃ
ａ）。

【００８２】針状型補強用粒子（ｄ）：ウォラストナイ
ト（ＣａＳｉＯ_３）。使用した製品は、Ｎｙｃｏ社（ＮｙｃｏＭｉｎｅｒａ
ｌｓＩｎｃ．，米国ニューヨーク州ウィルズボロ）よ
りＮＹＡＤＧなる商品名で市販されているものであっ
て、その特性は次の通りである： −粒度：ｌ＝平均３００μｍ（５０μｍないし５００μｍ）ｄ＝２０μｍ； −形態因子：ｌ／ｄ＝１５； −粒度分布：＜１００米国メッシュ（％）：９９＜２００米国メッシュ（％）：８７＜３２５米国メッシュ（％）：６５； −相対密度：２．９。

【００８３】「粉砕」ウォラストナイト型の補強用粒子
（ｄ）：使用した製品はウォラストナイトＮＹＣＯ１
２５０である。このウォラストナイトＮＹＣＯ１２５
０は、平均粒度（Ｄ５０）が８μｍで、形態因子（ｌ／
ｄ）が３、粒度分布が次の通りである：＜２０μｍ（％）：１００＜１０μｍ（％）：９６。

【００８４】薄片状補強用粒子（ｄ）：マイカ〔白雲母
（マスコバイト）：ＡｌおよびＫの水和珪酸塩）。使用
した製品は、Ｋａｏｌｉｎｓｄ’Ａｒｖｏｒ社（フラ
ンス、５６２７０プレムール）より、Ｍｉｃａｒｖｏｒ
ＮＧ１６０なる商品名で市販されており、その特性
は次の通りである： −粒度：ｌ＝平均７５μｍ（１０μｍないし２００μ
ｍ） −薄片の厚み：数μｍ； −粒度分布：＜０．１６０ｍｍ（％）：９８＜０．０４０ｍｍ（％）：３０； −相対密度：２．７５。

【００８５】混合物 −液体分散剤：Ｍａｐｅｉ社（イタリー）から入手した
Ｘ４０４、またはタケモト・オイル社（日本）製でミツ
ビシより販売されているＳＳＰ１０４、またはＣｈｒ
ｙｓｏ社製および販売のＯＰＴＩＭＡ１００； −粉末分散剤：ＲｈｏｄｉａＣｈｉｍｉｅ社製のＲＨ
ＯＸＩＮＡＴＢ３６； −ＲｈｏｄｉａＣｈｉｍｉｅ社より市販のＲＨＯＸＩ
ＭＡＴ６３５２ＤＤ消泡剤； −ＲｈｏｄｉａＣｈｉｍｉｅ社より市販のＲＨＯＸＩ
ＭＡＴＣＳ６０ＳＬシリカスラリー。

【００８６】繊維：金属繊維は、Ｂｅｋａｅｒｔ社（ベ
ルギー）より供給された長さ１３ｍｍ、直径２００μ
ｍ、極限引張り強さ２８００ＭＰａのスチール繊維であ
る。これを存在させる場合には、繊維を２体積％の量、
即ち、セメントに対する重量比＝０．２２２で導入す
る。

【００８７】コンクリート試験片の調製各実施例において、試験片製造のための操作方法は、容
量５リットルのＥＩＲＩＣＨＲ０２型もしくは容量７
５リットルのＥＩＲＩＣＨＲ０８型の、容器が回転す
る高攪乱（ｈｉｇｈ−ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）ミキサー
を使用するか、またはＨＯＢＡＲＴまたはＰＥＲＲＩＥ
Ｒ型の低剪断ミキサーを使用して行った。全ての実施例
において、平均して空気の取込み量は３．５％未満であ
った。

【００８８】養生試験に対しては、一つは２０℃での養生、もう一つは９
０℃での熱処理、という２種類の硬化コンクリートの処
理方法を採用した。

【００８９】２０℃養生：試験片を注型（流し込み）か
ら４８時間後に脱型する。次いで、これを水の存在下、
２０℃で最低１４日間保管することからなる処理に付
す。試験片は、注型から２６日後に機械加工し（実施す
る試験に応じて必要なら）、注型から２８日後に試験を
実施する。

【００９０】９０℃熱処理：試験片を注型から４８時間
後に脱型する。次いで、これを湿潤空気中で２４時間、
次に乾燥空気中で２４時間、９０℃のオーブン中に保管
することからなる熱処理に付す。場合により行う機械加
工は注型から６日後に実施し、試験は注型から少なくと
も７日後に実施する。

【００９１】測定測定は、マトリックスの機械的特性、主に靱性と、金属
繊維と混合した最終材料の曲げ、引張り、および圧縮に
おける機械的特性とに関する。これらの測定は、対応す
る測定に適した試験片の寸法で実施する。

【００９２】靱性セメント質マトリックスの靱性の測定方法は次の通りで
ある：試験は、４０×４０×２５０ｍｍまたは７０×７
０×２８０ｍｍのノッチ付きプリズム型試験片、即ち、
ＳＥＮＢ幾何学形状（ＡＳＴＮ−Ｅ３９９−８３試験
法）の試験片を用いて、３点曲げで実施する。Ｖ型形状
のノッチは、乾燥したこれらのプリズム型試験片に対し
て、ダイアモンド円板（連続リム付きの精密円板）を備
えたフライスを用いて作製する。ノッチの相対深さａ／
ｗは０．４である（ａ：ノッチの深さ；ｗ：試験片の高
さ）。

【００９３】臨界応力強度因子Ｋ_ｃは、破壊荷重Ｆと不
安定（不安定破壊）時のクラック長さａから次式に従っ
て求められる（ＳＣＨＥＮＣＫ万能試験機を用いた、
１０^−２ｍｍ／ｓの変位制御方式での試験）：

【００９４】

【数１】

【００９５】式中、ｌは支点（曲げリグ）間の距離＝２
００ｍｍを意味し、ｄおよびｗはそれぞれ試験片の深さ
および高さであり、ａは破壊の瞬間のノッチの長さであ
り、Ｙはクラック長さに依存する形状パラメータ（α＝
ａ／ｗ）である。

【００９６】３点曲げでは、下記のＹパラメータを使用
することが好ましい（Ｊ．Ｅ．Ｓｒａｗｌｅｙ，Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｒａ
ｃｔｕｒｅ（１９７６），Ｖｏｌ．１２，ｐｐ．４７５
−４７６）：

【００９７】

【数２】

【００９８】非線形挙動（延性挙動）の場合、靱性を推
定するのに採用される力Ｆは、力−変位曲線の直線部分
の最後に相当し；その場合、不安定時点はクラックの開
始に相当する。

【００９９】臨界歪みエネルギー解放率Ｇ_ｃは、見せか
け歪み（ｓｐｕｒｉｏｕｓｓｔｒａｉｎｓ）による寄
与分を除去し、消散エネルギーをリガメント（ｌｉｇａ
ｍｅｎｔ）断面積：（ｗ−ａ）×ｄに関して表すことを
条件として、力−変位曲線から求めることができる。

【０１００】平面歪みにおいては、Ｋ_ｃとＧ_ｃとの間に
下記の単純な関係が成立する：

【０１０１】

【数３】

【０１０２】式中、Ｅは弾性率であり、υはポアソン比
を表す。Ｅは、二つの支点の上に置いたプリズム型試験
片を振動させることにより、基本振動数の測定に基づい
て実験的に求められる（ＧＲＩＮＤＯＳＯＮＩＣ法）。

【０１０３】結合セメント質マトリックス中の金属繊維
の結合に関して、コンクリートブロックに埋め込んだ１
本の繊維の引き抜きを行う試験により応力を測定する。
試験は、直径２００μｍの長尺スチールワイヤーで行っ
た。

【０１０４】ワイヤーを表面処理する場合には、これを
まず慎重に脱脂（アルコール／アセトン）した後、酸洗
（希塩酸）する。次いでリン酸塩型の処理を行う（リン
酸マンガンまたは亜鉛で）。仕上げ段階の中和、リン
ス、および乾燥では特別の注意を払う。

【０１０５】ワイヤーを４×４×４ｃｍのコンクリート
ブロックに埋め込む。使用した組成物は、機械的特性の
試験片（曲げ、圧縮および引張り）に使用したものと同
じであり、水／セメント重量比は０．２５に固定する。

【０１０６】１０ｍｍの長さだけ埋め込んだワイヤー
を、万能試験機（ＳＣＨＥＮＣＫ）を用いて０．１ｍｍ
／ｍｉｎの速度で試験片から引っ張ることにより抜き取
る。加えられた力を適当な力センサーにより測定し、ワ
イヤーの変位（試験片に対する）を伸び量測定センサー
により測定する。平均結合応力は下記の単純化した式か
ら推計する。

【０１０７】

【数４】

【０１０８】式中、Ｆ_ｍａｘは測定された最大力であ
り、φはワイヤーの直径であり、１_ｅは埋め込み長さで
ある。

【０１０９】直接引張り強度：Ｒ_ｔこれは、７０×７０×２８０ｍｍプリズム体から機械加
工したダンベル型試験片、即ち、高さ５０ｍｍにわたる
７０×５０ｍｍの作用部分を持つ試験片、に対する直接
引張りで得られた値である。慎重に整列させた試験片を
単一自由度で試験リグ（ＵＴＳ）にしっかり装着する。

【０１１０】

【数５】

【０１１１】式中、Ｆ_ｍａｘは、中央の７０×５０ｍｍ
の部分に起こる破壊に対する最大力（ピーク力）（単位
Ｎ）を意味する。

【０１１２】試験片は接着剤で接合した後、ボルトで締
結することにより引張試験機のジョーに固定する。

【０１１３】曲げ強度：Ｒ_ｆＲ_ｆはＮＦＰ１８−４１１およびＮＦＰ１８−４０
９規格およびＡＳＴＭＣ１０１８に準拠してボール支
持体に装着した７０×７０×２８０ｍｍプリズム型試験
片に対する４点曲げで得られた値である。

【０１１４】

【数６】

【０１１５】式中、Ｆ_ｍａｘは、１＝２１０ｍｍおよび
１’＝１／３、そしてｄ＝ｗ＝７０ｍｍにおける最大力
（ピーク力）（単位Ｎ）を意味する。

【０１１６】圧縮強度：Ｒ_ｃ _Ｒ _ｃは研削した円筒形試験片（直径７０ｍｍ／高さ１４
０ｍｍ）に対する直接圧縮で得られた値である。

【０１１７】

【数７】

【０１１８】式中、Ｆは破壊時の力（Ｎ）を意味し、ｄ
は試験片の直径（７０ｍｍ）を意味する。

【０１１９】破壊エネルギー：Ｗ_ｆＷ_ｆは、７０×７０×２８０ｍｍプリズム型試験片での
４点曲げ試験における力−撓み曲線下の全面積を測定す
ることにより求めた値である。測定された撓みは、試験
片の真の変位を求めるように補正する：

【０１２０】

【数８】

【０１２１】式中、Ｆは加えた力であり、δｃは真の変
位（補正された撓み）であり、そしてδ_ｃは試験片の断
面積である。

【０１２２】実施例１〜１７：補強用要素（ｄ）の影響比較のために、組成物の成分を変更し、一部の組成物に
ついてはある種の成分、特に繊維、を省略したコンクリ
ートから得られた結果を、本発明に係るコンクリート組
成物の成分の組合わせを用いることにより得られる予想
外の利点が現れるように提示した。実施例１〜１７の結
果を下の表１に示した。この表は、作製したコンクリー
ト試験片の組成とそれらのそれぞれのパラメータを与え
る。

【０１２３】補強用要素（ｄ）の量は、骨材粒子（ｂ）
とポゾラン系反応粒子（ｃ）の合計体積に対する体積％
で下の表に示す。コンクリートの他の成分（ａ、ｂ、
ｃ、混合物、水）の量は重量部で表してある。これらの
実施例１〜１７に使用した混合物は分散剤である。使用
した砂は、砂ＢＥ３１であり、その粒度分布は実施例２
４に示されている。

【０１２４】

【表１Ａ】

【０１２５】

【表１Ｂ】

【０１２６】実施例１および２（ウォラストナイトを含
まないサンプル）を実施例３および４（１７％の針状ウ
ォラストナイトを含有するサンプル）と比較すると、後
者では金属繊維を含有しないコンクリートの靱性がほぼ
２倍も増大することがわかる。同様の結果が、やはり繊
維を含まないコンクリートについて、実施例５（ウォラ
ストナイトを含まないサンプル）と実施例６（１０％の
針状ウォラストナイトを含有するサンプル）との比較に
よっても得られる。この靱性の改善（ウォラストナイト
の添加）はセメントの品質と性質に依存する。

【０１２７】金属繊維を含有するが、ウォラストナイト
を含まないコンクリートの靱性は１０Ｊ／ｍ^２（実施例
９）であり、１０％のウォラストナイトを配合すると靱
性が２７Ｊ／ｍ^２に増大する（実施例１０）。全破壊エ
ネルギーは、マトリックスにより消耗されるエネルギー
（靱性Ｇ_ｃ）と金属繊維により消散されるエネルギーと
の累積硬化から生ずる。

【０１２８】特に低気孔率のセメント質マトリックスに
おける針状補強用粒子、特にウォラストナイトの存在
は、繊維とコンクリートとの間の荷重移動を増進させ、
それにより相乗効果が作用して、コンクリートに対して
少量で存在する繊維を最適に利用しながら、材料の延性
を改善することが可能となることが理解されよう。

【０１２９】このセメント質マトリックスの気孔率と、
針状または薄片状補強量粒子と、コンクリートに対して
少量で存在する金属繊維、との組合わせは、本発明の重
要かつ新規な特徴点を構成する。

【０１３０】即ち、異方性の補強用粒子が、ミクロクラ
ッキングの抑制およびマトリックスと金属繊維間の荷重
移動において主要な役割を果たす。曲げ、引張りおよび
圧縮における材料の機械的特性の改善もまた認められ
る。

【０１３１】マイカ型の薄片状補強用粒子の使用（実施
例７）も、靱性の著しい改善を生ずる。粉砕したウォラ
ストナイト型の補強用粒子の使用（実施例８）は、マト
リックスの靱性に対してプラス効果があるが、針状ウォ
ラストナイトの場合よりずっと程度が低い。針状補強用
粒子の導入は、靱性の著しい増大を生じ、針状因子（ま
たは粒度）が小さくなると、この増大も小さくなる。

【０１３２】他の機械的特性の場合にも同様の考察をな
しうる。即ち、針状ウォラストナイトの使用は曲げ強度
を著しく改善する：実施例１１（針状ウォラストナイト
を含まず）を実施例１２（針状ウォラストナイト含有）
と比較せよ。同じことがマイカ型の補強用粒子にもあて
はまる：実施例１３（マイカを含まず）と実施例１４
（マイカを含有）と比較せよ。

【０１３３】一般に、９０℃の熱処理は曲げ強度に好影
響を及ぼし、曲げ強度が改善される。しかし、２０℃で
の養生でも、針状ウォラストナイトの導入により曲げ強
度が増大する（実施例１２を、ウォラストナイトを含有
しない組成物を用いて行われた実施例１１と比較のこ
と）。

【０１３４】さらに、針状ウォラストナイトの添加は、
２０℃の養生と９０℃の熱処理のいずれでも引張強度を
実質的に改善する：この点については、針状ウォラスト
ナイトを含有しない実施例１１および１５（対照）を、
１０％ウォラストナイトを含有する実施例１２および１
７と比較することができる。

【０１３５】平均して、繊維補強コンクリートの固有直
接引張強度の＋２５％の増大が、ウォラストナイトの添
加の結果として見られる。全実施例において、Ｗ／Ｃ値
が０．２７未満のコンクリート組成物について、１５０
ＭＰａより大きい圧縮強度が得られる。

【０１３６】さらに、針状ウォラストナイトの導入はコ
ンクリートの機械的特性の均一性を改善する。この有利
な特徴は、図１のグラフにより例示される。この図は、
既に述べたように、針状ウォラストナイト型の補強用粒
子の有無を除くと、全ての点で同一の繊維含有コンクリ
ート組成物（Ｗ／Ｃ＝０．２４および２０℃養生）の３
つの試験片について行った曲げ試験を示す。実施例１１
に従ったウォラストナイトを含有しない組成物は、ずれ
幅の大きい曲線（曲線１１．１、１１．２および１１．
３）を与え、これは曲げ結果のバラツキが大きいことを
意味する。これに対して、実施例１２に従ってウォラス
トナイト、即ち、１０％の針状ウォラストナイトを含有
させた組成物では、得られた３つの曲線（曲線１２．
１、１２．２および１２．３）は非常にくっついてい
て、ほとんど重なっており、これは材料の機械的特性の
バラツキがほとんど完全に解消されていることを意味し
ている。

【０１３７】同じ考察が、実施例９に従ったウォラスト
ナイトを含まないコンクリートの試験片（曲線９．１、
９．２および９．３）と、実施例１０に従ったウォラス
トナイトを含有する試験片（曲線１０．１、１０．２お
よび１０．３）とに関する図２のグラフにもあてはま
る。ここで試験したコンクリートは、Ｗ／Ｃ値が０．２
４で９０℃熱処理した繊維含有コンクリートである。

【０１３８】実施例１７は、針状ウォラストナイトと処
理した繊維の両方を含有するコンクリートに関する。靱
性と曲げ強度に関する最良の性能がこのコンクリートに
ついて得られることが理解されよう。即ち、このコンク
リートは、針状ウォラストナイトと未処理の繊維だけを
含有する実施例１０のコンクリートより良好で、かつ処
理した繊維だけを含有し、針状ウォラストナイトを含有
しない実施例１６のコンクリートより良好である。結合
した繊維と高靱性マトリックスとの組合わせは、改善さ
れた性能を確かに生ずる。

【０１３９】図５（実施例１）、図６（実施例２）およ
び図７（実施例３）の曲線から、ウォラストナイトを含
有しないコンクリートのサンプルの場合には、コンクリ
ートを熱処理した場合だけに低い気孔率が達成される。
一方、このコンクリートの組成物にウォラストナイト型
の補強用粒子を添加すると、予想外にも、２０℃養生を
受けさせたコンクリートの場合も含めて低い気孔率を生
ずる。

【０１４０】従って、ウォラストナイトの添加によりコ
ンクリートの良好な緻密化（気孔率の低減）の達成が可
能となり、このことは普通の２０℃養生条件の場合でも
そうである。

【０１４１】実施例１８〜２３：繊維の性質の影響上記の実施例１５および１６は、繊維の表面処理におけ
る改善の影響を既に示している。即ち、図４は、未処理
の繊維（曲線１５．１）と比べた、繊維の表面処理（リ
ン酸塩処理）（曲線１６．１、１６．２）により得られ
た繊維／マトリックス結合における改善を示しており、
繊維は表１の実施例１５（未処理繊維）および実施例１
６（処理繊維）に示したようにマトリックス中に配合さ
れている。

【０１４２】実施例１８−処理または未処理ロッド本実施例は、スチールワイヤーを直径ｄ＝５ｍｍのスチ
ールロッドに替えた点を除いて、上述した一般的な方法
を用いて行ったロッド結合試験に関する。これらの棒を
繊維を含有しないコンクリートのサンプルに導入する。

【０１４３】コンクリートの組成は重量部で次の通りで
ある：ＨＴＳボルトランドセメント：１ＭＳＴ石英ガラス：０．３２５Ｃ４００石英粉：０．３００ＢＥ３１砂：１．４３分散剤（固形分）：０．０２水：０．２５。

【０１４４】一方は未処理スチール製ロッド、他方はス
チールワイヤーではなくスチールロッドを使用した点を
除いて上記の一般的なプロトコルに従ってリン酸マンガ
ンによりリン酸塩処理したスチール製ロッドという２種
類のロッドを用いて結合試験を実施した。未処理のロッ
ドでは、測定された平均結合応力は１０ＭＰａであるの
に対し、リン酸塩処理したロッドではこの測定値は１５
ＭＰａである。

【０１４５】実施例１９−処理または未処理スチールワ
イヤー本実施例は、上述した一般的な方法を用いて実施したス
チールワイヤー−ロッドではなく−の結合試験に関す
る。このワイヤーは、実施例１８と同じ組成の繊維を含
有しないコンクリートのサンプル中に導入する。

【０１４６】一方は未処理スチール製ワイヤー、他方は
上記の一般的なプロトコルに従ってリン酸亜鉛によりリ
ン酸塩処理したスチール製ワイヤー、という２種類のス
チールワイヤーを用いて結合試験を実施した。結果を図
９に示す。表面処理（リン酸塩処理）によって、非常に
高い密着性レベルが得られることが本実施例から明らか
である：剪断応力は１０ＭＰａ（標準の未処理ワイヤ
ー）から２５ＭＰａ（処理ワイヤー）に増大する。

【０１４７】実施例２０−沈降シリカの使用による結合
の改善本実施例は、沈降シリカを配合して実施例１８のセメン
ト質マトリックスの組成を変更することにより得られた
繊維／マトリックス結合の改善を例示するものである。
このマトリックスをＷ／Ｃ値が０．２、９０℃で２４ｈ
／２４ｈの熱処理を行う、未処理金属繊維を含有するコ
ンクリートで使用する。

【０１４８】結果を図３に示す。この図は、未処理のス
チール繊維を２体積％含有させたコンクリートサンプル
に対する７×７×２８ｃｍの試験片での引張り試験で得
られた曲線を再現するグラフであり、このコンクリート
のマトリックスは、ＲｈｏｄｉａＣｈｉｍｉｅ社から
入手したＲＨＯＸＩＭＡＴＣＳ９６０ＳＬシリカ
懸濁液を、乾燥重量としてセメントに対して１．９％
（即ち、コンクリートに対して０．６５重量％）に等し
い量で添加することにより変更し、または変更しなかっ
た。

【０１４９】図３は、ＭＰａで示した破壊に対する応力
をｙ軸にプロットし、ｍｍで示した変位をｘ軸にプロッ
トして示す。曲線（２０．１、２０．２および２０．
３）はシリカを含有する３つの試験片の結果を示し、曲
線（２０．４および２０．５）はシリカを含有しない２
つの同じ試験片の結果を示す。結果のバラツキが著しく
低減することが認められよう。さらに、最大応力後の散
逸エネルギーがかなり増大する。

【０１５０】実施例２１−繊維径の影響本実施例は繊維／マトリックス結合に及ぼす繊維径の影
響を例示するものである。

【０１５１】セメント質マトリックスの組成は実施例１
８および１９のものである。直径１００および２０μｍ
のスチールワイヤーをこのマトリックス中に導入し、こ
れらを５ｍｍの長さだけマトリックス中にマトリックス
中に固定した。結果を図１０に示す。５ｍｍの固定長さ
では、ワイヤーの直径が０．１ｍｍから０．２ｍｍに増
大すると結合が実質的に増大する。

【０１５２】実施例２２−繊維固定長さの影響本実施例は繊維／マトリックス結合に及ぼす繊維固定長
さの影響を例示するものである。

【０１５３】セメント質マトリックスの組成は実施例１
８および１９のものである。直径１００および２０μｍ
のスチールワイヤーを各種の固定長さでこのマトリック
ス中に導入した。結果を図１１に示す。一定特性のワイ
ヤーでは、固定長さを５ｍｍから１５ｍｍ２に増大させ
ても結合レベル（凝集応力）は変化しない。

【０１５４】実施例２３−消泡（または脱泡）剤の添加繊維の結合を増大させる別の１つの手段は、コンクリー
ト組成物に消泡／脱泡剤を添加することからなる。その
ため、１％の消泡／脱泡剤を添加して実施例１６を繰り
返した。

【０１５５】結果を図１２に示す。繊維／マトリックス
界面の品質の改善に起因する破壊エネルギーの増大と同
時に、最大応力（ｐｉｃ）の改善が示されている。

【０１５６】実施例２５〜２９：コンクリート成分の粒
度の影響本発明に係る５種類のコンクリートを、各種の粒度分布
を持つ成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）から調
製した。これらの粒度分布を図１３に示す。

【０１５７】これらの５種類のコンクリートについて、
成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、Ｄ７５粒
度が常に２ｍｍ未満であって、Ｄ５０粒度が１５０μｍ
未満であるという条件を満たすことが認められよう。粒
度分布は、最大粒度のＤ１００またはＤｍａｘの値が６
００μｍから６ｍｍの範囲で変化する点で相違する。こ
れらの５種類の粒度分布の材料からコンクリートを製造
する。これらの組成を表２に示す。この組成は組成全体
に対する体積％で表されている。

【０１５８】

【表２】

【０１５９】上記の各種の粒度は、砂の性質と量を変化
させることで得たものである。２５〜２９の各コンクリ
ートの異なる３つの試験片に対する圧縮強度および３点
曲げにおける曲げ強度を図１４および１５に示す。粒度
分布、特にＤｍａｘの値がどうであっても、圧縮強度は
１５０ＭＰａより大きいままで、曲げ強度は３０ＭＰａ
より大きいままであることが認められよう。

【０１６０】実施例３０〜３３：マトリックス靱性／繊
維結合の相乗効果実施例１７に示したように、結合させた繊維の存在と高
靱性マトリックスとの間に相乗効果がある。

【０１６１】実施例３０〜３３はこの相乗作用を実証す
る。実施例２９〜３２の組成物の基本処方を表３に示
す。実施例３０では、繊維はスチール繊維であり、ウォ
ラストナイトは存在しない。実施例３１では、繊維はス
チール繊維であり、ウォラストナイトが存在する。

【０１６２】実施例３２では、繊維はリン酸亜鉛処理し
たスチール繊維であり、ウォラストナイトは存在しな
い。実施例３３では、繊維はリン酸亜鉛処理したスチー
ル繊維であり、ウォラストナイトが存在する。コンクリ
ートは９０℃での熱処理（養生）に付す。

【０１６３】実施例３０〜３３のコンクリートを３点曲
げで試験した結果を、図１６の曲線３０、３１、３２お
よび３３に示す。基本の値は表３に示してあり、この表
で組成はセメントに対する重量％で示されている。

【０１６４】

【表３】

【０１６５】実施例３３の表面処理した繊維とウォラス
トナイトを含有するマトリックスとの組合わせの場合に
最もよい機械的性質が得られる。さらに、著しい加工硬
化効果とモノクラッキングではなくマルチクラッキング
（多数の平行ミクロクラックの網目構造）による損傷メ
カニズムが成立することも注目されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ウォラストナイトを含有する場合（曲
線１２．１，１２．２および１２．３）と、ウォラスト
ナイトを含有しない場合（曲線１１．１，１１．２およ
び１１．３）について、それぞれＷ／Ｃ比＝０．２４お
よび２０℃の養生のコンクリートサンプルでの曲げ試験
から得られた結果を、ｙ軸にプロットした応力値（ＭＰ
ａ）とｘ軸にプロットした撓み値（ｍｍ）で示すグラフ
である。

【図２】図２は図１と同様のグラフであるが、９０℃で
熱処理した同じ組成のコンクリートサンプルについての
結果であり、ウォラストナイトを含有する場合（曲線１
０．１，１０．２および１０．３）と、ウォラストナイ
トを含有しない場合（曲線９．１，９．２および９．
３）である。

【図３】図３は、沈降シリカを含有する場合（曲線２
０．１，２０．２および２０．３）と沈降シリカを含有
しない場合（曲線２０．４および２０．５）について、
それぞれＷ／Ｃ比＝０．２０および９０℃の熱処理で
の、表面処理していないスチール繊維に関するコンクリ
ートサンプルの引張試験により得られたグラフである。

【図４】図４は、それぞれＷ／Ｃ比＝０．２５および９
０℃熱処理を施した、表面処理した繊維（曲線１６．１
および１６．２）と未処理の繊維（曲線１５．１）を含
有する３種類のサンプルについての曲げ試験から得られ
たグラフである。ｙ軸にプロットしたのは曲げ応力値
（ＭＰａ）であり、ｘ軸にプロットしたのは撓み値（ｍ
ｍ）である。

【図５】図５〜７は、水銀圧入法により測定されたコン
クリートサンプルの気孔率を示し、ｙ軸にプロットした
のは累積体積（ｍｌ／ｇ）であり、ｘ軸にプロットした
のは気孔の直径（細孔径）（μｍ）である。図５は２０
℃養生を受けたコンクリートサンプル（実施例１）に対
応する。

【図６】図６は９０℃熱処理を受けたコンクリートサン
プル（実施例２）に対応する。

【図７】図７は２０℃養生を受けたウォラストナイト含
有コンクリートサンプル（実施例３）に対応する。

【図８】図８は、ウォラストナイトを含有し、２０℃で
養生した本発明に係るコンクリートの^２９Ｓｉ核磁気共
鳴分析で得られた結果（曲線２３）を、同一組成を有す
るがウォラストナイトを含有しない二つの同じコンクリ
ート、一つは９０℃で熱処理に付したもの（曲線２
２）、もう一つは２０℃で養生したもの（曲線２４）、
と比較して示すグラフである。ピークＱ２に関して、２
２と２３の二つの曲線の間にほとんど差がないことが見
られよう。ＳｉＯ_４基の二重結合に関係するこれらのピ
ークは、水和物鎖が長くなるほどますます強くなる。従
って、ウォラストナイトの添加により、ウォラストナイ
トを含有しない組成物では９０℃の熱処理により得られ
るのと同程度の水和物鎖の長さを、２０℃で得ることが
可能になると結論づけることができる。

【図９】図９は、表面処理した及び未処理のスチールワ
イヤーの結合試験から得られたグラフである。ｙ軸にプ
ロットしたのは引抜き力Ｆ（ｋＮ）であり、ｘ軸にプロ
ットしたのは繊維の変位Ｕ（ｍｍ）である。

【図１０】図１０は、直径の異なるスチールワイヤーの
結合試験から得られたグラフである。ｙ軸にプロットし
たのは引抜き力Ｆ（ｋＮ）であり、ｘ軸にプロットした
のは繊維の変位Ｕ（ｍｍ）である。

【図１１】図１１は、異なる長さだけコンクリート中に
固定したスチールワイヤーの結合試験から得られたグラ
フである。ｙ軸にプロットしたのは引抜き応力（ｄｅｂ
ｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｓ）（ＭＰａ）であり、ｘ軸に
プロットしたのは固定長さ（ｍｍ）である。

【図１２】図１２は、消泡剤の存在下および不存在下で
本発明に係るコンクリートに対して行った結合試験から
得られたグラフである。ｙ軸にプロットしたのは応力
（ＭＰａ）であり、ｘ軸にプロットしたのはＥ／Ｃ＝
０．２４のサンプルについての変位（ｍｍ）である。

【図１３】図１３は、本発明に係る各種コンクリートに
ついて成分（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＋（ｄ）の合計の粒
度分布曲線を示す。

【図１４】図１４は、異なる粒度分布を持つコンクリー
トの特性を示す。

【図１５】図１５も、異なる粒度分布を持つコンクリー
トの特性を示す。

【図１６】図１６は、結合した繊維の存在と高靱性マト
リックスとの間の相乗効果を実証するグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 14:04 14:38） (71)出願人 392008459 ローディアシミＲＨＯＮＥ−ＰＯＵＬＥＮＣＣＩＭＩＥフランス国，92400 クールブボワ，ケポールドゥーメル 25 (72)発明者マルセル・シェイレジイフランス、92310セーブル、グランド・リュー125 (72)発明者ジェローム・デュガフランス、78180モンティニイ−ル−ブルトヌー、リュー・アルフレッド・ノーベル１ (72)発明者ベルナール・クラボーフランス、38460クルミウ、ルート・ドゥ・ヴィルモワリウ５ (72)発明者ジレ・オランジュフランス、95230スワシイ・スー・モンモランシイ、ヴィラ・デュ・ブワ・ジョリー７ (72)発明者ローラン・フルインフランス、94240レイ・レ・ロゼ、リュー・ドゥ・ラ・ベルジェール２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化したセメント質マトリックス中に金
属繊維が分散してなるコンクリートであって、該繊維を
除外して、（ａ）セメント；（ｂ）最大粒度Ｄｍａｘが２ｍｍ以下、好ましくは１ｍ
ｍ以下の骨材粒子；（ｃ）一次粒子粒度が１μｍ以下、好ましくは０．５μ
ｍ以下のポゾラン系反応粒子；（ｄ）骨材粒子（ｂ）とポゾラン系反応粒子（ｃ）の合
計体積の２．５〜３５％の体積比率で存在する、平均粒
度が１ｍｍ以下の針状もしくは薄片状粒子から選ばれ
た、マトリックスの靱性を改善することができる成分；（ｅ）少なくとも１種の分散剤、を含有する組成物を水と混合することにより得られたも
のであり、かつ下記（１）〜（４）の条件を満たすコン
クリート。（１）セメント（ａ）と粒子（ｃ）の合計重量に対する
水Ｗの重量比率が８〜２４％の範囲内であり；（２）繊維の個々の長さｌが２ｍｍ以上で、ｌ／ｄ比
（ｄは繊維径）が２０以上であり；（３）骨材粒子の最大粒度Ｄｍａｘに対する繊維の平均
長さＬの比Ｒが１０以上であり；（４）繊維の量が、凝結後のコンクリート体積の４％未
満、好ましくは３．５％未満の繊維体積となる量であ
る。
【請求項２】硬化したセメント質マトリックス中に金
属繊維が分散してなるコンクリートであって、該繊維を
除外して、（ａ）セメント；（ｂ）骨材粒子；（ｃ）一次粒子粒度が１μｍ以下、好ましくは０．５μ
ｍ以下のポゾラン系反応粒子；（ｄ）骨材粒子（ｂ）とポゾラン系反応粒子（ｃ）の合
計体積の２．５〜３５％の体積比率で存在する、平均粒
度が１ｍｍ以下の針状もしくは薄片状粒子から選ばれ
た、マトリックスの靱性を改善することができる成分；（ｅ）少なくとも１種の分散剤、を含有する組成物を水と混合することにより得られたも
のであり、かつ下記（１）〜（５）の条件を満たすコン
クリート。（１）セメント（ａ）と粒子（ｃ）の合計重量に対する
水Ｗの重量比率が８〜２４％の範囲内であり；（２）繊維の個々の長さｌが２ｍｍ以上で、ｌ／ｄ比
（ｄは繊維径）が２０以上であり；（３）成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の混合
物のＤ７５粒度に対する繊維の平均長さＬの比Ｒが５以
上、好ましくは１０以上であり；（４）繊維の量が、凝結後のコンクリート体積の４％未
満、好ましくは３．５％未満の繊維体積となる量であ
り；（５）成分（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）の混合
物のＤ７５粒度が２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下で
あり、そのＤ５０粒度が２００μｍ以下、好ましくは１
５０μｍ以下である。
【請求項３】セメント質マトリックスの靱性が１５Ｊ
／ｍ^２以上、有利には２０Ｊ／ｍ^２以上であることを特
徴とする、請求項１または２記載のコンクリート。
【請求項４】粒子（ｄ）の平均粒度が５００μｍ以下
であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか
１項に記載のコンクリート。
【請求項５】粒子（ｄ）が、骨材粒子（ｂ）とポゾラ
ン系反応粒子（ｃ）の合計体積の５〜２５％の範囲内の
体積比率で存在することを特徴とする、請求項１ないし
４のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項６】針状形状の粒子（ｄ）−即ち、補強用粒
子−が、ウォラストナイト繊維、ボーキサイト繊維、ム
ライト繊維、チタン酸カリウム繊維、炭化ケイ素繊維、
セルロースもしくはセルロース誘導体繊維、炭素繊維、
リン酸カルシウム繊維、特にヒドロキシアパタイト（Ｈ
ＡＰ）繊維、炭酸カルシウム繊維、またはこれらの繊維
の粉砕により得られた誘導生成物ならびにこれらの繊維
の混合物の中から選ばれることを特徴とする、請求項１
ないし５のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項７】粒子（ｄ）がウォラストナイト繊維であ
ることを特徴とする、請求項６記載のコンクリート。
【請求項８】針状粒子（ｄ）の長さ／直径の比が３以
上、好ましくは５以上であることを特徴とする、請求項
１ないし７のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項９】薄片状粒子（ｄ）−即ち、補強用粒子−
が、マイカフレーク、タルクフレーク、混合ケイ酸塩
（クレー）フレーク、バーミキュライトフレーク、アル
ミナフレーク、および混合アルミン酸塩もしくはケイ酸
塩フレーク、ならびにこれらのフレークの混合物の中か
ら選ばれることを特徴とする、請求項１ないし５のいず
れか１項に記載のコンクリート。
【請求項１０】粒子（ｄ）がマイカフレークであるこ
とを特徴とする、請求項９記載のコンクリート。
【請求項１１】補強用粒子（ｄ）の少なくとも一部
が、その表面に、ラテックスを含有するか、または下記
化合物：ポリビニルアルコール、シラン類、シリコネー
ト類、シロキサン樹脂、ポリオルガノシロキサン類、も
しくは（ｉ）炭素数３〜２２の少なくとも１種のカルボ
ン酸と（ｉｉ）炭素数２〜２５の少なくとも１種の多官
能性脂肪族もしくは芳香族アミンもしくは置換アミンと
（ｉｉｉ）亜鉛、アルミニウム、チタン、銅、クロム、
鉄、ジルコニウムおよび鉛の中から選ばれた少なくとも
１種の金属を含有する水溶性金属錯体である架橋剤との
反応の生成物、の少なくとも１種から得られた、高分子
有機被覆を有することを特徴とする、請求項１ないし１
０のいずれか１項に記載のコンクリート
【請求項１２】硬化セメント質マトリックス中の金属
繊維の平均結合応力が１０ＭＰａ以上、好ましくは１５
ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１ないし１
１のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項１３】金属繊維がスチール繊維であることを
特徴とする、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載
のコンクリート。
【請求項１４】金属繊維が変動する幾何学形状を有す
ることを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれか１
項に記載のコンクリート。
【請求項１５】金属繊維がセメント質マトリックス中
での繊維の結合を高めるために予めエッチング処理され
た繊維であることを特徴とする、請求項１ないし１４の
いずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項１６】金属繊維がセメント質マトリックス中
での繊維の結合を高めるために、シリカまたは金属リン
酸塩のような無機化合物を予め表面に析出させた繊維で
あることを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか
１項に記載のコンクリート。
【請求項１７】金属繊維の長さが１０〜３０ｍｍの範
囲であることを特徴とする、請求項１ないし１６のいず
れか１項に記載のコンクリート。
【請求項１８】セメント質マトリックスが、マトリッ
クス中での繊維の結合を高める機能を果たす下記化合
物：シリカを主成分とするシリカ化合物、沈降炭酸カル
シウム、水溶液状態のポリビニルアルコール、ラテック
ス、またはこれらの化合物の混合物、の少なくとも１種
をさらに含有することを特徴とする、請求項１ないし１
７のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項１９】シリカ化合物が沈降シリカであって、
コンクリートの全重量に対して、乾燥分で表して０．１
〜５重量％の含有量で導入されることを特徴とする、請
求項１８記載のコンクリート。
【請求項２０】沈降シリカを水性懸濁液の状態で組成
物中に導入することを特徴とする、請求項１９記載のコ
ンクリート。
【請求項２１】該水性懸濁液の、 −固形分含有量が１０〜４０重量％、 −５０ｓ^−１の剪断速度に対する粘度が４×１０^−２
Ｐａ．ｓ未満であり、 −この懸濁液を７５００ｒｐｍで３０分間遠心分離した
後の上澄み液に含まれるシリカの量が、懸濁液中に含ま
れるシリカ重量の５０％より大、であることを特徴とする、請求項２０記載のコンクリー
ト。
【請求項２２】繊維のｌ／ｄ比が２００以下であるこ
とを特徴とする、請求項１ないし２１のいずれか１項に
記載のコンクリート。
【請求項２３】骨材粒子（ｂ）の最大粒度Ｄｍａｘが
６ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１ないし２
２のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項２４】骨材粒子（ｂ）が分級または粉砕され
た砂もしくは２種以上の砂の混合物であり、有利には珪
砂、特に石英粉を含みうることを特徴とする、請求項１
ないし２３のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項２５】前記骨材粒子（ｂ）が、セメント質マ
トリックスの２０〜６０重量％、好ましくは２５〜５０
重量％の範囲内の量で存在することを特徴とする、請求
項１ないし２４のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項２６】ポゾラン系反応粒子（ｃ）が、シリカ
化合物、特にシリカヒューム、フライアッシュ、または
高炉スラグの中から選ばれた粒子を含むことを特徴とす
る、請求項１ないし２５のいずれか１項に記載のコンク
リート。
【請求項２７】セメント（ａ）とポゾラン系反応粒子
（ｃ）の合計重量に対する水Ｗの重量比率が１３〜２０
％の範囲内であることを特徴とする、請求項１ないし２
６のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項２８】プリテンションされていることを特徴
とする、請求項１ないし２７のいずれか１項に記載のコ
ンクリート。
【請求項２９】ポストテンションされていることを特
徴とする、請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の
コンクリート。
【請求項３０】直接引張強度が１２ＭＰａ以上である
ことを特徴とする、請求項１ないし２９のいずれか１項
に記載のコンクリート。
【請求項３１】４点曲げでの曲げ強度（破壊係数）が
２５ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１ない
し３０のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項３２】圧縮強度が１５０ＭＰａ以上であるこ
とを特徴とする、請求項１ないし３１のいずれか１項に
記載のコンクリート。
【請求項３３】破壊エネルギーが２５００Ｊ／ｍ^２以
上であることを特徴とする、請求項１ないし３２のいず
れか１項に記載のコンクリート。
【請求項３４】凝結後に、周囲温度に近い温度（例、
２０℃）で所望の機械特性を得るのに必要な時間の養生
を受けていることを特徴とする、請求項１ないし３３の
いずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項３５】凝結後に常圧で６０〜１００℃の温度
での熱処理を受けていることを特徴とする、請求項１な
いし３３のいずれか１項に記載のコンクリート。
【請求項３６】熱処理時間が６時間ないし４日間、一
般的には６〜７２時間であることを特徴とする、請求項
３５記載のコンクリート。
【請求項３７】請求項１ないし３６のいずれか１項に
記載のコンクリートの製造および使用のためのセメント
質マトリックス。
【請求項３８】請求項３７記載のマトリックスまたは
請求項１ないし３６のいずれか１項に記載のコンクリー
トの調製に必要な成分の全部または一部を含有するプレ
ミックス。