JPS6059182B2 - 水硬性複合材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 明細書 微細固体粒子又はそのような粒子から生成した凝着組織
（ｃｏｈｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｖｅ）を含んで成る
凝着組織を有する材料の特性は、粒径と粒子充填の緻密
さ及び均一性の程度に殆どが強く依存する。

機械的強度、化学抵抗性、凍結抵抗性及び硬度は、密度
が増加し、粒径が減少するに従つて増加する。機械的強
度は、密度の増加と粒径の減少とともに増加する。しカ
ルながら、粉体のかたまりを変形させて製品を成形する
場合、粉体が微細になればなるほど粒子が相互にすベリ
合うのを妨げる表面力がより重要なものとなるために、
粉体が微細であればあるほど高い粒子濃度で作業を行な
うことは一層困難なものとなる。このことは、ボルトラ
ンドセメントの水性懸濁液に於いては溶解塩か表面力を
取り除くことを困難なものとするので、特別にいうこと
ができる。従つて、ボルトランドセメントが微細すぎる
場合には、通常、ボルトランドセメント粒子を水中で密
に充填すること冫は容易ではない。例えば、ボルトラン
ドセメント質の結合材では、粉末度は比表面積約３００
０〜５０００ｃＴｉ／ ｆｌ（まれには６０００ｃ♯ｆ
／ ｙまで）として確立されており、そして水性懸濁液
に於ける粉体濃度は、通常、水／芝セメント重量比０．
７〜０．４（非常に強いコンクリートでは０．３まで）
に相当する。

実質的に微細な一そして理論上良質の特性を与えるべき
ーセメントは、特にセメント濃度の高いペーストでは、
混合およびキャスティングが困難であるし、一方、非３
常に粗なるセメントにもとづく非常に密なペースト（低
い水／セメント−比）は、組織が粗く、かつ水和が遅い
ので引きつけるものがない。本発明の主な特徴の１つは
、粒径が結合材粉末よりも１又はそれ以上のオーダーに
わたつてより３０微細な粉末を添加することによつて粉
末質結合材（とりわけボルトランドセメント質の結合材
）を改良し（均一かつ密な充填及び極度に微細な気孔組
織の地を形成する）、そして、多量の表面活性分散剤を
添加することによつて非常に均一な（局４（所的な凝集
のない）粒子分布と高い粒子濃度（低い水／セメント−
比）を保証することにある。

これによつて、とりわけ、未改良の結合材と比較して、
かなりの程度により強く、より密で、より耐久的で、そ
してとりわけ繊維やバーなどの補強素材を固定するのに
一層良く適合する結合材を手に入れる可能性が与えられ
る。

同様に、後の説明で述べるように、低い応力場で、そし
て周囲との材料の交換を全くせずに、こうした結合材を
含む製品を成形することも可能である。非常に簡単に述
べると、本発明のいくつかの基礎的原理は、次の４項目
の中に含まれるということができよう。

１ 本発明は、公知の粒子の幾何学的調合（配合）原理
を微細粒子の系に実用化する。この実用化される微細粒
子の系は、これまでこの原理を実用化する可能性の限界
であつたボルトランドセメント含有粒子の系よりもさら
に１〜２オーダー（粉末ｍ個）にわたつて微細な系であ
る。本発明に依ると、この原理は、とりわけ、ボルトラ
ンドセメントとセメント粒子より１〜２オーダーさらに
微細な超微細粒子との水性懸濁液に応用される。２ こ
うした実用化は、公知技術に於けるよりも上限ｌオーダ
ーにわたつて高い分散剤の用量（セメント十超微細粒子
基準で計算して１〜４重量％のコンクリートプラスチサ
イザーの乾燥物）によつて達成された。

３ 本発明の材料ては、強度と耐久性が大きく増加して
いる。

これに加えて、補強素材（例えば微細な補強繊維）の機
械的固定がその強度を越えてさえ増加し、その増加分は
１又は数オーダーの大きさである。これは、マトリック
スにおいて補強素材の「機械的固定」を得るのに必要で
ある補強素材の波形のコンフイギユレーシヨンと表面荒
さの次元が、１〜２オーダーにわたつて低下せられたと
いう事実による。これは、従来よりも１〜２オーダーに
わたつてより微細な繊維を「機械的に固定」する可能性
を提供する。４ 本発明に依る材料は、周囲との材料交
換が全くなしで、簡単な剪断歪によつて、可塑性ないし
低粘性のコンシステンシーの材料からの成形を行なうこ
とができる。

これは、密な組織を形成する間に、材料から液体が移動
したり又は絞り出されたり、あるいはそうしなればばな
らなかつたりということが全くないことを意味する。こ
れによつて、従来よりもかなり複雑な形６表面活性分散
剤が、粒子Ａの表面を覆うであろう量に実質的に相当す
る量で存在す特許請求の範囲第１項から第５項までのい
ずれかに記載の複合材料。７粒子Ａが、粒子から成る粉
末材料に加えた５ｋ９／Ｃ７ｌｆより大きい応力によつ
て実質的な程度に変形するか又は圧潰するような強度及
び剛性を有する本質的に弱い粒子であ特許請求の範囲第
１項から第６項までのいずれかに記載の複合材料。

８粒子Ａが、部分的に水に溶解し、溶液中で化学反応し
、そして反応生成物が沈澱することによつて硬化する粒
子であ特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか
に記載の複合材料。

９粒子Ａが、粒子Ｂより実質的に低い反応性を示すか、
又は、実質的に全く反応性を示さな特許請求の範囲第８
項記載の複合材料。

１０粒子Ａが５００００〜２００００００ａ１／ｙの比
表面積を有するシリカダスト粒子であ特許請求の範囲第
１項から第９項までのいずれかに記載の複合材料。

１１シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合計容積の０
．１〜５０容積％の量で存在す特許請求の範囲第１０項
記載の復合材料。

１２シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合計容積の１
０〜３喀積％の量で存在す特許請求の範囲第１１項記載
の複合材料。

１３粒子Ａが密な充填の粒子Ｂの間の空隙を密な充填で
満たすのに実質的に相当する容積で存在す特許請求の範
囲第１項又は第１１項記載の複合材料。

１４粒子Ｂの１部分が、粒子から成る粉末材料に加えた
５ｋ９／Ｃ７ｌｆより大きい応力によつて実質的な程度
に変形するか又は圧潰するような強度及び剛性を有する
本質的に弱い粒子であ特許請求の範囲第１項から第１３
項までのいずれかに記載の複！合材料。

１５粒子Ｂが、部分的に水に溶解し、溶解相に於いて化
学反応し、そして反応生成物が沈澱することによつて硬
化する粒子であ特許請求の範囲第１項から第１４項まで
のいずれかに記載の複合材Ｚ料。

１６粒子Ｂが少なくとも５踵量％がボルトランドセメン
トを含有してい特許請求の範囲第１項から第１５項まで
のいずれかに記載の複合材料。

１７粒子Ｂが細砂、フライフツシユ及び細白亜からなる
群から選択された粒子を含んでい特許請求の範囲第１６
項記載の複合材料。

１８粒子Ｂより大きい少なくとも１つの寸法を有してい
る固体、気体又は液体の追加の素材Ｃを含有してい特許
請求の範囲第１項から第１７項までのいずれかに記載の
複合材料。

１９追加の素材Ｃが小型形状素材、板状素材及び長尺物
素材からなる群から選択された、請求のフ範囲第１８項
記載の複合材料。

２０追加の素材Ｃが、砂；石；ポリスチレン球を含む、
ポリスチレン素材；発泡粘土；中空ガラス球を含む、中
空ガラス素材；発泡頁岩；天然軽量骨材；気泡；スチー
ルパーを含む、金属バー；７スチール繊維などの金属繊
維、プラスチック繊維、ケフラー繊維、ガラス繊維、ア
スベスト繊維、セルロース繊維、鉱物繊維及び高温生成
繊維を含む、繊維；そして、炭素及びＡｌ２Ｏ３のホイ
スカなどの無機非金属ホイスカ及び鉄ホイスカなど″の
金属ホイスカを含む、ホイスカ、からなる群から選択さ
れた、請求の範囲第１８項又は第１９項に記載の複合材
料。

２１追加の素材Ｃが、粒子から成る粉末材料に加えた５
ｋｆｊ／Ｃｌｔより大きい応力によつて実質的な程度に
変形するか又は圧潰するような強度及び剛性を有する本
質的に弱い素材であ特許請求の範囲第１８項から第１９
項のいずれかに記載の複合材料。

２２追加の素材Ｃが密充填された、請求の範囲第１８項
から第２０項までのいずれかに記載の複合材料。

２３追加の素材Ｃとして繊維を含有してい特許請求の範
囲第２２項記載の複合材料。

２４繊維が、切断単繊維、又は、連続フィラメント繊維
若しくは糸若しくはローブ、又は、ローピング若しくは
ステーブルファイバ、又は、繊維の網若しくはウェブ状
のものであ特許請求の範囲第２３項記載の複合材料。

２５繊維がポリオレフィン繊維で特許請求の範囲第２４
項記載の複合材料。

２６繊維がポリプロピレン繊維であ特許請求の範囲第２
５項記載の複合材料。

２７粒子Ａが５００００〜２００００００ｃ！ｉ／ｙの
比表面積を有するシリカダスト粒子であり、粒子Ｂがポ
ルトランドセメントを少なくとも５轍量％含み、表面活
性分散剤がコンクリートスーパープラスチサイザーであ
特許請求の範囲第１項記載の複合材料。

２８コンクリートスーパープラスチサイザーが、高縮合
ナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体で、一
般にその７０／ぐーセントより多くが７個又はそれより
多くのナフタレン核を含有している分子からなる縮合体
のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩であ特許請求
の範囲第２７項記載の複合材料。

２９アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩がナトリウ
ム塩又はカルシウム塩であ特許請求の範囲第２８項記載
の複合材料。

３０スーパープラスチサイザーの乾燥状態に於ける量が
、ボルトランドセメント及びシリカダストの合計重量を
基準に計算して１〜４パーセントの範囲内にあ特許請求
の範囲第２８項又は第２９項に記載の複合材料。

３１スーパープラスチサイザーの乾燥状態に於ける量が
、ボルトランドセメント及びシリカダストの合計重量を
基準に計算して２〜４パーセントの範囲内にあ特許請求
の範囲第３０項記載の複合材料。

３２水と〔ボルトランドセメント＋その他のすべての粒
子Ｂ＋シリカダスト〕の重量比が０．１２〜０．３０の
範囲内であ特許請求の範囲第２８項から第３１項までの
いずれかに記載の複合材料。

３３水と〔ボルトランドセメント＋その他のすべての粒
子Ｂ＋シリカダスト〕の重量比が０．１２〜０．２０の
範囲内であ特許請求の範囲第３２項記載の複合材料。

３４粒子Ａがシリカダストであり、粒子Ｂがボルトラン
ドセメントを含む材料であり、粒子Ａの量が粒子Ａおよ
び粒子Ｂの全体積基準に０．１〜５０体積％の範囲内で
あり、表面活性分散剤がスーパープラスチサイザーであ
り、スーバープラスチサイザーの量が粒子Ａおよび粒子
Ｂの全重量基準に１〜４重量％の範囲内であり、粒子Ａ
および粒子Ｂに対する水の重量比が高々０．３０であ特
許請求の範囲第１項記載の複合材料。

３５粒子Ａ、粒子Ｂ１表面活性分散剤および水を含む複
合材料を混練して得られ、且つ、粒子Ｂが実質的に変形
されずにお互いに実質的に接触しかつ実質的に橋かけ現
象が存在しないで密に充填され、粒子Ａがその密充填さ
れた粒子Ｂの間の空隙に均一に分布し、かつ水が粒子Ａ
および粒子Ｂの間の空隙を丁度満たしてい特許請求の範
囲第１項から第３４項までのいずれかに記載の複合材料
。

３６請求の範囲第１項から第３５項までのいずれかに記
載の水硬性複合材料を混練し、硬化して得られるマトリ
ックスを含む成形品。

３７前記マトリックスが、実軍的に変形されずにお互い
に実質的に接触しかつ実質的に橋かけ現象が存在しない
で密に充填された粒子Ｂおよび（または）該密充填粒子
Ｂから生成した凝着組織と、上記規定の如く密充填され
た粒子Ｂの間の空隙に均一に分布した粒子Ａおよび（ま
たは）該粒子Ａから生成した凝着組織を含んで成特許請
求の範囲第３６項記載の成形品。

３８前記マトリックスが粒子Ｂより大きい少なくとも１
つの寸法を有しかつ粒子Ｂと異なる追加の素材Ｃを含有
してい特許請求の範囲第３７項記載の成形品。

３９粒子Ｂの少なくとも２唾量％がボルトランドセメン
トであ特許請求の範囲第３７項又は第３８項記載の成形
品。

４０粒子Ｂが粒子Ａの分子構造と異なる分子構造を有し
ていない場合に、前記成形品は、５ｋ９／ｄよりも低い
低応力下で成形して製造した製品；少なくとも１メート
ルの少なくとも１つの寸法を有しかつ少なくとも０．１
イの最小断面積を有する”製品；及び、粒体圧密による
成形を許容しない複雑な形状を有する製品；からなる群
から選択され特許請求の範囲第３７項から第３９項まで
のいずれかに記載の成形品。

４１１）追加の素材Ｃが存在しないか又は存在、しかつ
砂及び（若しくは）石からなる場合に、粒子Ｂのうち少
なくとも２唾量％がボルトランドセメントであり、かつ
、２）粒子Ｂが粒子Ａの分子構造と異なる分子構造を有
していない場合に、前記成形品は、５ｋｇ／Ｃｌｔより
も低い低応力下で成形ノして製造した製品；少なくとも
１メートルの少なくとも１つの寸法を有しかつ少なくと
も０．１ｄの最小断面積を有する製品；及び、粒体圧密
による成形を許容しない複雑な形状を有する製品；から
なる群から選択され特許請求の範囲第３７項から第４０
項までのいずれかに記載の成形品。

４２前記成形品が、現場打ちオイルウェル壁、ダクト充
填材、亀裂充填材、シート、薄肉で平面状又は波状のパ
ネル及びタイル、鋼及びコンクリート部材に施された耐
蝕性保護被覆、からなる群から選択され特許請求の範囲
第４１項記載の成形口口０４３粒子Ａが密充填されてい
るか、又は、凝着単一組織Ａかそうした密充填粒子から
生成されてい特許請求の範囲第３７項から第４２項まで
のいずれかに記載の成形品。

４４粒子Ｂの１部分が、粒子から成る粉末材料に加えた
５ｋ９／Ｃ７ｌｆより大きい応力によつて実質的な程度
に変形するか又は圧潰するような強度及び剛性を有する
本質的に弱い粒子であるが、成形処理する間この粒子が
その幾何学的同一性を保持して得られ特許請求の範囲第
３７項から第４３項までのいずれかに記載の成形品。

４５粒子Ａが、粒子から成る粉末材料に加えた５ｋ９／
Ｃ！ｌより大きい応力によつて実質的な程度に変形する
か又は圧潰するような強度及び剛性を有する本質的に弱
い粒子であるが、成形処理する間この粒子がその幾何学
的同一性を保持して得られ特許請求の範囲第３７項から
第４４項まてのいずれかに記載の成形品。

４６粒子Ａより大きい少なくとも１つの寸法を有してい
る固体、気体又は液体の迫加の素材Ｃを含有してい特許
請求の範囲第３７項から第４５項までのいずれかに記載
の成形品。

４７追加の素材Ｃが小型形状素材、板状素材及一び長尺
物素材からなる群から選択された、請求の範囲第４６項
記載の成形品。

４８追加の素材Ｃが、砂；石：ポリスチレン球を含む、
ポリスチレン素材；発泡粘土；中空ガラス球を含む、中
空ガラス素材；発泡頁岩；天然軽．量骨材；気泡；スチ
ールパーを含む、金属バーニスチール繊維などの金属繊
維、プラスチック繊維、ケフラー繊維、ガラス繊維、ア
スベスト繊維、セルロース繊維、鉱物繊維及び高温生成
繊維を含む、繊維；そして、炭素及びＡｌ。

Ｏ３のボイス・力などの無機非金属ホイスカ及び鉄ホイ
スカなどの金属ホイスカを含む、ホイスカ、からなる群
から選択された、請求の範囲第４６項又は第４７項に記
載の成形品。４９追加の素材Ｃが、粒子から成る粉末材
料に加えた５ｋｇ／ＣＦｌｆより大きい応力によつて実
質的な程度に変形するか又は圧潰するような強度及び剛
性を有する本質的に弱い素材であるが、成形処理する間
この粒子がその幾何学的同一性を保持して得られ特許請
求の範囲第４６項から第４８項のいずれかに記載の成形
品。

５０追加の素材Ｃがそれ自身密に充填されてい特許請求
の範囲第４６項から第４９項のいずれかＬに記載の成形
品。

５１粒子Ｂが、部分的に水に溶解し、溶解相に於いて化
学反応し、そして反応生成物が沈澱することによつて硬
化する粒子であ特許請求の範囲第３７項から第５０項ま
でのいずれかに記載の成形品。

５２粒子Ａが、部分的に水に溶解し、水溶液中で化学反
応し、そして反応生成物が沈澱することによつて硬化す
る粒子であ特許請求の範囲第３７項から第５１項までの
いずれかに記載の成形品。

５３粒子Ａが、粒子Ｂより実質的に低い反応性を示すか
、又は、実質的に全く反応性を示さな特許請求の範囲第
５１項又は５２項に記載の成形品。

５４粒子Ｂが少なくとも５唾量％がボルトランドセメン
トを含有してい特許請求の範囲第３７項から第５３項ま
でのいずれかに記載の成形品。

５５粒子Ｂが細砂、フライフツシユ及び細白亜からなる
群から選択された粒子を含んでい特許請求の範囲第５４
項記載の成形品。

５６粒子Ａが、５００００〜２００００００ｄ／ｑの比
表面積を有するシリカダスト粒子であ特許請求の範囲第
３７項から第５５項までのいずれかに記載の成形品。

５７シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合計容積の０
．１〜５０容積％の量で存在す特許請求の範囲第５６項
記載の成形品。

５８シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合計容積の１
０〜３喀積％の量で存在す特許請求の範囲第５６項記載
の成形品。

５９迫加の素材Ｃとして砂及び石を含有してい特許請求
の範囲第３７項から第５６項までのいずれかに記載の成
形品。

６０追加の素材Ｃとして繊維を含有してい特許請求の範
囲第３７項から第５９項までのいずれかに記載の成形品
。

６１繊維が、スケール繊維を含む金属繊維、ガラス繊維
、アスベスト繊維を含む鉱物繊維、高温生成繊維、炭素
繊維、及び、プラスチック繊維を含む有機繊維からなる
群から選択された、請求の範囲第６０項記載の成形品。

６２繊維が、切断単繊維、又は、連続フィラメント繊維
若しくは糸若しくはローブ、又は、ローピング若しくは
ステーブルファイバ、又は、繊維の網若しくはウェブ状
のものであ特許請求の範囲第６１項記載の成形品。６３
繊維がポリオレフィン繊維、好ましくはポリプロピレン
繊維であ特許請求の範囲第６２項記載の成形品。

６４バー又はロッドとして補強スチールを追加的に含有
してい特許請求の範囲第３７項から第６３項までのいず
れかに記載の成形品。

６５バー、ロッド又は繊維がプレストレスされてい特許
請求の範囲第６１項から第６４項までのいずれかに記載
の成形品。

６６前記マトリックスが、製品の全結合材マトリックス
のほんの１部分をなし、そして製品に於いて補強のため
に入れられた繊維又はバーの周りに主として分布させら
れた、請求の範囲第６０項から第６５項までのいずれか
に記載の成形品。

６７前記マトリックスが、ポストテンシヨンドコンクリ
ートに於けるグラウトモルタル硬化体のマトリックスで
あ特許請求の範囲第６６項記載の成形品。

６８追加の素材Ｃ（Ｆｊ，維、バー又はロッド）が、成
形処理中、その幾何学的同一性を保持して成特許請求の
範囲第６０項から第６６項までのいずれかに記載の成形
品。

６９製品が、薄肉の平面状又は波状のシート又はパネル
；バイブ；チューブ；耐火内張り又は耐火内張り部材；
スチール、普通のコンクリート、組積造、舗装及び道路
に付加された保護被覆のような保護被覆；ルーフイング
パネル又はタイルなどのルーフイング材；放射線遮蔽材
；深水用海底構造物；容器；現場打ちオイルウェル壁；
又は、一般的には補強コンクリート、特別にはプレスト
レスドコンクリートであるようなビーム、曲面板若しく
は支柱などの構造物の工事に於ける荷重支持部材、であ
特許請求の範囲第３７項から第６８項までのいずれかに
記載の成形品。

７０マトリックス自身が繊維補強されてい特許請求の範
囲６９項記載の成形品。

７１補強繊維が、少なくとも４０００ｋ９／ｄの引張強
度、少なくとも７刈０１ｋ９／Ｃｌｔの弾性率及び最大
８パーセントの破段時伸び率を有するポリプロピレン繊
維であ特許請求の範囲第７０項記載の成形品。

７２マトリックスの少なくとも１部分が粒子Ａ及びＢで
形成された組織の空隙に付加的固体材料を含んで成特許
請求の範囲第３７項から第７１項までのいずれかに記載
の成形品。

７３付加的固体材料が、ポリメチルメタクリレート又は
ポリスチレンなどの有機ポリマー、低融点金属、及び硫
黄などの無機非金属固体からなる群から選択された、請
求の範囲第７２項記載の成形品。

７４製品の外部表面に近接する少なくとも一部のマトリ
ックスが、粒子Ａおよび粒子Ｂから生成した組織の空隙
に付加的固体材料を含む、請求の範囲第７２項又は第７
３項に記載の成形品。

７５ボルトランド質の結合材及び任意に加えられた砂又
は石などの小型形状の無機素材を含むマトリックスを含
んで成る成形品であつて、前記成形品は、 マトリック
スが小型形状素材の最大のものが４？より大きいことで
定義されるようなコンクリートである場合には、直径１
０ｃｍ及び高さ２０ｃｍの供試体について測定して、１
３Ｃ１ＭＰａ１マトリックスが付加的な小型形状素材の
最大のものが０．１瓢〜４藺であることで定義されるよ
うなモルタルである場合には、直径３Ｃ！ｎ及び高さ６
αの供試体について測定して、１５０ＭＰａ１ マトリックスが付加的な小型形状素材が０．１悶より小
さいことで定義されるペーストである場合には、直径１
ＣＩｒ１及び高さ２０の供試体について測定して、２０
０ＭＰａ１よりも大きい圧縮強度を有し、 ノ 但し、前記成形品は、少なくとも１メートルの寸法
及び少なくとも０．１ｗ１の断面積を有し、そして（又
は）粉体圧密による成形を許容しないような複雑な形状
を有してい特許請求の範囲第３７項から第４２項までの
いずれかに記載の成形品。

明細書 微細固体粒子又はそのような粒子から生成した凝着組織
（ＣＯｈｅｒｅｎｔｓｔｒ′Ｕｃｔｕｖｅ）を含んで成
る凝着組織を有する材料の特性は、粒径と粒子充填の緻
密さ及び均一性の程度に殆どが強く依存する。

機械的強度、化学抵抗性、凍結抵抗性及び硬度は、密度
が増加し、粒径が減少するに従つて増加する。機械的強
度は、密度の増加と粒径の減少とともに増加する。しか
しながら、粉体のかたまりを変形させて製品を成形する
楊合、粉体が微細になればなるほど粒子が相互にすベリ
合うのを妨げる表面力がより重要なものとなるために、
粉体が微細であればあるほど高い粒子濃度で作業を行な
うことは一層困難なものとなる。このことは、ボルトラ
ンドセメントの水性懸濁液に於いては溶解塩か表面力を
取り除くことを困難なものとするので、特別にいうこと
ができる。従つて、ボルトランドセメントが微細すぎる
場合には、通常、ボルトランドセメント粒子を水中で密
に充填すること冫は容易ではない。例えば、ボルトラン
ドセメント質の結合材では、粉末度は比表面積約３００
０〜５０００ｃ１ｉ／ｙ（まれには６０００ｃ１ｔ／ｙ
まで）として確立されており、そして水性懸濁液に於け
る粉体濃度は、通常、水／２セメント重量比０．７〜０
．４（非常に強いコンクリートでは０．３まで）に相当
する。

実質的に微細な−そして理論上良質の特性を与えるべき
ーセメントは、特にセメント濃度の高いペーストでは、
混合およびキャスティングが困難であるし、一方、非３
常に粗なるセメントにもとづく非常に密なペースト（低
い水／セメントー比）は、組織が粗く、かつ水和が遅い
ので引きつけるものがない。本発明の主な特徴の１つは
、粒径が結合材粉末よりも１又はそれ以上のオーダーに
わたつてより３微細な粉末を添加することによつて粉末
質結合材（とりわけボルトランドセメント質の結合材）
を改良し（均一かつ密な充填及び極度に微細な気孔組織
の地を形成する）、そして、多量の表面活性分散剤を添
加することによつて非常に均一な（局４′所的な凝集の
ない）粒子分布と高い粒子濃度（低い水／セメントー比
）を保証することにある。これによつて、とりわけ、未
改良の結合材と比較して、かなりの程度により強く、よ
り密で、より耐久的で、そしてとりわけ繊維やバーなど
の補強素材を固定するのに一層良く適合する結合材を手
に入れる可能性が与えられる。同様に、後の説明で述べ
るように、低い応力場で、そして周囲との材料の交換を
全くせずに、こうした結合材を含む製品を成形すること
も可能である。非常に簡単に述べると、本発明のいくつ
かの基礎的原理は、次の４項目の中に含まれるというこ
とができよう。

１本発明は、公知の粒子の幾何学的調合（配合）原理を
微細粒子の系に実用化する。この実用化される微細粒子
の系は、これまでこの原理を実用化する可能性の限界で
あつたボルトランドセメント含有粒子の系よりもさらに
１〜２オーダー（粉末１噸）にわたつて微細な系である
。本発明に依ると、この原理は、とりわけ、ボルトラン
ドセメントとセメント粒子より１〜２オーダーさらに微
細な超微細粒子との水性懸濁液に応用される。２ こう
した実用化は、公知技術に於けるよりも上限１オーダー
にわたつて高い分散剤の用量（セメント＋超微細粒子基
準で計算して１〜４重量％のコンクリートプラスチサイ
ザーの乾燥物）によつて達成された。

３本発明の材料ては、強度と耐久性が大きく増加してい
る。

これに加えて、補強素材（例えば微細な補強繊維）の機
械的固定がその強度を越えてさえ増加し、その増加分は
１又は数オーダーの大きさである。これは、マトリック
スにおいて補強素材のｒ機械的固定ョを得るのに必要で
ある補強素材の波形のコンフイギユレーシヨンと表面荒
さの次元が、１〜２オーダーにわたつて低下せられたと
いう事実による。これは、従来よりも１〜２オーダーに
わたつてより微細な繊維を１機械的に固定ョする可能性
を提供する。４本発明に依る材料は、周囲との材料交換
が全くなしで、簡単な剪断歪によつて、可塑性ないし低
粘性のコンシステンシーの材料からの成形を行なうこと
ができる。

これは、密な組織を形成する間に、材料から液体が移動
したり又は絞り出されたり、あるいはそうしなればばな
らなかつたりということが全くないことを意味する。こ
れによつて、従来よりもかなり複雑な形状とより大きい
寸法を持つ高品質の製品の作製が可能になる。また、素
材、とりわけ、従来の仕方て作製した対応する高品質の
マトリックスては成功裡に（又は全く）導入することが
てきなかつた総ゆる種類の補強素材の定着を実現するこ
とが可能になる。同様に、本発明のこの側面は、公知の
製品の新規かつより有利な製造方法の可能性を提供する
。従つて、本発明は、これら極めて微細な粒子の系に於
いて、密又は均一な充填を達成する可能性の発見に基づ
いており、とりわけ、ボルトランドセメント質の系では
こうした組織を得ることが可能な唯一の方法をなしてい
た公知の高圧粉体圧密（圧縮）法とは対照的に、。緩や
かな（ＧｅｎｔＩｅ）Ｊやり方に於いてこうした充填を
達成する可能性の発見に基づく。本発明は、こうして上
記の如く究めて微細な粒子の系において密又は均一な充
填を達成する新規な水硬性複合材料に係る。

本発明によるこの水硬性複合材料は、粒径５０Ａ〜０．
５μｍの無機固体粒子Ａ（以下１粒子ＡＪと称する。

）と、粒径０．５〜１００ｐｍかつ粒子Ａより少なくと
も１オーダー大きい固体粒子Ｂ（以下１粒子ＢＪと称す
る。）と、水と、表面活性分散剤を含んで成り、粒子Ａ
の量は、粒子Ｂが上記複合材料中に実質的に変形されず
に相互に実質的に接触しかつ橋かけ現象が実質的に存在
しない状態で密に充填されたときに、粒子Ｂの間の空隙
に理論的に充填されうる量以下の量であり、水の量は、
上記複合材料中に粒子Ｂが上記規定の如く密に充填され
、かつその密充填された粒子Ｂの間の空隙に粒子Ａが均
一に分布したときに、粒子Ｂおよび粒子Ａの間に形成さ
れる空隙を丁度満たす量であり、且つ、表面活性分散剤
の量は、上記複合材料を混合して上記規定の如き粒子Ｂ
の密な充填と上記規定の如き粒子Ａの均一な分布を達成
するのに充分な量であることを特徴とする。

この複合材料において、表面活性分散剤は５ｋ９／Ｃｌ
ｔより低い、好ましくは１００Ｖ／Ｃ７ｌｌより低い、
低応力下で混合して粒子Ａの密な充填を許容するのに充
分な量において存在する。

この複合材料は、同様に、各粒子Ｂよりも大きい少なく
とも１つの寸法を有する追加の素材Ｃをさらに含有して
いる複合材料に係る。

この複合材料は、同様に、好ましい態様において、粒子
Ｂのうち少なくとも２唾量％、とりわけ５踵量％以上が
ボルトランドセメント粒子からなる。

同様に、この複合材料は、追加の素材Ｃが存在しないか
又は存在しかつ砂及び（若しくは）石からなる場合に、
粒子Ｂのうち少なくとも２踵量％がボルトランドセメン
ト粒子からなることができる。このような水硬性複合材
料は、低い応力下で混練することによつて、該複合材料
中において、粒子Ｂが実質的に変形されずにお互いに実
質的に接触しかつ実質的に橋かけ現象が存在しないで密
に充填され、粒子Ａがその密充填された粒子Ｂの間の空
隙に均一に分布し、かつ水が粒子Ａおよび粒子Ｂの間の
空隙を満たしている可塑性ないし流動性の材料を提供す
ることができる。

その結果、本発明による上記の水硬性複合材料を成形品
のマトリックスとして使用することによつて、マトリッ
クスを含む成形品であつて、該マトリックスが、実質的
に変形されることなくお互いに実質的に接触しかつ実質
的に橋かけ現象が存在しないで密に充填された粒子Ｂお
よび（または）該密充填粒子Ｂから生成した凝着組織と
、上記規定の如く密充填された粒子Ｂの間の空隙に均一
に分布した粒子Ａおよび（または）該粒子Ａから生成し
た凝着組織を含んで成る成形品が提ｌ供される。

ここで、本発明の原理を説明するために、本発明の最も
典型的な水硬性複合材料である、粒子Ａがシリカダスト
、粒子Ｂがセメント、表面活性分散剤がスーパープラス
チサイザーである系を考え門る。

第６図は、セメント（粒子Ｂ）にシリカダスト（粒子Ａ
）を添加する場合に、その混合物で可塑性ないし流動性
のコンシステンシーを得るのに必要な水の最少量をシリ
カダストの添加量の関数として表わした図であり、同図
中、横軸はシリカフダストＣＡ）／〔セメント（Ｂ）＋
シリカダスト（４）〕の体積比、縦軸は水／〔セメント
（Ｂ）＋シリカダスト（４）〕の重量比（水／粉体比あ
るいは単に水比とも称される。）である。第６図におい
て、破線は、通常の手法に従つて、セメントにシリカダ
ストを添加してゆく場合に可塑性ないし流動性のコンシ
ステンシーを得るのに必要な水／粉体比を表わす曲線で
ある。

シリカダストの添加量が０％のときから出発してシリカ
タストの添加量を増加してゆくと、所要水／粉体比は当
初こそ僅かに減少しているが、すぐに急激に増大し、あ
る程度の量のシリカダストを添加して可塑性ないし流動
性のコンシステンシーを得るには非常に大きい水／粉体
比が必要になることがわかる。一般に、粒子と水の系に
流動性を与えるためには粒子の間の空隙を完全に水で埋
めつくしてしまう必要がある。

ところが、シリカダストは非常に微細な粒子であるため
に、シリカダストの一次粒子は通常凝集しており、従つ
て、セメントにシリカダストを添加した場合、シリコン
ダストはミクロに見た場合均一に分散されず、シリカダ
ストの凝集物がセメント粒子の間に付着して存在し、そ
の結果セメント粒子どうしは密に充填されず、セメント
およびシリカダストの間の空隙が大きくなるので（第１
図中の模式図参照）、流動性ないし可塑性のコンシステ
ンシーを得るためにはその大きくなつた空隙を水で満た
す必要が生じ、所要水／粉体比が大きくなるのである。
しかも、従来、セメントあるいはセメントとシリカダス
トの系では、良好なワーカビリテイを有するペーストを
得るためにさらに余剰の水を加えるのが普通である。こ
のように余剰の水を加えれば、得られる系（ペースト）
における粒子の充填の程度はさらに粗になるであろう。
こうして、大きいセメント粒子の間の空隙に小さいシリ
カダスト粒子を充填することによつてセメント系を改良
しようとする試みは、一般的に、セメント粒子の間に入
ると考えられた小さいはずのシリカダスト粒子が、実際
には凝集して存在す！るために、均一に分布されず、所
期の系は得られないという結果を与える。第７図は、第
６図のセメント、シリカダストおよび水の系を第６図に
示した所要水／粉体比で混練し、硬化して得られる硬化
体の圧縮強度を示しＺている。

同図には、シリカダストの添加量を増加してゆくと、当
初こそ僅かに強度向上が見られるが、シリカダストの添
加量がさらに増加すると直ちに強度低下する様子が見ら
れる。これは第６図における所要水／粉体比の動きとよ
く対応している。すなわち、セメント、シリカダストお
よび水の系の所要水／粉体比が当初減少したとき硬化体
の強度は対応して向上するが、次に所要水／粉体比が増
加するのと対応して強度も低下している。一方、第６図
および第７図の実線は、本発明に基づくセメント、シリ
カダスＩ・および水の系におけるシリカダストの添加量
に関する所要水／粉体比と圧縮強度を表わすものてある
。本発明に基つノく系では、第６図により、シリカダス
トの添加量の増加と共に所要水／粉体比が減少すること
、そして、第７図により、第６図における所要水／粉体
比の減少と対応して硬化体の強度がシリカダストの添加
量と共に大きく増加することが明らかに・示されている
。すなわち、本発明に基づく系では、第６図および第７
図中の模式図に示されているように、シリカダスト粒子
は凝集せずにセメント粒子の間の空隙に均一に分布し、
かつセメント粒子Ｃまたはセメント粒子およびシリカタ
スト粒”子が密に充填されており、その結果、可塑性な
いし流動性のコンシステンシーを得るために必要な所要
水／粉体比はシリカタストの添加量の増加と共に減少し
、また硬化体の強度もそれに対応して増加しているので
ある。本発明によるセメント（粒子Ｂ）、シリカダスト
（粒子Ａ）および水による密な系は、従来考えられまた
使用されているよりもより多量のスーパープラスチサイ
ザー（表面活性分散剤）を使用し、かつ、使用する水の
量を密または均一に分布された粒子Ｂ（セメント）およ
び粒子Ａ（シリカダスト）の粒子の間の空隙を丁度満た
す量に規定することによつて達成された。

すなわち、本発明による水硬性複合材料では、第１に、
粒子Ａ（シリカダスト）の凝集を解き、粒子Ａ（シリカ
ダスト）を複合材料中に均一に（凝集塊なしで）分布さ
せるのに充分な量の表面活性分散剤（スーパープラスチ
サイザー）を使用する。

これによつて、超微細粒子である粒子Ａ（シリカダスト
）を多量に添加した場合にも、粒子Ａ（シリカダスト）
の凝集を完全に解いて複合材料中に均一に分布させるこ
とができ、また従つて粒子Ａ（シリカダスト）の凝集塊
が粒子Ｂ（セメント）の間に付着して複合材料中に大き
な空隙をつくることを防ぐことも可能になる。この粒子
Ａ（７）凝集を完全に解き、粒子Ａ（シリカダスト）を
粒子Ｂ（セメント）の間の空隙に均一に分布させるのに
必要な表面活性剤の量は、従来、セメント（粒子Ｂ）に
シリカダスト（粒子Ａ）を添加する提案において考えら
れていたよりもさらに大きい量である。こうして従来考
えられていたより多量の表面活性分散剤（スーパープラ
スチサイザー）を用いて粒子Ａの表面を拘束する力を完
全に除去することによつて、はじめて、粒子Ｂ（セメン
ト）と粒子Ａ（シリカタスト）からなる所期の系一粒子
Ａが均一に分布し、粒子Ｂが密に充填する系−を入手す
る可能性が提供される。本発明による複合材料では、さ
らに、水の量を、粒子Ｂ（セメント）が複合材料中に実
質的に変形されずにお互いに実質的に接触しかつ実質的
に橋かけ現象などがなく密に充填され、かつ粒子Ａ（シ
リカダスト）がその密に充填された粒子Ｂ（セメント）
の間の空隙に均一に分布したときに、その複合材料中の
粒子Ｂ（セメント）および粒子Ａ（シリカダスト）の間
に形成される空隙を丁度満たす量に限定して使用する。

この水の量は、粒子Ｂ（セメント）と粒子Ａ（シリカダ
スト）と水の系で、粒子Ｂ（セメント）を密に充填しか
つ粒子Ａ（シリカダスト）を粒子Ｂ（セメント）の間に
均一に分布させると同時に、系に流動性ないし粘性のコ
ンシステンシー（すなわちワーカビリテイ）を与えるこ
とが可能な必要かつ充分な量である。

水がこの量を越えると、系は余分な水を含み、硬化後の
空隙の原因になる。水がこの量より少ないと、系の水が
不足し、系に流動性ないし粘性のコンシステンシーを得
ることができない。すなわち、水の量をこのように規定
することによつて、はじめて、粒子Ｂ（セメント）と粒
子Ａ（シリカダスト）と水の系において、粒子Ｂ（セメ
ント）の密な充填と粒子Ａ（シリカダスト）の粒子Ｂ（
セメント）の間の均一な分布は達成可能になるのである
。但し、前述のことからも明らかな如く、粒子Ｂ（セメ
ント）の密な充填と粒子Ｂ（セメント）の間の粒子Ａ（
シリカダスト）の均一な分布は、実際には、このような
水の量の使用と、粒子Ａ（シリカダスト）の凝集を完全
に解くために充分な量の表面活性分散剤（スーパープラ
スチサイザー）の使用とが結び付いてはじめて実現され
るものである。すなわち、そのような多量の表面活性分
散剤（スーパープラスチサイザー）を用いて粒子Ａ（シ
リカダスト）を均一に分布させることを可能にし、かつ
上記の如く粒子Ｂ（セメント）の密な充填と粒子Ａ（シ
リカダスト）の均一な分布を唯一人手可能にする水の量
が使用されて、はじめて、実際に、粒子Ｂ（セメント）
は密に充填され、粒子Ａ（シリカダスト）は粒子Ｂ（セ
メント）の間の空隙に均一に分布するに至る。このよう
に本発明に従う多量の表面活性分散剤（スーパープラス
チサイザー）と極めて少ない水を用いる粒子Ｂ（セメン
ト）と粒子Ａ（シリカタスト）の系は混練すると、当初
こそは乾燥状態を呈するが、従来の混練よソー般的に長
い混練によつて、やがて可塑性ないし流動性のコンシス
テンシーを呈するようになる。

こうして可塑性ないし流動性のコンシステンシーを示す
る至つた本発明による水硬性複合材料は、その出発組成
から想像されまた期待されるように、粒子Ｂ（セメント
）が密に充填されかつ粒子Ａ（シリカダスト）がその密
に充填された粒子Ｂ（セメント）の間に均一に分布した
系である。

すなわち、ここに、密に充填された粒子Ｂ（セメント）
の間に粒子Ａ（シリカダスト）を均一に分布することに
よつて粒子Ｂ（セメント）の組織を改良しようとする当
初の目的が完全な形で実現されたのである。そして、こ
のように期待を完全な形で実現した組織は、その粒子Ｂ
（セメント）の緻密さと粒子”Ａ（シリカダスト）の粒
子Ｂ（セメント）間の均一な分布に対応して、例えば、
高強度である。これらの事実が第６図及び第７図に見ら
れる。以上は本発明による水硬性複合材料を粒子Ｂおよ
び粒子Ａの密または均一な充填あるいは分布と・得られ
る組織の高強度に、またセメントとシリカダストの系に
、特に関連付けて説明したが、本発明による水硬性複合
材料はこれらの特性あるいは組成に限らず、驚くべき数
多くの有用な特性を示し、また一般的もしくは特定的な
組成からなるこ）とができるものである。以下に詳述す
る。本明細書全体を通して、１粒子ＡＪなる用語は５０
Ａ−０．５μｍの大きさを有する無機固体粒子を意味し
、そして１粒子ＢＪなる用語は０．５〜１００μｍの粒
径を有しかつ各粒子Ａよりも少なくとも１オーダー大き
い粒径である固体粒子を意味する。１成形品ョなる用語
は、上に定義したようなマトリックスを含む成形した組
織すべてを意味しており、そして例えば、道路の表面層
、ひび割れ充填材、チューブの被覆材などのような特別
の種類の製品を包含している。

しかし、。製品ョなる用語では必ずしもこれらと結びつ
いているとは限らない。粒子の幾何学により支配される
（粒子表面での作用がない）密な充填については、いろ
いろな分野で粉体工学を述べている文献に於いて世界中
で取り扱われている。

例えば、゜゜ＰａｒｔｉｃｕＩａｔｅＴｅｃｈｎ０１０
ｇｙ″，ＣＩｙｄｅＯｒｒ，Ｊｒ，ｌ９６６，ＴｈｅＭ
ａｃＭｉｌｌａｎＣＯｍｐａｎｙ，ＮｅｗＹＯｒｋ，お
よび、６６ＰｒｉｎｃｉｐＩｅｓ０ｆＰａｒｔｉｃｕ１
ａｔｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ５３，Ｂｒ０ｗｎａｒ１ｄＲ
ｉｃｈａｒｄｓ，１９７０，ＰｅｒｇａｍＯｎＰｒｅｓ
ｓＯ表面力が重要でない粒子の系の充填は、絶対的な粒
径には依存せず、粒子の形状、相対的な粒径の分布、及
ひ粒子を充填する機械的手法にのみ依存する。これは、
等大の球を規則的に充填すると、球の絶対的な寸法に関
係せず、固体部分が同じ充填率（実積率）（例えば、立
方最密充填で０．５２、そして六方最密充填で０．７４
）となることを意味する。充填の密度は相対的な粒径の
分布、即ち、いろいろな粒径の間の相対比に強く影響さ
れる。そこで、ＢｒＯＷｒｌ及びＲｌｃｈａｒｄｓ（前
掲）は２種類の球状粒子をいろいろな粒径比にして充填
した古典的な実験結果を報告している。それによると、
固体含有量の容積フラクシヨンは、個別粒径フラクシヨ
ンのそれぞれの充填に於ける０．６３から、粒径比３．
４：１の大小粒子の混合物に於ける０．７０まで及び粒
径比１６：１の大小粒子の混合物に於ける０．８４まで
、増加する。充填密度はまた機械的な充填の方法によつ
ても強く影響を受ける。単純な圧力圧密法では、通常、
粒子が幾何学的な同一性を失なわない、（即ち、圧潰又
は大幅変形されていない）非常に密な充填の粒子系をも
たらさない。通常、さらに密な充填は、剪断歪、反復剪
断歪、又は均合振動（■ＡｌａｎｃｅｄＶｉｂｒａｔｉ
Ｏｎ）によつて得られており、これらのいずれにおいて
も小さな規定圧力を加え・て反復する歪が最終的に一層
密な組織を与えることを確実にしている。こうした理由
から、密な充填をある特殊な量で規定することは下可能
である。本明細書お特許請求の範囲における粒子の１密
充填ョは、粒子が相互にすベリ合うのを妨害する粒子表
面の諸作用（形状に基づくひつかかり、ロンドンカ、フ
アンデアワールスカ等）が実質的に除去された条件下に
おいて、これらの粒子を剪断歪、反復剪断歪または均合
振動などの緩やかな機機的作用を加えることによつて、
典型的には、容器内の粒子にかるい振動を繰り返して与
えて（振動充填法）得られるような充填であると理解さ
れｌるべきである。

このような充填は密ではあるが、完全に理想的に密なわ
けではない。理想的な密充填を達成するためには粒子を
１個１個詰め込む必要がある。本発明の複合材料によつ
て得られる粒子の充填は、次の場合を包含する。

すなわち、後で述べるように、本発明による複合材料あ
るいはマトリックスでは、密に充填された粒子Ｂの間の
空隙に粒子Ａが５唯積％程度（粒子Ｂと粒子Ａの合計体
積基準）まで詰め込まれうることが明らかにされている
。このように粒子Ａの量が増加すると、粒子Ａは粒子Ｂ
自身の充填の程度を僅かに希釈化するようになるが、本
発明の複合材料ではこの場合の充填も含むものである。
この場合、粒子Ａの添加量が増加することによつて粒子
Ｂ自身の充填の程度が僅かに低下するが、粒子Ｂと粒子
Ａの全体における粒子の充填の程度は粒子Ｂだけの充填
の程度に比べて大きく増加しているので、この場合にも
本発明による効果は奏せられるのである。前に規定した
粒子Ｂの密充填の定義において、橋かけ現象とは粒子を
充填する場合に粒子どうしの引つかかり（橋）によつて
粒子のオーダーあるいはそれ以上のオーダーの大きい空
隙が発生する現象をいう。本発明による水硬性複合材料
で達成される粒子の密な充填は、前にも述べたように、
特定の量で表現することはてきないが、参考にするに当
つて、実際的でありかつ有用な１つの手法は次のもので
ある。

すなわち、本発明の複合材料の粒子系は粒子Ａと粒子Ｂ
とからなるが、この粒子系の充填の程度を粒子Ｂの充填
の程度によつて表わすことが可能であるので、粒子Ｂの
充填の程度を次のようにして実際に求める。すなわち、
粒子の間の空隙を完全に液体で満たしかつ表面活性分散
剤を用いるなどの手法によつて粒子の表面の作用を除去
して粒子を可及的に密に充填（分布）した系を作成する
のである。この系から粒子の充填率を求めることは容易
である。この場合、液体は水である必要はないし、表面
活性分散剤も特に限定されない。例えば、本発明者によ
る市販の特定のセメントによるこのような実験によれば
、セメントの充填率として０．６０が得られた。この粒
子Ｂだけをその表面拘束力を除去して密に充填させるこ
とによつて求めた粒子Ｂの充填率を基準密度とする。す
ると、本発明による水硬性複合材料で得られる密な充填
は、一般的に、複合材料が（粒子Ａ＋粒子Ｂの合計体積
を基準に）１０体積％未満の粒子Ａを含む場合、基準密
度の少なくとも８０％、好ましくは９０％、さらに好ま
しくは９５％の粒子Ｂの密度であり、複合材料が１０〜
２唯積％の粒子Ａを含む場合、基準密度の少なくとも７
５％、好ましくは８５％、さらに好ましくは９０％の粒
子Ｂの密度であり、そして複合材料が２０積％より多く
の粒子Ａを含む場合、基準密度の少なくとも７０％、好
ましくは８０％、さらに好ましくは８５％の粒子Ｂの密
度であるということが可能である。なお、ここで、粒子
Ａの添加量が増加すると共に、本発明の複合材料によつ
て得られる密な充填の粒子Ｂの密度は僅かに希釈されて
いるが、前に述べたように、粒子Ａの添加量と共に粒子
Ａの密度が増加しているので複合材料全体の粒子の充填
の程度はそのように希釈されているわけではなく、充分
に密であることに留意されるべきである。さらに、本発
明の複合材料では粒子（粒子Ｂあるいは粒子Ｂ＋粒子Ａ
）の密な充填だけではなく粒子Ａの均一な分布を重要な
特徴とするものであつて、粒子Ａが多量に添加された場
合に、系の粒子全体の密な充填と共に多量の超微細粒子
Ａの均一な分布が達成され、それらが、特に後者がもた
らす効果は非常に大きいことにも留意されるべきである
。本明細書お特許請求の範囲において粒子Ａの０均一な
分布ョとは粒子Ａが粒子Ｂの間の空隙に局所的な凝集（
凝集塊）なしで均一に分布していることを意味している
。

実際には、本発明の複合材料では多量の表面活性分散剤
を使用することによつて通常不可避的に存在する粒子Ａ
の凝集が完全に解かれる。その結果、その凝集を解かれ
た粒子Ａは極めて少ない水の存在において粒子Ｂと混練
されたとき粒子Ｂの間に形成される空隙の中に優先的に
移動し、粒子Ｂの密な充填が達成され、そのとき、粒子
Ａは密に充填された粒子Ｂの間の空隙中に凝集すること
なく均一に分布しているのである。ただ、留意されるべ
きことは、本発明では、粒子Ａ自身が粒子Ｂの間の空隙
に密に充填される（粒子Ａが凝集してみえる）場合もあ
ることである。このとき、粒子Ａは粒子Ｂの間の空隙に
均一かつ密に分布する。しかし、これはあくまで凝集を
解かれた粒子Ａが粒子Ｂの間の空隙に密に充填された結
果であり、粒子Ａがはじめから凝集塊を形成しているわ
けではない。第８図乙イにこの事情が図示されている。
第８図乙イのいずれも本発明によるマトリックスを示し
ており、いずれも密に充填された粒子Ｂの間の空隙に粒
子Ａが均一に分布している。しかし、第８図アでは粒子
Ａ自身も密に充填されているのに対して、第８図イでは
粒子Ａ自身は粗に充填されている。このような粒子Ａの
粒子Ｂの間の均一な分布によつて本発明の複合材料は従
来にない特性を保有する。粒子系の緻密化のみならす、
補強素材の固定力の増大等の非常に有意義な特性が見ら
れるが、詳しくは後述する。本発明の複合材料において
、水の量は、密に充填された粒子Ｂの間の空隙に粒子Ａ
を均一に分布したときに粒子Ｂと粒子Ａの間に形成され
る空隙を満たすのに必要かつ充分な量である。

この必要最小限の量の水を用いることによつて初めて、
粒子Ｂ１粒子Ａ１水および表面活性分散剤の系において
粒子Ｂの密な充填と粒子Ａの均一ノな分布の状態が可能
になる。

この必要最低限の水の量を越える量の水は系を不必要に
希釈化し、系が硬化したときの余分な空隙の原因になる
ことは前に述べた通りである。ところが、従来用いられ
ている少ない量の表面活性分散剤（従来も、微細門な粒
子Ａを添加すると表面活性分散剤が従来より多量に必要
になることは一部において気付かれていたが、粒子Ａを
完全に分散させるのに実際に必要な表面活性分散剤の量
は一般的にその予想を上廻るものである。）では、粒子
Ａ（７）凝集を完全にフ解くこと、すなわち粒子Ａを均
一に分布させることができず、そのため粒子Ｂの密な充
填も達成することができず、系に流動性を与えるために
は必然的により多量の水が必要になつていた。しかも、
従来は、ワーカビルテイを得るためにさらに余分な水分
を加えた。これら対して、本発明では、添加する粒子Ａ
の凝集を完全に解き、密に充填された粒子Ｂの間の空隙
中に粒子Ａを均一に分布させるに充分な量の表面活性分
散剤を用いることによつて、粒子Ｂを密に充填しかつ粒
子Ａを粒子Ｂの間に均一に分布した系に流動性ないし粘
性のコンシステンシーを与えるのに必要な水の量を上記
の最少限の量に低減することを可能にし、かつ、それと
結び付けて実際に、粒子Ｂを密に充填しかつ粒子Ａを粒
子Ｂの間に均一に分布させるのに必要最低限の水を使用
する。一方、上記の必要最低限の水の量よりも水が少な
いと、粒子Ｂが密に充填され、粒子Ａがその密に充填さ
れた粒子Ｂの間の空隙に均一に分布された粒子系におい
て、流動性ないし粘性のコンシステンシーあるいはワー
カビリテイを得ることは不可能てある。

粒子系は機械的に混合しても乾燥状態を脱することがな
く、ばさばさしたままである。なお、従来、前記のよう
に、粒子Ｂに粒子Ａを添加する場合に、通常より多量の
（粒子Ａを均一に分布させるのに充分な量ではない）表
面活性分散剤を使用する必要について言及されたことは
あるとしても、多量の表面活性分散剤の使用と結び付け
て本発明によつて規定される必要最少限量の水を使用す
べきであることについて述べられたことはまつたく存在
しないのである。

本発明の複合材料に用いる水の量は、粒子Ｂの充填の程
度と粒子Ａの添加量によつて決まるので、粒子Ｂおよび
粒子Ａの粒径、粒子形状、粒度．分布、これらの間の粒
径比など多くの因子に依存し、従つて、前に粒子の密な
充填について述べたのと同様に特定の量て規定すること
は不可能である。

しかし、用いる水の量を求める１つの実際的な．手法は
前に本発明の複合材料における粒子の充填の程度を表わ
すために説明した粒子Ｂの基準密度を再び参照すること
である。

すなわち、用いる粒子Ｂについて前記の手法で基準密度
を求め、添加する粒子Ａの体積％を考慮して水が占める
べき空・隙の割合を算出すれば、この複合材料に添加す
べき水の量あるいはその目安が求められる。なお、後で
も述べるが、例えば、セメントとシリカダストの系にお
いて、本発明に従う水の量は、水／（セメント＋シリカ
ダスト）重量比で、高々０．３０、通常０．１２〜０．
３０、好ましくは０．１２〜０．２０であつた。

対照的に、従来のセメント系ではセメントが密に充填さ
れた場合でも水／セメント重量比は０．３０〜０．４２
である。ここで留意すべきことは、本発明の複合材料で
は粒子Ｂ１粒子Ａに加えて粒子Ｂより大きい寸法を有す
る追加の素材Ｃを添加する態様があり、この場合には追
加の素材Ｃの寸法や量に応じて複合ｊ材料全体における
必要な水の量あるいは水比〔水／（粒子Ａ＋粒子Ｂ）比
〕がいくらか変化することである。

それは、粒子Ｂより大きい追加の素材Ｃに隣接する帯域
では壁効果や境界効果のために空隙が増加し、しかも追
加の素材Ｃの寸法によつてこれらの効果の大きさが異な
るからである。ただし、追加の素材Ｃが添加されること
によつて複合材料中の水の量の粉体Ｂ＋粉体Ａの量に対
する比率がいくらか変化するといつても、ミクロな組織
において粒子Ｂと、粒子Ａだけから構成され追加の素材
Ｃが存在しない部分における水の量の粉体Ｂ＋粉体Ａの
量に対する比率はあくまで不変であり、前に述べてきた
説明はここにおいても適当なものである。また、このよ
うに追加の素材Ｃが添加された系の充填の程度は、前述
した基準密度を求める手法において、粒子Ｂに代えて粒
子Ｂと追加の素材Ｃとからなる系を用いれば同様に求め
ることができるので、本発明による複合材料の充填の程
度あるいは用いるべき水の量は追加の素材Ｃが加わつた
場合にも同様に見積ることが可能である。本発明の複合
材料に用いる表面活性分散剤の量は、複合材料を混合し
て粒子Ｂの密な充填と粒子Ａの均一な分布を達成するの
に充分な量てある。

この充分な量の表面活性分散剤を添加することによつて
粒子Ａはその凝集が完全に解かれ、それによつて粒子Ａ
は本発明の複合材料中に、特に、密に充填された粒子Ｂ
の間の空隙中に、均一に分布することが可能になる。前
に述べたように、本発明の複合材料では密に充填された
粒子Ｂの間の空隙中に粒子Ａが均一に分布したときに粒
子Ｂおよび粒子Ａの間の空隙を丁度満たす量の水を使用
しているので、表面活性分散剤の添加量が不足する場合
には、粒子Ａの凝集が解かれないで粒子Ｂが密に充填さ
れないために、粒子間の空隙を満たす水が不足し、系は
流動性ないし粘性のコンシステンシーを与えない。

本発明の複合材料では、多量の表面活性分散剤を使用し
て粒子Ａの凝集を完全に解くことによつて初めて、上規
の如く極めて少量の水を用いながら、なおかつ粒子系に
流動性ないし低粘性のコンシステンシーあるいはワーカ
ビリテイを付与することが可能になる。表面活性分散剤
は、５ｋ９／Ｃｌｔより低い、好ましくは１００ｙ／Ｃ
ｌｆＬより低い低応力場で、粒子Ａの均一な充填を許容
するのに十分な量で存在している。

この表面活性分散剤の量は、低応力下で粒子を分散させ
るのに十分であるために満足すべき条件を規定すること
によつて、上に定義されている（別の表現をすれば、こ
れは極めて多量の表面活性分散剤の使用を指示している
）けれども、これは複合材料が必ずしも低い応力下で使
用されることを意味してはいない。

比較的高い応力下でも使用できるということに注意され
るべきである。粒子Ａが、密に充填されると粒子Ｂ間の
空隙を満たす密充填に実質的に相当する容積で存在して
いる、上記の形の複合材料から、密に充填させた超微細
粒子をもつ製品が得られる。上記の表面活性分散剤の理
想的な量は、粒子Ａの表面を全部占めてしまう量に実質
的に相当する量である。第４図は、分散剤、いわゆるス
ーパープラスチサイザー“ＭｉｇＦｌｔｙ゛（その成分
は後で述べる）の層で覆われた超微細シリカダスト粒子
を示している。スーパープラスチサイザーがシリカの球
の表面に一様な層として吸着されているという仮定の下
で、出願人自身の実験を参照して計算した厚さは２５〜
４１オングストロームであり、球の容積の１４〜２３％
に相当するものてあつた。超微細粒子の表面を全部占め
てしまう量を越えた分散剤の過剰分は、有利なものでは
ないし、複合材料内にスペースを取りすぎる傾向がある
だけであるということに注意すべきである。十分な量が
あれば、低応力下で系を分散させ得る分散剤であれば、
いかなる種類のものでも、例えば、ナフタレンスルホン
酸／ホルムアルデヒド縮合体、精製リグニンスルホン酸
塩又はメラミンスルホン酸塩、あるいはこれらの混合物
等、そしてとりわけナフタレンスルホン酸／ホルムアル
デヒド縮合体は、本発明の目的にとつて十分利用できる
。

例に記載した実験に於いて、ボルトランドセメント質の
系で極めて価値のある成果を得るために使用したコンク
リートプラスチサイザーの種類は、高縮合ナフタレンス
ルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体で、一般にその７鍾
量パーセントより多くが７個又はそれより多くのナフタ
レン核を含有している分子からなる縮合体のアルカリ及
びアルカリ土類金属塩、とりわけナトリウム又はカルシ
ウム塩からなる種類のものである。この種の市販製品は
、“゜Ｍｉｇｈｔｙ゛と呼ばれ、そして花王石鹸株式会
社（東京）で製造されている。本発明によるボルトラン
ドセメント質でシリカダストを含有する複合材料では、
ボルトランドセメントとシリカダストとの全量を基準に
計算して１〜４重量パーセント、とりわけ２〜４重量％
という大きい量で、この種のコンクリートプラスチサイ
ザーを使用した。本発明の複合材料は、後の例で一層詳
しく説明するような特有の成形性及びワーカビリチーの
特性に関して；また、組み入れた追加素材を緩やかな仕
方で固定すること、及び、その後極めて効果的に微視的
にロッキングすること又は最終成形状態で微視的にジヤ
ケツチングすること（外被を付けた状態にすること）の
能力に関して；これらの両方に関してどんな材料につい
ても従来報告又は指摘されていない特有で有利な特性を
示す。

従つて、こうした新規で極めて有益な複合材料は、本発
明の重要な１態様をなす。ｊ 本発明の水硬性複合材料
に於いてマトリックスの凝着組織（ＣＯｈｅｒｅｎｔｓ
ｔｒｕｃｔｕｒｅ）を生成する場合、お互いに合されて
いる均一に配置され若しくは密に充填された粒子Ａに依
存して凝着組織を形成してもよく、又は、お互いに合さ
れている固体７粒子Ｂに依存して凝着組織を形成しても
よい。

あるいは、成形品の超微細粒子Ａ及び粒子Ｂの両方をお
互いにそれぞれ合して凝着組織を形成することができ、
そして（又は）粒子Ａを粒子Ｂと合して凝着組織を形成
することができる。粒子Ａ同志フ間又は粒子Ｂ同志間又
は粒子Ａ及び（又は）粒子Ｂの間の結びつきが、凝着組
織に於けるすべての性質に関係するであろう。こうして
、本発明によれば、粒子Ｂは、部分的に水に溶解し、溶
解相に於いて化学反応し、そして反応生成物が沈澱する
ことによつて硬化する粒子であることができ、また同様
に、粒子Ａが、部分的に水に溶解し、溶解相に於いて化
学反応し、そして反応生成物が沈澱することによつて硬
化する粒子であることもできる。特別の１態様ては、粒
子Ａは、粒子Ｂより実質的に低い反応性を示すか、又は
、実質的に全く反応性を示さない粒子である。粒子Ｂと
してセメント粒子そして粒子Ａとして（後で定義するよ
うな）シリカダスト粒子からなる系では、粒子をつくる
水性懸濁液における固体粒子の部分的な溶解、溶液での
化学反応、そして反応生成物の沈澱に依存して凝着組織
が形成される（シリカダストはセメントよりも反応性に
乏しい）。上に述べた化学反応は、粒子Ａ若しくはその
溶解成分間、又は粒子Ｂ若しくはその溶解成分間、又は
粒子Ａ及びＢ間又は粒子Ａ及び粒子Ｂへの溶解成分間で
、起こるであろう。密に充填された粒子Ｂとともに均一
に分布され又は密に充填された粒子Ａを含む凝着組織を
有するマトリックスを含む成形品は、公知の技術に於い
ては、高い反応力場による成形によつて（一般的には高
圧粉体圧密（圧縮）法によつて）だけ得ることが可能で
ある。しかし、粉体圧密法によつて均一に配置され又は
密に充填された粒子Ａと密に充填された粒子Ｂからなる
２つの系の組み合わせを得ることは可能であつたかもし
れないが、その場合、圧密工程の間に大きい粒子が小さ
い粒子に圧潰されるので、大きい粒子と小さい粒子が同
一の分子構造を持つようになることを意味していた。従
つて、本発明の複合材料によりはじめて製．造可能にな
る１つのクラスの成形品には、５ｋ９／ｄより低い、好
ましくは１００ｙ／ｄ１よりも低い応力場で成形して製
造された成形品であつて、均一に分布し若しくは密に充
填された粒子Ａ又はそうした均一に分布し又は密に充填
された粒子Ａか．ら生成した凝着組織、及び密に充填さ
れた粒子Ｂからなるマトリックスを有している成形品が
ある。本発明の複合材料によりはじめて製造可能になる
、密に充填された粒子Ｂ間に均一に分布した粒子Ａを有
するもう１つのクラスの成形品は、粒・子Ｂ間に対応し
て密な充填を有しかつ少なくとも１７ＴＬの少なくとも
１つの寸法および少なくとも０．１ｄの最小横断面を有
する成形品である。このような成形品は、本発明以前に
、実際に高圧粉末圧密法で作製されたとは信じられない
。本発明を通して初めて可能になるこの種の新規な製品
を表現するもう１つの仕方は、粉体圧密法によつては成
形できない複雑な形状を有する製品で定義することであ
る。最後に、粒子Ｂが粒子Ａと異なる分子構造を有する
場合には（実際の場合には非常に屡々あるだろう）、そ
うでなければ前に規定したことに従うこうした組織は、
その寸法や形状に関係なく、従来の技術によつて作成さ
れたことはなａいであろう。高い応力場での公知の技術
的処理によつて幾何学的同一性を失うような（圧潰し又
は大幅に変形するような）、本質的に弱い粒子と本質的
に弱い追加の素材とで、上に述べたような種類の組織を
形成することが可能であることは、本発明の複合材料の
非常に有益な特徴の１つである。

このことは、従来得ることのできなかつた材料で、密な
組織を形成する可能性を提供する。こうして、本発明に
よる成形品を製造するための複合材料の有益な１態様て
は、粒子Ｂが、粒子からなる粉末材料に５ｋ９／ｄより
大きい応力を加えると実質的な程度に変形又は圧潰する
ような強度及び剛性を持つ本質的に弱い粒子てあるが、
しかしこの粒子は成形中にその幾何学的同一性を保持す
る。

また、同様に、粒子Ａが、粒子からなる粉末材料に５ｋ
９／ｃイより大きい応力を加えると実質的な程度に変形
又は圧潰するような強度及ひ剛性を持つ本質的に弱い粒
子であるが、しかしこの粒子は成形中にその幾何学的同
一性を保持する。殆どの場合、本発明の複合材料を用い
た成形品の最も価値のある強度特性は、粒子Ａ及ひ粒子
Ｂが両方とも密に充填された場合に得られることが可能
である。こうして、本発明の好ましい態様の複合材料で
は、粒子Ａがそれ自身密に充填される量とし、マトリッ
クス中ては粒子Ａを密に充填し又は密に充填した粒子Ａ
から単一の凝着組織Ａを生成するようにする。本発明の
有益な１態様は、粒子Ｂより大きい少なくとも１つの寸
法を有する固体、気体、または液体からなる追加の素材
Ｃを含んで成る前記の如き複合材料である。

この追加の素材Ｃは小型形状素材、板状素材、長尺状素
材から選ぶことができる。こうして、追加の素材Ｃは砂
；石；ポリスチレン球を含む、ポリスチレン素材；発砲
粘土；中空ガラス球を含む、中空ガラス素材；発砲頁岩
；天然軽量骨材；気泡；スチールパーを含む、金属バー
；スチール繊維などの金属繊維、プラスチック繊維、ケ
フラー繊維、ガラス繊維、アスベスト繊維、セルロース
繊維、鉱物繊維及び高温生成繊維を含む繊維；炭素及び
．Ａｌ２Ｏ３のホイスカなどの無機非金属ホイスカ及び
鉄ホイスカなどの金属ホイスカを含む、ホイスカ、から
なる群から選ぶことができる。本発明の特別の１態様で
は、追加の素材Ｃは、粒子から成る粉末材料に加えた５
ｋ９／ｄより大きい応力によつて実質的な程度に変形す
るか又は圧潰するような強度及び剛性を有する本質的に
弱い素材である。しかし、本発明に従えば、成形処理す
る間この粒子はその幾何学的同一性を保持している。特
別の１態様では、追加の素材Ｃはそれ自身密に充填され
ている。粒子Ａと粒子Ｂの両方が密に充填された状態が
第１図に描かれており、ボルトランドセメント粒子とボ
ルトランドセメントの間にある超微細粒子とからなる新
鮮なペーストの密な充填を意味する幾何学的分布に関す
る原理が図示されている。

新規マトリックスに基づくモルタル、繊維補強ペースト
及びコンクリートについて行つた試験を参照すると、ボ
ルトランドセメント（平均粒子径１０ｐｍ）は、０．４
３〜０．５２の充填率（実績率；ボルトランドセメント
の容積を全容積で割つた値）に相当する密な充填をなし
ていた。普通のセメントペ−ストー超微細粒子を含んで
いない一が、これと同一の緻密さで充填されたとすれば
、０．３０−０．４２の水／セメント比に相当するであ
ろう。これは通常密に充填されるべきことが要求される
であろう。本発明に依る新規材料では、セメント粒子の
間の空隙に、超微細固体粒子をさらに５喀積％まで合す
ることが可能であることが明らかにされている。この合
された固体は、かなり密に充填された、平均粒径０．１
μｍ及び比表面積２５０，０００ｃＩ／ｖの極めて微細
な形状のシリカ粒子であつた。マトリックス中のセメン
ト＋シリカダストの固体充填率は、０．６４〜０．７０
に達した。水／固体比（重量比）は、０．１８８〜０．
１３３であつた。シリカダスト粒子の密な充填を確保す
るためのシリカダストの量は、シリカダストの粒径分布
及び、かなりの程度は密に充填された粒子Ｂの間の空隙
の利用可能性に、依存する。従つて、付加的に３０％の
微細な球状フライアッシュ粒子を含有している良く選別
されたボルトランドセメントは、密に充填させると、粒
子が等しい径である場合に相当密に充填されたセメント
よりも、シリカダストのために利用可能な空隙がより少
なく残されるであろう。粒子Ｂが主にボルトランドセメ
ントである系では、シリカダストの密な充填は、たぶん
、粒子Ａ＋粒子Ｂの１５〜５喀積％のシリカダスト容積
に対応する。別の種類の粒子Ａ及びＢを包含する系に於
いても、同様の推？が適合する。以下の明細書特許請求
の範囲に於いて、１超微細シリカ粒子ョ又は１シリカダ
ストョなる用語は、約５０，０００〜２，０００，００
０ｃＩｔ／９、とりわけ約２５０，０００ｃ１ｔ／ｙ１
の比表面積を有するＳｉαに富む粒子を意味するように
意図されている。こうした製品は、電気炉に於けるシリ
カ質金属の製造幅産物としてつくられ、そして約５０Ａ
〜約０．５μｍ１一般には２００Ａ〜約０．５μｍ１の
粒径の粒子を含む。前に述べた原理に依ると、本発明の
複合材料は水と〔セメント＋その他の添加物＋シリカダ
スト〕との間の非常に小さい比率を有する。

この比率は重量比で高々０．３０、通常０．１２〜０．
３０、好ましくは０．１２〜０．２０、そしてシリカダ
ストは粒子Ａ＋Ｂの全容積に対して約０．１〜５喀積％
、好ましくは５〜５喀積％、とりわけ１０〜３喀積％の
容積で存在できる。このような複合材料によれば、本明
細書で詳しく説明する本発明の特に有利な特性を有する
成形ノ品が容易にかつ好ましく製造できる。

極微細な粉末の密充填を与える本発明の特徴は、例えば
、コンクリート（例１）、モルタル（例３及び９）、そ
してプラスチック繊維て補強した薄肉の押出パネル（例
２）に於いて実現されて門いる。

これらすべての場合に於いて、分散剤としてコンクリー
トスーパープラスチサイザーを極めて多量に（セメント
＋シリカダスト基準に計算して、スーパープラスチサイ
ザーの乾燥物で１〜４重量％、とりわけ２〜３重量％）
使用して、極めＴて密に充填された（水／粉末重量比が
それぞれ０．１８及び０．１３）ボルトランドセメント
（比表面積約２４００〜４４００ｄ／ｙ）及び超微細球
状シリカダスト（比表面積２５０，０００ｃｆ１／ｆ）
からなる結合材マトリックスを調整した。コンクリート
は容易流動性の材料から調整した。

そして、高い強度を有していた（水中養生した直径１０
ｃｍ及び高さ加０の湿潤な円柱供試体の圧縮強度は２８
日後で１２４．６ＭＰａ及び１６９日後で１４６．２Ｍ
Ｐａであつた）。この強度は、スーパープラスチサイザ
ーを添加したものを含めて、通常の方法で製造及び成形
したコンクリートについて報告されている最も高い対応
する強度より２０％高い（例１参照）。容易流動性の材
料から調整し、約６０℃で４日間水中養生したモルタル
の圧縮強度は、直径１泗及び高さ２０ｄを有する湿潤供
試体を試験して求めると、１７９ＭＰａの高さであつた
（例９参照）。これに従つて、本発明によるボルトラン
ドセメント質の製品は、同様に、公知の技法に較べて特
有に増加したマトリックスの圧縮強度を参照することに
よつて、規定することが可能である。

このやり方に従つて、例に報告した試験からみて根拠の
ある圧縮強度値を使つて表現すると、本発明の複合材料
により得られる成形品は、同様に、ボルトランドセメン
ト質の結合材及び任意に添加した砂又は石などの小型形
状の無機素材を包含し、この成形品は、マトリックスが
小型形状の素材の最大のものが４ｍより大きいことで定
義されるようなコンクリートである場合には、直径１０
ｃｍ及び高さ２０Ｇの供試体について測定して、１３０
ＭＰａ１マトリックスが小型形状の付加的な素材の最大
のものが０．１顛〜４Ｗ１であることで定義されるよう
なモルタルである場合には、直径３ｃｍ及．び高さ６ｃ
ｍの供試体について測定して、１５０ＭＰａ１ マトリックスが小型形状の付加的な素材が０．１Ｔｎ！
ｎより小さいことで定義されたペーストである場合には
、直径１Ｃ７７！及び高さ２ｃｍの供試体．について測
定して、２００ＭＰａ１よりも大きい圧縮強度を有して
いる。

本発明によつて可能性が付与される。

粒子Ｂの一部が弱い粒子であつて成形処理中にその幾何
学的同一性を保持している密な材料の製造は、例え・ば
、粒子Ｂの一部が粉体工場製の圧潰されていないフライ
アッシュからなるような場合には、こうした粒子は有利
な球状をなしているので（フライアッシュは成形される
材料に望ましい流動特性を与える球状の弱い中空粒子を
十分に含有しているが、従来の高圧圧密によつて圧潰さ
れやすいので）、とりわけ有益である。本発明に従つて
緩やかな成形でつくられ、ボルトランドセメント、球状
の粉体工場フライアッシュ粒子及びシリカダストを含有
しているモルタルについては、例９で説明する。フライ
アッシュモルタルの圧縮強度は、１６０ＭＰａの高さで
あつた。例２は、新規材料によるプラスチック繊維補強
ノパネルの製造について説明している。

このパネルは驚くべき性状を示した。即ち、非常に強い
（引張曲げ強度約２５ＭＩ）ａ）ということとは別に、
非常に望ましい特性をなす粘り強さを示した。この粘り
強さは、繊維が非常に軟らかく（６ｗ＄ｔポリブローピ
レン繊維）そして繊維の量が中ぐらいである（２重量％
）という事実から見て、特に驚くべきことである。非常
に強い結合材が、それ自身は脆いが上記補強によつて粘
り強くなるということは、本発明材料が、微細なプラス
チック繊維の普通のセメント材料より少なくとも１オー
ダー強い固定を与えることを示しており、そして電子走
査顕微鏡観祭によつても新規材料はそのような性状をし
ており、新規材料は非常に高い倍率で観察しても極めて
密であつた。この様子は、本発明のセメント−シリカマ
トリックスに定着された３０μｍ厚ポリプロピレン繊維
の電子走査顕微鏡写真に基づいて作成した描写図である
第５図に示されている（例２参照）。マトリックスが普
通のセメント材料に較べて極めて密であり、そして繊維
表面に対してしつかりと詰め込まれていることに気が付
かれるだろう。従つて、ボルトランドセメント及び超微
細シリカ粒子の密充填で得られうる非常に密なマトリッ
クスは、普通のセメントペーストでは存在しない局部的
楔止め効果（普通のセメントペーストは顕微鏡レベルで
もつて気孔の多い組織を有している）の発現を許容する
ような、微細な繊維（いうなれば５０μｍよりも小さい
直交断面径の繊維）の固定を行なう特有な能力を示す。

新規な材料は、同様に、粗大な補強材（例えば鋼材鉄筋
コンクリートに於ける鋼材）のこれまでよりかなり良い
固定を与える。

これは例１０に説明されており、６０７ｍの深さまでセ
メント−シリカモルタルに詰め込んだ非常に平滑な６ｗ
ＩｍＷ４棒を引き抜くことに対する抵抗が、鋼の降状応
力の７０％であつたし、引き抜きの仕事量が、本発明の
モルタル圧縮強度（１７９ＭＰａ）の約４分の１ないし
４分の１の圧縮強度（３８ＭＰａ）を有する比較用モル
タルに於ける対応する引き抜き仕事量の８〜１皓であつ
た。従つて、この試験では、平滑な鋼棒の引き抜きの仕
事量は、圧縮強度よりも相対的に大きく増加している。
これは後で一層詳しく述べるように、鋼材鉄筋コンクリ
ートの分野に於いて新生面を提供する。

同種の微細な粒子の系での密充填は、例えば、被膜など
に使用するコロイドシリカに関連して公知である。こう
した超微細な材料を、ボルトランドセメントに相当する
微細さであるが、ボルトランドセメントよりも一層好ま
しいコロイド物理的性状の材料とともに使用して、非常
に密な材料を得ることも同様に公知である。こうして、
〔水硬性アルミナセメント〕と〔高品質耐火物材料を得
るために解凝結剤を使用して造粒した１ミクロンより小
さな粒子径を有する微細粒子〕からなる水硬性耐火物材
料を製造することは、英国特許第１３２０７３３号によ
り公知である。これらの材料は比較的に高い水対（セメ
ント＋微細粒子）比（イ）．７〜１．０）を使用して調
整され、そして１３５０〜１６００゜Ｃに加熱する以前
の材料強度は特別には改良されていないし、得られてい
る強度４０Ｎ１Ｐａは本発明の原理に依つて得られた強
度と比較すると低い。こうしたアルミナセメント及びＭ
ｇＯ質耐火物材料であつても、アルミナセメント粒子と
超微細粒子とを合して密な充填に配置させることによつ
ても、もつと高い強度を有するものを製造することも、
同様に公知である。こうして、粒子径５〜５０μｍのア
ルミナ質スラグを２５重量％、粒子径１００Ａ〜０．１
μｍのビトリアスシリカを３踵量％、及び粒子径５μｍ
のフオンテンプロー砂を３踵量％含有し、そして水／粉
末比が０．１７５ほどに低い結合材を製造するための分
散剤としてトリポリ燐酸ナトリウムを使用することが、
米国特許第４１１１７１１号に開示されている。

この混合物から調整したモルタルは２０日後の圧縮強度
で１２０ＭＰａを示した（試験の条件及び供試体の寸法
は掲載されていない）。しかしながら、米国特許第４１
１１７１１号に記載された材料は、本発明の組成物の特
徴である、粒子Ａの本質的に均一な分布を示さず、また
均一に分布した粒子Ａによる流動性混合物の特別の挙動
も示さないようである。ボルトランドセメント質の系で
は、後記例７に述べる試験のシリーズに示されているよ
うに、普通の分散剤、例えばトリポリ燐酸ナトリウムは
ボルトランドセメントー水−シリカ系では効果がないの
で、本発明の特徴をなす組織のように均一に分布した粒
子Ａを持つ密な組織を得ることは知られていない。本発
明の原理に従つてコンクリートスーパーブラスチサイザ
ーのような効果的な分散剤を極めて多い用量で使用する
ことによつて、ボルトランドセメント系に於けるこれら
の困難は克服された。即ち、鉄筋コンクリート、繊維補
強したコンクリート及びモルタル、アスベスト入りセメ
ント屋根材などの繊維入りセメント屋根材、被覆パネル
、グラウトモルタル等のようなボルトランドセメント含
有材料から今日製造されるすべての製品と関連して：ま
た、鋼、セラミックス材料及びプラスチックのような一
層高価な材料で今日つくられる製品製造のために；超微
細粒子の極めて密又は均一な充填及びそれにより１オー
ダー大きい粒子の密充填について前に述べた原理を利用
することが、上記のことにより可能となつた。さらに、
本発明に依れば、上記の形の均一な超微細粒子系の利用
によつて、製品の成形と関連して、製品の補強に関連す
る新しい技術的が有利性を得ることができることが見い
出されており、この発見はボルトランドセメント質の材
料に対してだけではなく、きわめて広くその他の緻密な
系にノも適用できる。

従つて、本明細書に記載する本発明のこれらの側面の定
義によれば、本発明を通して提供される新規成形品は、
ボルトランドセメント質の結合材マトリックスを含有し
ている成形品以外をも包含している。この文脈から、１
ボルト７ランド質ョなる用語は粒子Ｂが少なくとも２踵
量％のボルトランドセメント粒子を包含している結合材
の系を意味するよう意図している。加えて、後でより詳
細に述べるような、利用可能な成形技術に於いて過剰な
水の使用を全く不要にする改良フは、均一に配置され又
は密に充填された超微細な粒子の系のマトリックスで製
造することを、以前に予想もしなかつたような特定の成
形品を一層効率良くかつ好結果に製造する可能性を提供
する。これと関連して、本発明の新規な複合材料により
製造される成形品は、次のような成形品を同様に包含す
る。即ち、現場打ちオイルウェル壁；プレストレスドコ
ンクリートに於けるようなダクト充填材；採鉱又は工事
に用いるような亀裂充填材：とりわけ建造物用の薄肉の
平面状又は波状のシート、パネル及びタイル；鋼又はコ
ンクリート部材に付加する耐腐蝕性保護被覆である。こ
れらの製品の全ては、本発明に関連して発見された技法
を適用すると、製造方法に関してもまた最終製品の品質
に関しても両方とも、大なる有利性をもつて製造するこ
とができる。超微細粒子のセメント質結合材への配合に
関しては、すでに１９５拝に″ＢｅｔＯ？Ｎ３ｌ褐．２
，１９５２年４月、ＶＯｌ．ｌ７（ＮＯｒｓｋＣｅｍｅ
ｎｔｆＯｒｅｎｉｎｇ発行）の６６Ｓ１０２−Ｓｔ（り
ＶｓＯｍｃｅｍｅｎｔ−Ｔｉｌｓｅｔｎｉｎｇｅｒ５３
の論文で、０．３μｍの粉末度のシリカダストをセメン
トの３０％まで使用することが開示されている。

この粉未配合によつてセメント強度がかなり増加したこ
とが記載されている。しかしながら、非常に高い水対（
セメント＋シリカ）比を使用しでおり、即ち０．５〜１
であつて、これはシリカダスト粒子もセメント粒子もい
ずれも最終組織内に密に充填されていなかつたことを意
味しており、また、強度は３５０日後で５３ＭＰａであ
り、これは本発明に依る組織に於けるよりもかなり低い
。セメント結合材料として低アルミナ含有量（５重量％
よりも少ないアルミナ含有量）のボルトランドセメント
にシリカダストを使用することが、独国出願公告第２，
７３０，９４３号に開示されており、そしてシリカの化
学反応性の故に、こうした−材料の耐久性が増加したこ
とが記載されている。

例えば、この特許は３００ｋ９のセメント＋添加物のう
ち約６０ｋｇのシリカダストで、水対セメントの重量比
０．４５（これは０．３８の水／（セメント＋シリカ）
比に相当する）、そして、２８日後の圧縮強度．８５Ｍ
Ｐａであるコンクリートを開示している（本発明に依る
と水／（セメント＋超微細粒子）比は約０．２０〜０．
１４、そして圧縮強度は、セメントでは少なくとも１３
０ｒ！４ｐａまたモルタルでは少なくとも１５０ＭＰａ
であるのと対照的である）。この出願公告・明細書は、
上限の量が本発明に使用する前述の極めて高い添加量と
符号することのできるような量のコンクリートスーパー
プラスチサイザーを使用することを開示しているが、し
かし、この出願公告は、こうした高いスーパープラスチ
サイザーの量を、本発明を通して得られる効果にとつて
決定的な組織を得るために必要である低い水／（セメン
ト＋超微細粒子）比で合することが望ましいことについ
て何ら記載をしていない。粒子Ｂより大きい少なくとも
１つの寸法を有する追加の素材Ｃは、一般的に、固体（
一層詳細には後で述べる）、気体（気泡コンクリートに
於けるような入又は液体であることができる。

この）素材は、小型形状の素材（例えば砂、石、気泡又
は液泡）、平面状素材（例えば雲母）、又は伸延された
素材（例えば繊維又は補強用のバー若しくはワイヤ）で
あることができる。問題の製品を低い応力場での１緩や
かなョ仕方で成形する可能性の・故に、こうした素材は
、超微細な粒子の系で密な充填を達成せんとする公知の
手法たる圧密成形であれば必ず起こることとは対照的に
、成形中その幾何学的同一性を実質的に保持することが
できる。この文脈上、幾何学的同一性の保持というこ”
とは、問題の素材がいかなる実質的な圧潰又は大幅の変
形をも被つていないことを意味する。代表的な例は、中
空粒子又は繊維状の固体素材であり、これらは粉体圧密
やその他の高い応力場での処理では、圧潰し又は大幅に
変形するであろうけれども、しかし、本発明による複合
材料が成形されるような一層低い応力場では、そうした
劣化を避けることが可能である。本発明の複合材料に有
利に組み入れられる追加の素材Ｃを例示すると、砂；石
；ポリスチレン球を含む、ポリスチレン素材；発砲粘土
；発砲中空ガラス球を含む、中空ガラス素材；発砲頁岩
：真珠岩；天然軽量骨材；気泡；スチールパーを含む、
金属バー；スチール繊維などの金属繊維、プラスチック
繊維、ガラス繊維、ケフラー繊維（Ｋｅｖｌａｒｆｉｂ
ｅｒｓ）、アスベスト繊維、セルロース繊維、鉱物繊維
及び高温生成の繊維及びホイスカ（ホイスカは炭素ホイ
スカ及びＡｌ．ＯＪホイスカなどの無機非金属ホイスカ
及び鉄ホイスカなどの金属ホイスカを含む）を含む、繊
維；重晶石又は鉛又は鉛含有鉱物の粒子のような重量材
；そして、中空水入り粒子のような水素に豊む材料であ
る。

本発明の複合材料が迫加の素材Ｃを包含する場合に、追
加の素材の密な充填を得るということは最適な強度及び
剛性又はその他の目的にとつて引き付けるものを有して
いる。本発明を通して可能性を与えられる容易変形可能
な（容易流動可能な）マトリックスは、公知技法によつ
て得られうるものよりも、追加の素材Ｃのかなり密な分
布を許容する。とりわけ繊維の配合は、繊維の定着に関
する本マトリックスの特有な能力により、大きな利益が
もたらされるもである。

この文脈において、本発明の複合材料より得られる製品
に於けるかなり密な組織は、繊維の事実上の絶縁を達成
すること、およびこの絶縁がなければ繊維はマトリック
スの成分からあるいは周囲から化学的な攻撃を被つてし
まうということに注目されるべきである。このような複
合材料に用いる繊維は、切断した単繊維、又は連続フィ
ラメント若しくは糸若しくはローブ、又はローピング若
しくはステーブルファイバ、又は繊維による鋼若しくは
ウェブなどのいかなる形態のものであつてもよい。繊維
についての個別的な種類や形態は、使用する個別的な分
野に依存するであろうし、一般的原則としては、成形−
品の寸法が大きいほど、長くて粗大な繊維の方がより好
ましいということである。微細な繊維の固定についての
改良は、材料に、普通のマトリックスに基づく対応する
材料に於けるよりも多量の切断単繊維を混合することに
よつて、大幅に改良された繊維複合材料の製造を可能な
ものとする。

公知技法のマトリックスで良質の繊維の性能を確保する
ためには、切断単繊維は特定の（高い）長さ対直径比、
（いわゆるアスペクト比）を持つことが必要である。し
かしながら普通のマトリックスでは、大きいアスペクト
比で繊維を混せ合わせ分布させることは困難である。別
の言葉ていえば、アスペクト比が小さければ小さいほど
、繊維を配合しそして成形するマトリックスに適切な仕
方で繊維を分布することが易しいし、より多量の繊維を
配合することが可能である。例えば、ほぼ３０μｍの断
面寸法の切断したポリプロピレン単繊維は、普通のセメ
ントマトリックスに補強材として使用する場合には、通
常、１２〜２５薗の長さ（５００より大きいアスペクト
比）を有する。例２に記載するように本発明のマトリッ
クスに於いては、同じ形の繊維のずつとよい利用が達成
される。例２では、繊維長がほんの６７７１７７！であ
るにもかかわらず、非常に好ましい固定とその結果の強
度特性とが得られた。本発明のマトリックスでは、切断
単繊維の長さを短くすることが可能である。そして、従
つて、（理論上の切断単繊維、又は、普通のマトリック
スに於ける使用のために根拠のあるアスペクト比と較べ
て）１０又はさらに大きい因子に於いてアスペクト比を
小さくすることが可能であり、そして、それによつて、
この減少したアスペクト比を複合材料に多量の繊維を配
合することに利用しそして（又は）成形するマトリック
スに於ける繊維の良い分布を確保することを可能にする
。例２で使用した上記ポリプロピレン繊維は、少なくと
も４０００ｋ９／Ｃｌ，の引張強度、少なくとも７×１
０１ｋｇ／ｄの弾性率、及び最大８％の破断時伸び率を
有するポリプロピレン繊維として特徴付けることが可能
である。

このような繊維は、ポリプロピレンフィルムを１：１５
に延伸して厚さ１０〜６０μｍのフィルムを得、そして
延伸した材料を回転している針又はカッター用ローラを
使つてフイブリル化して約２〜約３５（］テックス番手
の繊維フィラメントを得ることによつて調製することが
できる。この技法は、独国特許出願第２８１９７９４．
６号に開示されている。本発明の最も重要な複合材料の
中には、粒子Ｂが少なくとも５鍾量％のボルトランドセ
メント粒子からなるもの、とりわけ、粒子Ｂが本質的に
ボルトランドセメント粒子からなるものがある。

これらの非常に重要な種類の複合材料（その成形品の強
度は例に述べられている）は、一般に粒子Ａｌ及びＢの
合計量のうち約５〜５喀積％、とりわけ１０〜３喀積％
の容積のシリカダスト粒子を含有している。そしてまた
、一般に機械的強度、凍結抵抗などに関して極めて高品
質を有するモルタル又はコンクリートを形成するための
迫加の素材Ｃとｉして砂や石を、そして（又は）、ずつ
と前に説明したような繊維の特有な定着を示す繊維補強
製品を提供するために、とりわけ金属繊維（スチール繊
維を含む）、鉱物繊維、ガラス繊維、アスベスト繊維、
高温生成繊維、炭素繊維、及びプラスチ）ツク繊維（例
えばポリオレフィン繊維、好ましくはポリプロピレン繊
維）を含む有機繊維を含む、繊維を含有している。本発
明の複合材料では、強い塩基性の条件下で劣化を被るガ
ラス繊維のように化学的劣化を被る繊維にとりわけ関連
して、シリカダストが部分的に溶解して塩基性環境を部
分的に中性化するために；また、最終的に硬化したマト
リックスでの繊維に対する塩基性材料のいかなる移行を
も実質的に排除して、ガラス繊維の環境条件を安定なも
のとすることに、大変実質的に貢献するところの超微細
粒子と、それから生成した凝着組織とによつて与けられ
た、繊維の周りの微視的に密な１外被（ジャケット）Ｊ
のために；材料の硬化中及び最終的に硬化した材料内の
両方に於いて、この種の繊維が環境による作用から大変
よく保護されるようになるということは、本発明の重要
な有利性である。本発明の複合材料をマトリックスとし
て用いた成形品が大きな寸法のものである場合には、鋼
製のバーやロッド又は鋼製のワイヤや繊維などを補強す
ると、好ましく補強される。

本発明によるマトリックスを伴つているプレストレスド
構造の補強は特に価値がある。製品を成形する非常に１
緩やかなョ条件のゆえに、補強素材は成形処理の間その
幾何学的同一性を保持する。成形処理中にそ２の幾何学
的同一性を保持しながら、上に述べたマトリックス組織
を示し、かつ鋼を補強する配合は、公知技術の系ではほ
とんど得られない。結合材マトリックスの強度が大きく
増加し、繊維及びバーのマトリックスへの固定が大きく
改良２されることによつて、新しい部類の補強及び繊維
補強セメント質製品及び材料を製造する可能性が提供さ
れる。１結合材マトリックスに中ないし高程度の容積濃
度で高品質かつ微細な繊維又はホイスカ（高３い引張強
度及び高い弾性率の繊維又はホイスカ、例えばガラス繊
維、炭素繊維、アスベストホイスカ、Ａｌ２Ｏ３ホイス
カ）を合することによつて得られる、非常に高い引張強
度の脆性材料。

３２結合材マ
トリックスに中ないし高程度の容積濃度で高い引張強度
及び比較的低い弾性率の高品質かつ比較的微細な繊維を
合することによつて得られる、高い引張強度及び比較的
大きな歪許容能力のある半脆性材料。
４１３本発明に依る新しい形のマトリックスに普通使用
されるよりもさらに高い容積で高品質の鋼のバー又はワ
イヤを合することによつてその品質が本質的に得られて
いる（使用可能な補強材の容積は、直接にマトリックス
の圧縮強度に比例する）、高性能プレストレスド補強製
品。普通のプレストレスドコンクリートでは、プレスト
レスする鋼の容積はコンクリートの１〜２％という低い
量である。鋼の容積はコンクリートの圧縮強度によつて
限定される。

４の因子での圧縮強度の増加は、例えば、４倍高い曲げ
許容度を確保し又は部材の高さを半分に減少させるため
のプレストレスする部分に、十分使用することが可能で
あろう。

こうした部材は、プレストレスする鋼について、現実的
な大きさの容積を要求しよう。従来のプレストレスドコ
ンクリートに於けるよりもさらに小さな直交断面のプレ
ストレスド製品に、やはソー層微細なプレストレスする
補強材（細いワイヤ）を使用して、この改良されたマト
リックス材料を適用することも同様に可能であろう。比
較的大きい比表面積であるにもかかわらず、ワイヤは新
規な緻密マトリックス材料でよく保護されて、周囲によ
るいかなる作用からもワイヤを効果的に遮断する。４
普通のスチール補強コンクリートに於けるよりもさらに
高い引張強度の鋼のバー又はワイヤを合することによつ
てマトリックス材料の高品質が本質的に現実化されてい
る。

補強され、プレストレスドされていないコンクリートの
製品。マトリックスの改良された品質から利益を得るた
めに、普通の補強材を量的に増加させて使用すると、多
くの場合、非現実的に多量の補強材が必要となるだろう
。普通のコンクリートに使用する高品質の補強バーは、
コンクリートへの定着を確実にするために成形された表
面を有する（変形バー、カム鋼、テントル鋼など）。こ
うしたバーは、９００ＭＰａを越えない強度を有してお
り、そして従つて、例えばプレストレスドコンクリート
に使用され一般に１８００〜２２００ＭＰａの強度を有
するような最良の冷間引抜きの平滑なバー及びワイヤと
、同じ大きさの強さを有してはいない。他方では、平滑
なワイヤ及びバーは、普通のコンクリートに十分な固定
が保証されない。本発明に依る結合材マトリックスで得
られる大きく改良された固定ば、−非常に高強度、平滑
な鋼のワイヤー及びバーを、プレストレスドしない補強
材同様に、有益に利用することの可能性を提供する。鋼
の高い品質を十分に利用する場合に於ける大きい歪と（
普通の補強コンクリートに於けるように）コンクリート
に発生するであろう対応する亀裂との故に、とりわけ、
薄肉の部材に微細な補強材を合．することによつて上記
技法を使用することは、亀裂のパターンを何個かのより
微細に分布した細い亀裂で塞ぎ止めるのに有益である。
以上のような補強の可能性は、もちろん、多くの仕方で
組み合わせることができる。

例えば、大１きな負荷のベアリング部材に半脆性補強材
料の薄い被膜をつくるとか、あるいは、大きなプレスト
レスド部材に第２の補強材として（主たる補強材に対し
て主に直角に入れて）高品質のスチールワイヤーを使用
することが可能である。本発明の１態様によれば、前記
のようなマトリックスは成形品の全結合剤マトリックス
の１部だけを構成し、主として成形品の補強用繊維また
はバーの周りに分布される。

こうして、マトリックスは、例えば、ポストテンシヨン
ドコンクリートの養生グラウトモルタルのマトリックス
であることができる。その極端な堅牢さ及び機械的強度
の故に、本発明によつて可能性を与えられた材料は、広
範囲の製品に使用できる。

例えば、同一の形状のシート又はパネルがアスベストセ
メント製品としては公知技術であるような）薄肉の平面
状又は波状のシート又はパネル；パイプニチユーブニ（
例えば、完全な内張りとして適用した）耐火内張又は（
耐火内張り用の構築レンガのような）耐火内張り部材；
（例えは、化学作用に対して他の材料を保護するための
）保護被覆、（例えば、スチールチユー・ブ又はバイブ
などスチールに、又は、強くて耐磨耗性てそして周囲環
境からの作用に対する密封部材として働く高貴な表面を
コンクリート製品に提供するために普通のコンクリート
製品に、それぞれ付加する安価な保護被覆、新規な材料
の有益な特性を利用した組積造、舗装及び道路の保護被
覆、そして屋根のパネル若しくはタイルの又は容器の保
護被膜）；屋根のパネル又はタイルなどの屋根材；電気
的絶縁部材：（放射線に基づく反応装置の構造物などの
ために）放射線作用に対して保護するための放射線遮蔽
材；深水用水中構造物：容器；現場打ちオイルウェル壁
；又は構造物に関する工事に於いて材料の極端に強い品
質及び耐候性を利用する荷重支持部材（例えは、一般に
鉄筋コンクリート、とりわけプレストレスドコンクリー
トであるようなビーム、曲面板又は支柱）である。この
ような物品の特別の態様はマトリックスが繊維補強され
ている場合に達成される。深水用水中構造物、例えば大
きな水圧に耐える球形容器は、大きな強度、高い耐久性
及び低い透水性のコンクリートを要求する。″ＰＯｌｙ
ＴｎｅｒｓｉｎｃＯｎｃｒｅｔｅ″，ＡＣｌＰｕｂＩｉ
ｃａｔｉＯｎＳＰ−４０−１９７３，ｐｐ１１９−１４
８に、深水用に高品質のポリマー含浸コンクリートでつ
くつた小さな１６インチ径の球径殻についての模型実験
が報告されている。

十分な含浸が、複雑な乾燥一真空ガス抜き一加圧の工程
によつて得られているが、これは、実際上小さな部材に
限定される。本発明に依る材料及び工程では、同種の高
品質をもつこうした構造物を、簡単な製造技術で、大き
なスケール（直径数メートル）において製造することが
可能になる。超微細粒子の系での密な充填についてはい
くらか前に述べたが、同様に、密に充填されたボルトラ
ンドセメント粒子と、セメント粒子の間の空隙に均一に
分布しているがそれ自身の密充填に相当するものよりも
少ない量のシリカダストの超微細粒子とで、極めて良質
の強度特性を得ることができることも、本発明によつて
明らかにされている。

ほぼ等大の密に充填されたボルトランドセメント粒子又
はボルトランドセメント＋添加物粒子ノと、密に充填さ
れたその粒子の間の空隙に均一に分布した超微細粒子と
からなるこうした系は、それ自身新規なものであると考
えられ、そして本明細書に於いて取り扱われまた包含さ
れる新しい技法、なかんずく、極めて多量の分散剤の使
用によ７つて、入手可能であることが見い出された。超
微細粒子が、密に充填されたセメントマトリックスに均
一に分布して存在するが、超微細粒子の密充填に相当す
るものよりも少ない量である系に於いて、優れた機械的
強度特性が得られている例５を９参照されたい。この文
脈において、本発明は、均一に分布した超微細シリカダ
ストの量が０．１重量％ほどの少ない量である系を包含
している。しかし、たとえ少量であつてもよく分布した
シリカは、強度／シリカダスト含有量一曲線が低シリカ
含有量で大きい傾きをもつことによつて証明されている
有益な効果を有している。これら非常に少ないシリカダ
ストの量でこの効果を得る条件は、組織がつくられる系
が超可塑化されていること、即ち、５ｋ９／ＣＦｌｆよ
り小さい、好ましくは１００Ｖ／ｄより小さい応力場で
系の材料を容易に流動化させるような分散剤を含有して
いることである。超微細粒子（シリカダスト）とセメン
ト大の細かい粉末とで一定の密な材料を製造することは
公知であるけれども、しかし、問題箇所であるコロイド
性状がボルトランドセメントより劣化しているので（前
掲米国特許第４１１１７１１号参照）、これら材料の改
良された特性を利用して、例えば繊維の改良された固定
、非常に密な高い多孔性の材料（気泡コンクリート）の
改良された成形、又はプレストレスド構造向き、などの
ようないろいろの重要な技術的有利さを達成することは
知られていない。これに加えて、本発明は別の側面とし
て、公知技術では調製不可能な製品の製造、そして、公
知組織の製品を公知方法に依るよりも容易な仕方で？調
製する方法、のいずれをも許容する方法を包含している
。密に充填させた粒子の間の空隙に超微細粒子を導入す
ると、例えば、約５μｍの粒子径を有するセメント粒子
間の空隙に２５００００ｃ１ｔ／ｙの比表面積２を有す
るシリカ粒子を導入すると、粒子問の流体輸送（気体又
は液体）の形での内部物質輸送に対して、また空隙液体
の物質拡散に対して増加した抵抗を示す組織が得られる
。

セメント−シリカー水懸濁液の成形に関して３は、新鮮
な材料に於ける内部液体輸送は、決定的に重要なもので
ある。幾何学的に同等な粒子の系での粘性流動に対する
抵抗値は、粒径の平方に反比例して変わる。これは、粒
子径が１：５０の２つの幾何学的に同３等な粒子一液体
の系に於ける所与の圧力勾配下での所与の液体輸送の時
間が、微細粒子の系に於ける方が、５０ｆ８の大きい粒
子の系に於けるより２５００倍遅いことを意味する。

大きな粒子の間の気孔を超微細粒子で満たすこ４１とに
つても同様な効果が得られる。

というのは、流動に対する抵抗に主として寄与するのは
、粒子の間にできる流路の直交断面の寸法であるからで
ある。これらの事実は周知である。

そして、超微細粒子又はＭｅｔｈＯｃｅＩｌ（ダウケミ
カル社製のメチルセルロースの商品名）のようなポリマ
ーの形で所謂１増粘剤ョを水に溶かして導入することに
よつて、セメント／水の系での内部液体輸送を減少させ
ることも、公知の技法である。しかしながら、表面拘束
力が支配的に作用するために、容易流動可能な水性懸濁
液に於いて１）非常に密なセメントの充填及び２）超微
細粒子の使用を同時に達成することは、通常、可能では
ないであろう。

しかしながら、極めて大きな用量の分散剤（例えばスー
パープラスチサイザー）によれば、これが可能である。

このようにして、セメント＋シリカダストを基準に計算
して１０〜３喀積パーセントのシリカダストを含有し、
０．１５〜０．２０の水／（セメント＋シリカ）一重量
比の密に充填されたセメント粒子をもつ容易流動性のセ
メント、モルタル及びコンクリートをつくることが可能
である。本発明は、公知の方法と較べて有利なものをい
くつかもたらす；１ ブリージングのない超可塑化させ
たセメント製品の製造。

比較的大きい用量のスーパープラスチサイザーを使用す
る、高品質のコンクリート及びモルタルの公知の技法に
よる製造では、低い水／セメント比（例えば０．２５）
を有する容易流動可能性の材料が得られる。

この材料は型（枠）に注ぎ込まれて、そこで重力及び任
意の機械的振動の作用によつて成形される。しかしなが
ら、この処理中に、重いセメント、砂、及び石の粒子は
より密な充填に配置しようとするし、他方、水は上へ移
行する。（いわゆるブリージング）。従つて、比較的大
きい用量のスーパープラスチサイザーを使つて得られる
、非常に効果的にセメントが分散するこうした公知の系
では、低い水／セメントー比にもかかわらず一とりわけ
処理が振動を伴う場合には一通常、前記のブリージング
が見られる。この現象は例えば、超可塑化させたコンク
リートを用いてコンクリート道路を成形する場合には、
ブリーピングによつて高い水分含有の表面スラッジが結
果されるので、重要な問題事項であり、そしてこのため
に、意図していた耐磨耗層よりも品質の低い道路表面と
なる。同様に、内部液体分離も、スーパープラスチサイ
ザーで補強コンクリートを成形する場合に決定的に重要
である。液体分離は補強材の下側に於けるブリージング
によつてもたらされ、そしてこれは、補強材の固定を減
少、させまた化学的攻撃に対する保護を減少させる。本
発明の原理に従つて、密に充填したセメント粒子の間に
超微細な粒子、例えば前に記載した粒子径を有するシリ
カダストを５〜１５％で導１入し、そして大きい用量の
スーパープラスチサイザーを使用すると、ブリージング
過程の大幅な遅延が得られる。

これは理論上、１００〜１０００倍遅い水の移動に相当
する。そしてこのことは、実際上、化学的な構造の形成
プロセスが普１通それよりかなりはやく開始しかつ成長
することを考えれば、ブリージングは除去されてしまつ
たことを意味する。別の言葉でいうと、大きい用量のス
ーパープラスチサイザーをシリカダストと合する本発明
Ｉの前記原理を利用すれば、ブリージングのない超可塑
化させた高品質のコンクリート、モルタル及びセメント
ペーストの製造が現実に可能となる。

これはプレストレスド構造と結びついて特別の利益をも
たらすものである。すなわち、極めて立派なテンド゛ン
の保護を与えまた極めてすぐれた機械的固定を保証し、
高品質で、ブリージングがなく、容易に流動する注入モ
ルタル（グラウトモルタル）を製造するために、上記の
原理を利用することが可能てある。この側面．について
の一層詳しい後の説明を参照せよ。２低応力場に於ける
、そして周囲との液体輸送のない、高品質のセメント製
品の製造。

特定のセメント製品、例えばアスベストセメントパネル
の製造に於いては、現在利用されている公知の技法は、
スリップ成形法（これでは過剰の液体はフィルターを通
して水性スラリーから押出される、押圧が真空系を介し
て実施されるマグナニプロセスを参照せよ）又は湿潤粉
末の高圧押出法（これでは慣用の増粘剤（ＭｅｔｈＯｃ
ｅｌｌ）を添加して、これなくしては殆ど避けることの
できない出口での内部液体輸送を除去し、そしてこれに
続けて粒子の内部拘束によつて系をブロッキングする）
のいずれかである。

本発明の１つの側面によると、多量のスーパープラスチ
サイザーが超微細粒子とともに材料に合されている場合
に、単純なロール処理又は押出によつて、周囲との液体
の交換をすることなく、低応力場に於いて、そうした材
料を製造することが可能となる。

多量のスーバープラスチサイザーを合したセメント材料
に、同様なロール又は押出処理を採用することが可能の
ように思われるかもしれないけれども、しかし、本発明
ゐ本側面に特徴的である超微細粒子の同時使用がなけれ
ば、こうした材料は一低い水／粉体一比（しかし超微細
で良く分散している粒子ほど完全に低くはない）で容易
に流動可能にすることができるけれども一、セメンｌ〜
粒子の大きな寸法のために、応力のかかつた区域（例え
ばローラー又は押出の出口）で局部的に水を排斥する前
記の傾向があつて、粒子のブロッキングを結果すること
になるだろう。

このことは、超可塑化させた微細粒子のセメントに於い
て、そして、〔超可塑化させた普通のセメント〕プラス
〔セメントよりも微細であるが上記超微細シリカダスト
よりはかなり粗大な微細充填材の添加物〕に於いて、実
験室の押出機で実際に観察された。両方の場合に於いて
、材料は砂のような性状を有しており、そしてブロッキ
ングのために押出しが可能ではなかつた。本発明の原理
に従つて超可塑セメントの系に超微細シリカダストを合
することによつて、こうした水の排斥は１００〜１００
０の桁の係数で遅延する（理論的考察から計算して）。

多量のスーパーブラスチサイザーを含有しているセメン
トシリカ材料の外観は、ｏ−ル作業中、粘り強い粘性及
び密着性を示している。他方、超微細粉末のない対応す
る超可塑製品は磨擦材料のように見え、ロール又は押出
処理中、局部的に水を排斥して粒子をブロッキングさせ
る傾向を持つていた。３高い内部凝集性をもつ容易流動
可能な材料の製造。

超微細シリカ粒子を含有する容易流動可能な超可塑セメ
ントは、本発明の１つの態様であり、そして、超微細シ
リカ粒子のない超可塑化させた容易に流動可能な材料よ
りも、かなりよい内部凝着を示す。

これは、分離に貢献する局部的液体輸送が、超微細粒子
のある材料では大幅に減少するという事実に基づくもの
と考えられる。この態様では多くの有利さが得られる。

例えば、水中へ新鮮なコンクリートを単純に流し込むこ
とによつて、水中コンクリートを製造する可能性の存在
度が、かなり改良される。方法自体は公知であり、そし
て（超微細粉末なしで）超可塑剤添加物によつてとくに
発達した。

本発明の原理に従う超微細かつ良く分散したシリカ粉末
によつて、この方法はずつと多く魅力のあるものとなる
し、また利用について可能性のあるゐ）なり広がつた分
野を示すようになる。内部液体輸送に対する抵抗は、粗
粒子間の空隙への超微細粒子の充填の密度とともに増加
する。

従つて、よく分散したボルトランドセメント（Ｓ＝４０
００ｃＩｔ／ｙ）とシリカダスト（Ｓ＝，２５００００
ｃＩｉ／ｙ）からなる流動化させた粉体材料は、５〜１
喀積パニセントのシリカダストに於けるよりも２０〜４
喀積パーセントのシリカダストに於いて、かなりにより
高い内部凝着、内部液体流動及びブリージングに対する
より高い抵！抗、そしてロール作業及び押出のより高い
作業性を示すことが予想される。しかしながら、得られ
る限りでの実験は、密に充填させた粒子Ｂ１とりわけ密
に充填させたボルトランドセメント、の間に組み入れら
れた非常に少量の超微二細シリカダスト（１般に１〜５
％）でさえも、シリカダストのない同様な材料に比較し
て、注目される改良された効果を有することができると
いうことを示している。本発明の他の重要な態様は、硬
化したグラウ３トであるダクト及び亀裂の充填材である
。

普通、グラウトは、セメントと水、そして、通常、性能
を改良するための混和材とからなる。

ポストテンシヨンドコンクリート部材にダクトをグラウ
トする２つの主たる目的は、テン１トンの腐蝕を阻止す
ることと、プレテンシヨンド鋼とコンクリートとの間に
結合を与えることである。ダクトにポンプで注入される
グラウトの最も大切な特性は、流動可能性と水の保持特
性（低いブリージング）とである。流動可能性は、本質
的に水／セメント比の関数である。

水含有量が減少すると混合物の硬さが増して、流動可能
性が低下し、その効果は水／セメント比が低いほどより
顕著である。一般に良質のグラウトの水／セメント比は
０．３５〜０．５０である。多くの添加物が存在する。
その１例である分散剤は、所与の水／セメント比での流
動可能性を改良し、又は択一的に、所与の流動性を得る
ために必要な水／セメント比を減少させる。しかし、グ
ラウトの他の特性、とりわけブリージングは屡々その使
用を制限する。グラウトが凝結する前に、固体粒子が水
よりも重いので、水は混合物から分離することがある一
屡々１ブリージングョと名付けられる。これはとりわけ
、プレストレスド鋼の下側に非常に不所望なウォーター
ポケットを生じさせる。水／セメント比の増加とともに
また分散剤の量の増加とともに、ブリージングは増加す
る（例えば、大きい用量のコンクリートスーパープラス
チサイザーで得られた０．２５という低い水／セメント
比を有する流体セメントペーストは、非常に低い水／セ
メント比にもかかわらずかなりのブリージングを示す）
。ブリージング抑制剤を利用することが可能であつて、
これは事実上ブリージングを示さないチクソトロープの
混合物をつくる。しかしながら、従前には、どのブリー
ジング抑制剤も、高い流動性と非常に低い水／セメント
比とを兼ね合わせる能力がなかつた。さらに、これらの
添加剤のほとんどはセルロースエーテルに基づいており
、これは材料強度を減少させ、また凝結時間を遅らせる
。本発明に従うグラウト（例えば、水／（セメント＋シ
リカダスト）比０．１５〜０．１８を有するセメント−
シリカーＭｉｇｈｔｙ−グラウト）によつて、次のもの
が得られる。１ プレストレスする鋼の非常に改良され
た固定と鋼の腐蝕に対する保護を有する従来のものより
もかなり密て強いグラウト（おそらく４〜１０の因子に
相当する、例ｍ参照）。

２前記グラウトは、極めて低い水／セメント比にもかか
わらず、容易に流動可能で、事実上ブリージングなしに
ダクトヘポンプで押し入れてダクトを満たすのに適して
いる。

添加材（シリカダストのような超微細無機粒子及びコン
クリートスーパープラスチサイザー）はグラウトの凝結
に何らの逆効果を有していない。そして対照的に、３非
常に高く早強を結果する。

最後に、水／セメント比０．１５〜０．２０のセメン
トペーストの水和収縮は、水／セメント比０．３５〜０
．５０のペーストに於けるよりもかなり小さい。

これは、収縮を補償するためにグラウトに頻繁に使用さ
れる膨脹材がまつたく必要でないということを意味する
。普通、ポストストレスドコンクリートに関連したダク
トに注入するためのグラウトは、粗粒（砂）を含有して
いない。

理由は、これが材料の流れを妨げるからである。本発明
によるグラウトは、慣用のグラウトのように、砂又はそ
の他の追加素材を少しも含有しないようにすることがで
きる。しかしながら、事実上ブリージングのない本発明
の流動可能な材料の大きく改良された凝着は、グラウト
に砂を導入してそれによつて一層堅牢に硬化させた組織
を得ながら、しかもなお同時に、容易流動可能なグラウ
トを保持する可能性を与える。これは実験（例１１）で
示された。４Ｔｎ！ｎまでの砂を含む流体の凝着性セメ
ント−シリカーモルタルが、約２．５メートルの長さの
作用によつて容易に流入し、非常に密な組織が形成され
た。

殆ど同じように、本発明は大きく改良されたプレパツク
ドコンクリート（前以つて入れておいた石の間の空隙に
流動性モルタルを詰める）の製造を可能なものとする。
本発明によつて得られるブリージングのない高い流動性
のモルタルを通して得られる改良は、乾式成形及び準水
中成形の両方に於いて利用することができるものである
。本発明の特別の性格によつて、複合材料は乾燥粉末と
して荷作り及び船積みされ、液体（一般に水）の付加は
施工時に行われることができる。この場合、分散剤は複
合材料の中に、乾燥状態で存在する。この形の複合材料
は、製造者によつて精確に秤量及び混合されることが可
能であり、末端使用者は単に指定量の液体を付加し、前
以つて与えられた指示（即ち、例１１に記載されている
仕方）に従つて最後の混合を遂行するだけであるという
有利さを提供する。次に、本発明による複合材料を使用
して前記のような成形品を製造する方法について説明す
る。

このような成形品を製造するには、先ず、５０Ａ〜０．
５μｍの粒子径である無機固体粒子（粒子Ａ）と、０．
５〜１００μｍの粒子径を有しかつ各粒子Ａより少なく
とも１オーダー大きい固体粒子（粒子Ｂ）と、水と、表
面活性分散剤とを合する。その際、粒子Ａの量は、粒子
Ｂが上記複合材料中に実質的に変形されずに相互に実質
的に接触しかつ橋かけ減少が実質的に存在しない状態で
密に充填されたときに、粒子Ｂの間の空隙に理論的に充
填されうる量以下の量であり、水の量は、上記複合材料
中に粒子Ｂが上記規定の如く密に充填され、かつその密
充填された粒子Ｂの間の空隙に粒子Ａが均一に分布した
ときに、粒子Ｂおよび粒子Ａの間に形成される空隙を丁
度満たす量であり、かつ、表面活性分散剤の量は、上記
複合材料を混合して上記規定の如き粒子Ｂの密な充填と
上記規定の如き粒子Ａの均一な分布を達成するのに充分
な量または５ｋ９／ＣＩＬよりも低い、好ましくは１０
０ｆ１／Ｃｉよりも低い、低応力下で複合材料に流動性
ないし可塑性のコンシステンシーを付与するに十分な量
である。次いで、上記成分を粒子Ｂの間に粒子Ａが局所
的な凝集なしで均一に分布した粘稠ないし可塑性の材料
が得られるまで混合する。それから、得られる材料をで
成形する。この製造方法において、最初に、前記成分と
共に、粒子Ｂより大きい少なくとも１つの寸法を有する
追加の素材Ｃを合し、それを機械的に混合して粒子Ａ及
びＢ並びに追加の素材Ｃを含む粘稠なＪいし可塑性の材
料を得ることができる。

また、前記最初の混合によつて得られた材料にそうした
追加の素材Ｃを機械的手段で混合して追加の素材Ｃの所
望な分布を得てもよい。さらに、最後に、追加の素材Ｃ
を成形中に合して、得られる材料を応７力場で所望の形
状に成形することもできる。この方法と関連して前に規
定した低い応力は、使用されるべき分散剤の量を限定す
るが、それは処理が実際に低い応力下で実施されること
を必ずしも意味しない。しかしながら、低い応力下で遂
フ行することが可能であるという事実は、本方法の主た
る有利さの１つをなしている。そして本発明による複合
材料を成形するために使用する上で好まい低い応力場（
好ましくは５ｋ９／Ｃｌｉより低く、さらに好ましくは
１００ｇ／Ｃｌｔより低い）は、材料に作用する重力、
例えば注型（注入）された軟らかい材料の自重によるレ
ベリングアウト、又は、材料に作用する慣性力、例えば
遠心注型、又は、接触力、例えば圧力圧密、ロール作業
若しくは押し出し、又は、これらの力の２又はさらに多
くの同時作用、例えば振動と圧力圧密との結合である。
同時に、０．１〜１０３Ｈｚの周波数で振動する力（振
動する力は上記の形式の力であり、例えば機械的な又は
液圧式の振動装置による力である）を材料を成形するた
めに使用することができる。又は、こうした振動する力
は、例えば振動と圧力圧密との結合のように振動する力
以外のものと結合させることができる。屡々水と一緒に
分散剤を添加して分散剤の水溶液を添加するようにする
。

しかし、水を分散剤の溶液と別に入れて、分散剤は混合
工程で水と合してもよい。前に規定した組成に合致する
混合物は、混合段階の当初に於いては非常に１乾いたョ
外観を呈しており、後に粘稠な可塑物になるが、この１
乾きョは流体含有量が少ないからである。本発明に依り
成形品を製造する製造技術は、当然に、問題の複合材料
の特別の種類及び問題の成形品の特別の形式に、個別的
に適合させなければならない。しかしながら、いくらか
の一般的傾向がある。１ マトリックス（粒子Ａ及びＢ
）の粉末は、好ましくは、混ぜ合わせる前に可能な限り
よく分散して入手されるべきてある。

もしも乾燥状態て分散が不十分であれば、即ち粒子Ａが
凝集していれば、なんらかの分散作用、例えば磨砕を；
実施することができる。２混合は粒子Ａ及びＢの相互の
一様な分布を確保しなければならない。

これは乾式の混合により又は湿式の混合により達成する
ことができ、その場合粒子Ａ又は粒子Ｂのいずれかと水
とを；前以つて混合したものをそれぞれ残りの粒子と混
合する。追加の素材を入れて又は入れずにこの混合処理
を遂行する。例えば、主にボルトランドセメント−シリ
カダストの系を扱つているが、乾式の混合手法を選択し
た。コンクリート及びモルタルについての例では、砂と
石を乾式混合物に合した。３乾式混合した粉体（粒子Ａ
＋Ｂ）への、又は２）に述べたように湿つたスラリーの
前以つての混合の場合の粒子Ａ若しくは粒子Ｂのいずれ
かへの、水の調合は、水へ粉末を添加することによるか
（好ましくは強い機械的攪拌の下て）あるいは粉末材料
へ水を添加することによるか（好ましくは強い機械的混
練の下で）そのいずれかで遂行できる。

これらの方法のうちいずれを使用すべきかはかなり経験
上の問題である。しかしながら、よく分散した粉末から
比較的に容易に流動する材料を調製するのに最も容易な
方法は、よく分散した粉末を攪拌された水へ添加するこ
とによつて混合を実施することである（逆の方法で粉末
に対して少量の水を添加すると生起するであろう粒子間
の液体メニスカスを避けるためである）と現在信じられ
ている。他方に於いて、攪拌された水に分散のよくない
超微細粉末を添加すると、分散剤を添加したとしても、
粉末は攪拌中に導入される応力によつては十分分散され
ないであろう。この場合には、分散剤と合わせて混練す
るとかなりの分散効果を達成てきるので、高い剪断混練
の下で水を粉末に合することが好ましい。例（主として
ボルトランドセメント＋シリカダストに基づ゛く）では
、混練／混合（約１００〜１０００ｑ／Ｃ７ｌｆのやや
限られた剪断応力で）によつて水を粉末へ付加する方法
を実施した。ほとんどの流体材料（４）．１８〜０．２
０の水／（セメント＋シリカ）重量比のモルタル及びコ
ンクリート）では、逆手順の手法も同様に立派に利用さ
れうると信じられている。しかしながら、いくらか流動
しにくい混合物（押出のために繊維を含有し、水／（セ
メント＋シリカ）重量比０．１３〜０．１５のペースト
）では、逆手順の手法はまつたく使えないだろうと信じ
られている。この場合には、比較的に強い混練（１ｋｇ
／ＣＩの大きさ）が行なわれる押出機によつて価値ある
混合が可能である。分散剤は必ずしも水に溶液として導
入されない（粉体として添加されて粒子Ａ及びＢと乾式
混合されるかもしれない）。

いくつかの系では、分散剤を含有している水を添加する
前に水の一部て粒子の表面を湿めらすことが、超可塑化
させたボルトランドセメント懸濁液について公知の技術
で推奨されているように、好ましい。例１１を除いて例
に記載したセメント−シリカの実験でもこの処理を行な
つた。非常に密で湿潤な混合物の混合時間は、慣用の混
合に較べて大幅に長くなるだろうということを記載して
おくべきである。これは、比較的に流動しにくい混合物
の場合（０．１３〜０．１５の水／（セメント＋シリカ
ダスト）比をもつ押出されたペースト。例２参照）及び
中程度の流動しにくさの混合物（０．１５〜０．１６の
水／（セメント＋シリカダスト）比。例３及び例９参照
。これらの例に於いては、コンシステンシーをほぼ乾い
た外観からトウ及び流体の外観の粘性材料まで変えるの
，に、それぞれ約１紛及び５分の混合時間が必要であつ
た）に、とりわけそうである。０．１８の水／（セメン
ト＋シリカダスト）比のコンクリートでも同様に混合時
間が長くなるが非常に小さい水／粉体比の系に於いてい
われるほどでは−ない。

密に充填した固体粒子表面へ及び表面間での分散剤の分
子の局部的輸送が、処理に於いて時間をくう因子である
と信じられている（この輸送は水／セメント比が小さく
なるほど難しくなる）。材料のコンシステンシーは液体
の量；に対して非常に敏感である。従つて、非常に少な
い追加の水でもコンシステンシーを流動させにくいトウ
状から容易流動性へ変えてしまうだろう。超可塑化させ
たセメント−シリカダスト混合物では、水／（セメント
＋シリカダスト）ノ比を０．１４から０．１８まで変え
ればこうした変化を達成することが可能である。水を付
加する前に乾いた混合物に分散剤を乾いた粉末として導
入することは、本発明の複合材料を使用する同様に価値
ある方法であるよう．である。

これは、この処理を使用した例１１に示されており、そ
して、ほぼ同じ配合成分からつくる力化かし分散剤を溶
液としてプレウエツチングした混合物に添加して上記の
ように混合したもの（例９、混合物ＮＯ．ｌ）と、実質
的に同一の流動可能性及び外観のモルタルが得られた。
いかなる種類の系でも、系がスーパープラスチサイザー
で飽和するレベルがあり、これを越えるとさらにスーパ
ープラスチサイザーを添加しても有益な効果はない。こ
の飽和点は水／（セメント＋シリカダスト）比の減少と
ともに増加する。このレベルを越えると、材料は分散剤
の量に対して感受しない。５例えば乾式混合中又は湿式
混合後などどの作業段階に於いてでも、追加の素材Ｃを
合することを行なうことができる。

特定の場合に使用するのに好ましい手法は、追加の素材
Ｃの性格に依るし、経験上の問題である。コンクリート
及びモルタルの場合には、本発明の密な結合材マトリッ
クスで満たされるべき空隙を比較的小さく確保するため
に、添加した砂及び石の比較的密な充填を確保すること
が重要である。微細繊維を入れる場合には、振動／混合
、擢形混合及び二ーダー形混合などの普通の手法を適用
できる。連続単繊維、フイラメン「又は（繊維のネット
若しくはウェブなど）予め配列させた繊維を入れると、
公知の手法によつて有意義な繊維の配向又は繊維の分布
を得ることが可能である。極めて一般的に、本発明のマ
トリックスに追加の素材を入れる場合、公知のマトリッ
クスに於けると同じ寸法を利用できるが粒子間の表面拘
束力が実質的に存在しないので、一般的に、効果的な配
合をより容易に達成することができるであろう。５圧密
を含めて成形は、前に述べたように低い応力下で実施で
きる。

実質的にブリージングがなく、そして材料が粘稠な性質
であるため、新規部類の材料はポンプで輸送するのに適
している。しかしながら、成形材料は事実上個別粒子間
の表面拘束力がない特別な材料からなるので、近接粒子
の相互振動変位が流動をかなり容易にして、振動、とり
わけ高い振動数の振動は成形を強く促進することができ
る。１本発明の材料の固化は、比較的に粗に充填された
マトリックスに基づく対応する製品の固化から２つの面
で異なつている。

第１に、組織がより密に充填されているので、固化はよ
り早い（早強）。

第２に、特定の組織を得るために必要である分散剤のや
や大きな量によつて固化は影響を受ける。ボルトランド
セメント−シリカーＭｉｇｈｔｙの系では、高い早強の
ものとなつたが、凝結のほんのわずかな遅延が見られた
（４〜８時間）。実際のボルトランドセメント−シリカ
ーＭｉｇｈｔｙの系で、期待される形成されるべきカル
シウムシリケート水和物の組織から予想されるように、
約２０℃、８０℃及び２００℃（オートクレーブ）のい
ずれでの養生によつても、極めて良質の品質を得ること
が可能であることが示された。これは、新規材料が慣用
の室温養生、加熱養生及びオートクレーブ養生を使用で
きることを意味する。本発明の材料にとつて最も期待さ
れる養生方法はおそらく、加熱養生（これは普通のコン
クリートに室温での養生よりやや小さい強度をもたらす
）のようである。前に規定したことによれば、本方法に
於いて合される水の容積は、成形処理中材料から水が実
質的に全く排斥されないような量であることが好ましく
、これによつて公知の方法（成形処理中スラッジから一
般にある種の濾過ブレス作業によつて水を除去する方法
）と較べていくつかの有利性が得られる。

本発明の方法は、完全に新しい技術をなすということが
できる一方、既存の技術の価値ある改良として考えるこ
とも同様に可能である。

例えばマグナニプロセス（ＭａｇｎａｎｉｐｒＯｃｅｓ
ｓ）に従う繊維入りセメント製品の調製では、（希薄な
セメント／繊維／水スラリーからの）成形からロール作
業までを、吸引による水の除去と併行して遂行する。本
発明の原理に従つて被処理材料に超微細粒子及ひ極めて
多量の分散剤を配合すると、上限１００ｋ９／Ｃｒｌま
での成形圧で押出又はロール作業することによつて、粘
稠／可塑の材料においてすでに最終的な低い水分含有量
を示しているので、成形処理中全く又は実質的に全く水
の排斥がない、そして従つて、吸引設備が必要でない、
材料（一層密な）をつくり出すように公知の技術を改良
する。前に指摘したように、追加の素材Ｃは処理のいろ
いろな段階で配合させることができる。

これら追加の素材は先行する本文でかなり詳しく説明し
たいろいろな種類のものである。存在し又は追加される
制限は、プレストレスドコンクリートに於！ける補強バ
ー又はテンドンのようなある種の追加素材は、成形段階
に於いてだけ配合されることができ、それ以前のどの段
階でもできないということだけである。水中に沈める、
とりわけ水中でつくられる構造一物についての改良され
た特有の可能性は、本発明の形のセメントペースト、モ
ルタル又はコンクリートを凝着性材料の形で水（一般的
には海水、港湾又は湖）の中へ流し込むこと、そして材
料が水の１部を排斥してそれ自身凝集材料として調製さ
れることからなる。

粘稠ないし可塑性の材料の異例な成形可能性という特性
を利用する別の可能性は、吹き付け、塗布又はブラッシ
ングによつて別の製品上に層を成形することによつて製
品を成形すること、ならびに、表面に材料の層を重ね、
注入し又は単純に手塗りし、そして材料を表面の形状に
符号させることによつて層状製品を成形することである
。

遠心ｌ成形法は、本発明の方法との関連において有意義
なもう１つの魅力ある成形法である。最終的に多孔性の
材料について、材料の気孔内で固化する液体を含浸させ
ることにより、材料強度を増加させまた特性を改良する
ことは公知である。

従つて、硬化したコンクリートにポリマープラスチック
を含浸させ、そしてそれによつて、かなり増加した強度
及び耐久性を得ることは、公知である。

硬化したコンクリートについての重合は、コンクリート
の気孔へ容易流動可能なモノマーを、毛管現象を利用し
て押し込み又は付加することによつて行なわれる。普通
、メチルメタクリレート又はスチレンの形のモノマーが
使用され、これらは両方とも非常に低い粘性を有してい
る。含浸を始める前に、コンクリートが乾燥しきつてい
なければならない。小さな製品に含浸させる場合には、
モノマーの浴にそれを浸漬させる。浸漬の前に製品を脱
気させるとモノマーの浸透はかなり改良される。そして
、製品が浸漬されている液体に圧力を加えると含浸がさ
らに改良される。モノマーが浸透した後、例えば湯浴で
約８０℃まで加熱し又は放射線照射によつて重合を行な
わせる。脱気、次に大気圧を越える圧力の付加そしてそ
の後で重合することによつて含浸させると、普通のコン
クリートの圧縮強度は約３０〜４０から約１３０〜１４
０ＭＰａまて増加する。浸透が不完全であれば、即ち、
真空の利用及び次の大気圧を越える圧力の付加をしない
と、品質の改良はかなり低下する。コンクリート及び同
様な材料にその他の液体を含浸させることも、同様に公
知である。例えば、液体硫黄を使つた実験が遂行されて
いる。こうした硫黄での含浸は、ポリマーに関して上に
述べたと同様な含浸の手法を用いて遂行され、そして結
果は、材料強度の増加に関して、プラスチックの含浸の
場合とほぼ同様のオーダーであつた。他方に於いて、当
然にも、本発明の非常に密で、微細な組織に含浸させる
ことは、公知ではない。理論的なフラクチヤーメカニズ
ムの考察から、気孔に固体プラスチック又はその他何ら
かの．固体を付加的に充填させると、充填される容積が
非常に小さいとはいつても、かなりの材料強度の増加を
与えることを推測することができる。４６Ｐ１ａｓｔｉ
ｍｐｒｅｇｎｅｒｅｄｅｂｅｔ０ｎｍａｔｅｒｉａ１ｅ
ｒｎ５１（Ｚ．ＦＯｒｄＯｓ，Ａ．Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ
，Ｋ．Ｓｉｎｇｅｒ及びＡ．Ｗｉｎｔｈｅｒ著１９７０
年３月ＲｉＳφ及びＢｅｔＯｎｆＯｒｓｋｎｉｎｇｓＩ
ａｂＯｒａｔＯｒｉｅｔＫａｒｌｓｔｒｕｐからの共同
報告、ＡａｌｂＯｒｇＰＯｒｔｌａｎｄ，Ｐ．Ｏ．ＢＯ
ｘｌ６５，９ｌＯＯＡａｌｂＯｒｇ，Ｄｅｎｍａｒｋか
ら入手可能）の中に、約１００ＭＰａ〜２０Ｃｅａで振
動高圧圧密により調製した高強度高密度輝緑岩コンクリ
ートにポリメチルメタクリレート及びその他のポリマー
を含浸させると、ポリマーの量は含浸させた全素材の２
．２重量％ほどに低かつたが、材料強度が増加したこと
が記載されている。

加えて、含浸によつて新規材５料の他の特性、例えば磨
耗強度及び耐久性も同様に改良されることはもちろんで
ある。新規で微細な気孔の材料の極端な密度にもかかわ
らず、含浸させることは技術的に可能である。例えば、
理論的に、原料の超微細粒子Ａの間に直交断面径２５〜
１００Ａの内部的な通路や気孔のある組織の推定に基づ
いてある程度予測可能であり、実験的に、気孔組織研究
に関連して水銀を乾ききつた試料に圧力で押し込み、別
の乾ききつた試料には圧力で水を充填させた低温熱量測
定実験（例２で述べる）に関連してある程度証明される
。従つて、本発明の１つの態様は、上に説明した含浸技
法を使用して新規に非常に密な組織に含浸させること、
そしてそのようにして製造された含浸製品を包含してい
る。前記含浸製品は、粒子Ａ及びＢから形成される組織
の隙間に付加的固体材料を含有していることを特徴とす
る。その付加的固体材料は、一般的には、ポリメチルメ
タクリレート若しくはポリスチレンなどの有機ポリマー
、低融点金属、又は硫黄などの無機非金属材料である。
多くの場合、製品の外部表面に接近するマトリックスの
部分が上の追加的固体材料を包含することで十分であり
、そして、これはマトリックス全部に完全に含浸させる
ことよりも実際においてより容易でもある。新規な組織
への含浸は、それ自身公知の手法で実施する。

即ち、前に述べたいずれの形態の密なマトリックスをも
包含する成形品に、液体を部分的又は完全に浸透させ、
その後液体を固化させることによる。浸透を行なわせる
液体は、次の性質にうち少なくとも１つを示す液体であ
ることが好ましい。粒子Ａ及びＢから形成された組織の
内部表面を湿らせることが可能である。

粒子Ａより少なくとも１オーダー小さい寸法の分子を含
有している。

冷却又は重合による固化に於いて、液体と実質的に等し
い容積の固体物質となる。

含浸させた製品の製造に於ける公知の技術的処置に依れ
ば、浸透処理に先立つて含浸させるべき製品若しくはそ
の部分について、乾燥させるか若しくは真空を適用する
ことによつて、又は、製品を浸透させるための液体に接
触させた後にこの浸透させるための液体に外部から圧力
を付加することによつて、浸透の効率、そして従つて含
浸の効率は高めることができる。

従つて、本発明は、比較的少量の超微細粒子及び十分な
量の分散剤を配合することにより、超微細粒子の均一な
分布の説明に関連して規定した有利性を達成することに
於いて既存の技術を大幅に改良する場合から；超微細粒
子及び粒子Ｂの両方の間に密な充填を得ることによつて
、特有の特性を有する完全に新しい形の材料を得る場合
まで；・広い範囲にわたる潜在的利用分野に及ぶもので
あるということが理解されるだろう。

超微細粒子が本発明に依る組織に密に充填されるべきで
ある場合には、２００Ａ〜０．５μｍの粒子径であるこ
とが好ましい。

例で使用した超微細粒子は、（電気炉でシリカ質金属の
製造に関連して）蒸気相から形成されたＳｉＯ２粒子で
あつた。

その他の超微細ＳＯ２一含有粒子を使用することもでき
る。例えば、四塩化ケイ素を天然ガスて燃焼して塩化水
素及び二酸化ケ）イ素の蒸気を形成するなどの別の蒸気
相処理で調製した粒子、又は、ケイ酸ナトリウムを酸で
透析して、電気透析して若しくはイオン交換して中性に
することによつてゾルとして調整した粒子である。市販
のシリカゾルの一覧表はＲ．Ｋ．ＩｐｅｒＣ６Ｓｕｒｆ
ａｃｅａｎｄＣＯＩｌＯｉｄＳｃｉｅｎｃｅ８，ＥｇＯ
ｎｒ！４ａｔｉｊｅｖｉｅｃ編、１９７３、ＪＯｈｎＷ
ｉｌｅｙ＆ＳＯｎｓに掲載）にある。′ＴｕｄＯｘ″，
′６Ｓｙｔ０ｎ３２，６′ＮａｌｃＯａｇ５５，６６Ｎ
ｙａｃＯｌ８，′４Ｃａｂ−０−ＳｌｌＯ，６４Ｓｙｌ
ＯｌｄＯ，６６ＳａｎｔＯｃｅＰ３，４６ＡｅｒＯｓｉ
ｒ′，６′ＱｕｓＯ′３。いろいろなその他の化学組成
の超微細粒子も同様に使用可能である。例えば、微細に
磨砕した又は分散した天然粘土、粉末工場でのフライア
ッシュ（フライアッシュの最初の出来上り品）、炭酸カ
ルシウム、酸化アルミニウム水和物、硫酸バリウム、二
酸化チタン、硫酸亜鉛、そしてその他の微細粒子、一般
的には、塗料工業で使用される形の粒子である。しかし
ながら、圧潰された粒子が不規則な形状であるのと比較
して蒸気相から成長させて形成した粒子は有益な形状（
球）を有しているようであるので、蒸気相又は液体相か
ら成長させて形成された粒子の方が、大きな粒子を圧潰
して形成された粒子に較べて好ましいといえる。これと
は別に、粉末を微細な粒子径まで磨砕することは、不可
能ではないとしても、通常技術的に困難であつて、１μ
ｍは屡々、磨砕によつて得ることが可能な粒径の大略の
最小限であると考えられている。本発明を例に於いて一
層詳細に説明する。例で使用した材料は以下のようなも
のであつた。

例１ シリカダスト／セメントと混合した湿潤なコンクリート
からの円柱コンクリート供試体の調製コンクリート供試
体はそれぞれ以下の配合である。

３５リットルからなるバッチ４つから調製した。

各バッチから、１帽の円柱コンクリート供試体（直径１
０ｃｍ１高さ２０ｃｍ）を成形した。

上記配合についてのコメント結合材の密な充填を得るた
めに、約３２体積パーセントの微細粉末（シリカダスト
）及び約錫体積パーセントの粗粉末（ボルトランドセメ
ント）を使用した。

結合材の稀薄化を避けるために、１１４鶏以下の微細粉
末のない比較的に粗な砂を使用し，た。粗な材料につい
ては分別を行ない（配合物は４〜８ｗ＄ｔ間の材料を少
しも包含していない）、砂／粗骨材比は最小の結合材体
積て密な組織を得るように調整した。密な充填を考慮し
て、結合材の量（ボルトランドセメントとシリカダスト
の合；計量）は十分に低くした（５３３ｋｇ／７７ｔ′
）。“Ｍ］Ｇｈｔｙ゛の用量は、低い水分量（水／粉体
の重量比０．１９）に於いて非常に軟らかく、容易にキ
ャストの可能なコンクリートの取得を許容するような量
とした。（水の量は、従来の振動法で成形す．るコンク
リートでは、例えば本例で使用した１００リットル／７
Ｔ１に代えて８０リットル／ｄのように、相当少ない量
に保つことができるが、後で試験で示された）。手順は
以下の如くであつた。

混練：粗骨材、砂、セメント及びシリカは５０リットル
の櫂形ミキサで５分間乾式混合した。

その後、前記水のうち１部の水（全３５００グラム中約
２０００グラム）を添加し、混合を継続した。これに付
随して、振動形ミキサで５分間振動することにより１０
００グラムの水に４７２．５グラムの′６Ｍｉｇ１１ｔ
ｙ３５粉末を溶かした溶液を調製した。この混合物に“
゜Ｍｉｇｈｔｙ゛溶液及び残り約５００グラムの水を添
加した（最後の水は、“゜Ｍｉｇｈｔｙ゛溶液を入れる
容器を洗浄して“゜Ｍｉｇｔ１ｔｙ゛をすべて利用する
ことを確保するために使用した）。新鮮なコンクリート
ニコンクリートは軟らかくて容易に作業可能なものであ
つた。

コンクリートのコンシステンシーはコーンの広がり（Ｄ
ｆＳＪｌＯ４８Ａｕｓｂｒｅｉｔ−Ｍａｓｓｌ２Ｏｃｍ
コーン、直径１３（１〜２０Ｃ７７りを測定して決定し
た。コーンの広がりの測定値は２７ｃｆｆ１〜３０ｃｍ
であつた。最初のバッチについて空気の含有量を測定し
た（１．５％）。成形：各バッチについて、上記規定の
寸法を有するコンクリート円柱を１６個成形した。

振動するテーブル（５０Ｈｚ）上で供試体を１０−加秒
間振動させた。養生：型枠に詰めた後直ちに、密閉した
型枠を水中に沈めた。

供試体の何個かは８０℃て水中養生し、その他の供試体
は部分的に水を満たして２１４℃の温度及び２呟圧の圧
力てオートクレーブ養生し、そして供試体のさらに別の
何個かは常法的に２０℃で水中養生した。いろいろな養
生時間を採用した。

約２＠間後に２０℃で水中養生した供試体を型枠から脱
型し、大気中及び水に沈めて秤量して密度を決定し、そ
の後再び供試体を水中に沈めてさらに養生した。２０１
１８間後に加熱養生供試体を水浴から取り出して２０℃
の水で約１時間冷却し、その後型枠から脱型し、大気中
及び水中で秤量して密度を決定した。

その後供試体の一部を強度試験等に供した。供試体のう
ちの１個だけは上記規定条件下で約％時間オートクレー
ブ養生し、その後冷却し、型枠から脱型し、そして大気
中及び水中で秤量して密度を決定し、その後機械的試験
に供した。試験密度、音速、動的弾性率、圧縮強度及び
応力／歪曲線を測定した。

５００トンの水圧で圧縮強度を測定した。

下記の表に、いろいろ養生時間での強度値を掲げた。

８０℃で２叫間水中養生した供試体１帽について圧縮強
度の測定を行なつた。

測定した圧縮強度の平均は１２８ｒ！１ｐａであつた。
２１４℃／２０気圧で約％時間オートクレーブ養生した
１個の供試体は１４０ｒ！４ｐａの圧縮強度を有するこ
とが示された。

全試料の密度は２５００ｋ９／イ付近に密集していた。

計算によると、この密度は少ない空気を含有する（おそ
らく１〜２％より少ない）密な充填に相当することが示
される。２σＣで水中養生した供試体では、音速は約５
．２―／Ｓｅｃであり、動的弾性率は約６８，０００Ｍ
Ｐａであつた。

試験結果についてのコメント 実験及び試験結果は、コンクリートが容易に流動可能で
ある（高いスランプ性（Ｓｌｕｒｎｐ）を有する）にも
かかわらず、新しい結合材を配合したコンクリートにお
ける水の必要量は非常に少ない（水／粉体の重量比０．
１９）ことを示している。

養生した材料の機械的特性、とりわけ強度は、６００ｋ
９のセメントとスーパープラスチサイザー添加による慣
用の６６スーパーコンクリーＰ１を成形したものよりも
はるかに良かつた。出願人が知る限りでは、従来の成形
及び養生手法でつくつたコンクリートについて現在まで
に記録された圧縮強度の最大は、上記と同じ寸法の供試
体で、水／セメント比０．２５、セメント含有量５１２
ｋｇ／ぱ及びセメント重量基準で計算して０．４２％溶
液２．７５％の゜“Ｍｉｇｔｌｔｙ゛１５０の含有量か
ら成る円柱試験片を、圧縮強度試験を行なう前に１年間
ねむらせておいたものについて測定された、１２０．６
ＭＰａである（ＫｅｎｉｃｈｉＨａｔｔＯｒｉ，′４Ｓ
ｕｐｅｒｐＩａｓｔｉｃｉｚｅｒｓｉｎＣ０ｎｃｒｅｔ
ｅ，Ｖ０１．Ｉ，Ｐｒ０ｃｅｅｄｉｎｇｓ０ｆａｎｉｎ
ｔｅｒＮａｔｉＯｎａｌＳｙｎｌｐＯｓｉｕｒｎｈｅＩ
ｄｉｎＯｔｔａｗａ，Ｃａｎａｄａ，２９−３１Ｍａｙ
，１９７８，Ｖ．Ｍ．ＭａＩｈｈ０ｔｒａ，Ｅ．Ｅ．Ｂ
ｅｒｒ′ｙ及びＴ．Ａ．Ｗｈｅａｔ編、）ＣａＴｌａｄ
ａＣｅｎｔｒｅｆＯｒＭｉｎｅｒａｌａｎｄＥｒ）Ｅｒ
ｇｙＴｅＣｈｒＫ）１０ｇｙ，ＤｅＰａｒｔＪＴ１ｅｔ
０ｆＥｒ１ｅｒｇｙ，ＭｉｎｅｓａｎｄＲｅｓ０ｕｒｃ
ｅｓ，０ｔｔａｗａ，Ｃａｎａｄａ及びＡｒｎｅｒｉｃ
ａｎＣＯｎｃｒｅｔｅＩｒｓｔｉｔｕｔｅ，Ｄｅｔｒ−
０１ｔ，Ｕ．Ｓ．Ａ．提供）。

例２繊維補強シリカダスト／セメント供試体の調製繊維
補強供試体は次の配合で調製した。

水／乾燥物質一比０．１５７０．１５７０．１３（水９
１０ｍ１）試験１及び２は試験３に掲げたとほぼ同じ大
きさのバッチを使用して行なつた。

遊星運動する二ーダー形で、セメントとシリカ゛ダスト
を５分間翼を使つて乾式混合した。

その後、これにＭｉｇｈｔｙ溶液として使わなかつた水
のうちの大部分を添加し、５分間攪拌用フックによる混
練を継続した。Ｍｉｇｈｔｙ溶液”と残りの水（約５０
ｍ１）を添加し、トウ状のコンシステンシーが得られる
まで（約８〜１紛間）攪拌用フックで混練を続けた。

攪拌用フックで混練している間に繊維をトウに添加し、
その後、混練を５分間続けた。

こうして得られた材料を実験室用押出機で２ｋ９／ＣＦ
ｌｆを越えない圧力で押出し、約４×１（７Ｒの断面積
を有する紐とした。

押出後直ちに、プラスチックフィルムで押出した材料を
覆つた。

約１時間後、１〜２メートルの長さを有する押し出され
た紐を約２０ａｎの長さに切断し、湿つた箱の中に約２
０′Ｃで約２時間保持した。その後、いろいろな種類の
保存を行なつた。１２０℃の水中／又は２０℃に於ける
１００％の相対湿度中で保存。

２２０℃に於ける１００％の相対湿度にて保存。

３８０℃、１００％の相対湿度で珈４時間水蒸気養生。

４試験１及び２については約４８時間約１３０℃で及び
試験３については約６時間約１２５℃でオートクレーブ
養生。試験 試料の大部分について、供試体の曲率を荷重の関数とし
て測定する曲げ試験を行なつた。

支持間箱１９ｃ１ｎ及び荷重間隔１０ｃｍの４点荷重を
使用した。試験機は変形調整機幅１ＣＫ１４７４であつ
た。試験１から供試体１個、試験２から供試体１個につ
いて、上記機械で純粋な引張強度試験を行なつた。力／
変形一線図を記録した。破断面について電子顕微鏡観察
した。

試験結果 下記の表に於いて、ＳｊｇｍａＭはマトリックスがクラ
ックを生じた（応力／歪曲線の破断）時の曲げに於ける
形式的最大引張応力を示す。

ＳｉｇｒＴｌａＥは最大荷重ての形式的最大引張応力を
示す。ＥＭはマトリックスのクラックを生じる前の弾性
率である。ＳｉｇｒＴｌａＭは引張強度を示す。第３図
は、７日間２０′Ｃで養生した試験３の供試一体のうち
の１つについて、撓みに対する曲げ応力の線図を示す。
厚さ１０．６Ｔｒ０ｆｔ０縦軸は形式的曲げ応力を、横
軸は撓みを示す。マトリックスが破断するまで試験プレ
ートは非常に剛い。荷重は大部分繊維によつて支えられ
、供試体は約６『の長さで測定して１ＴｆＵ１Ｌ撓みな
がら５７％の過剰な荷重を支えることが可能であつた。
第４図は、８０′Ｃで１日養生した試験１でつくつた供
試体及び８０′Ｃで１日養生した試験２でつくつた供試
体のそれぞれの応力／歪／線図てある。

この材料はマトリックスにクラックが発生するまで剛か
つた。そして、荷重は繊維により支えられる。第５図は
、ある供試体の破断面における３０μｍ厚ポリプロピレ
ン繊維の電子走査顕微鏡写真に基づく図である。

２０℃で７日間養生した試験３による供試体のうち１つ
をさらに約３週間実質的に同じ条件で養生し、その後、
氷結可能な水の量を測定した。

試験は、供試体を−５０゜Ｃまで冷却し、示差熱量計で
実施した。ごくわずかな氷結可能水が測定されるにすぎ
なかつた。即ち、−４０〜−４５℃間で氷結する供試体
の１グラム当り５Ｔｎ９であつた。このような特性を示
す材料は絶対的耐凍結性と称されるにちがいない。例３ 被養生材料に流動性ないし可塑性のコンシステンシーを
得るために必要な所要水量を決定するために、いろいろ
な種類の微細充填材で試験を行なつた。

次の４つのシリーズについて試験をした。１ シリカダ
ストを含むセメントモルタルの成形。

２ セメントよりもいくらか微細であるがシリカダスト
に近いほど微細ではない比較的細かい白亜６′Ｍｉｃｒ
Ｏｄａｎ５′５を（１）のシリカダストと）同一体積を
含むセメントモルタルのキャスティング。

３ セメントモルタルプラス同じ微細さのセメントの充
填材（充填材がボルトランドセメント自身である（対照
混合物））（１）及び２）の充填材と同一体積濃度）の
キャスティング。

４１）と同様であるが、いく分軟らかいコンシステンシ
ーを有し、かつ１〜５％の体積濃度の鋼切断単繊維を含
有している混合物のキャスティング。

これら全部のシリーズにおいて、次の共通成分を使用し
た（シリーズ４）では１つのバッチに関して、２倍の大
きさのバッチを使用した）。

混煉及び成形混煉は、遊星運動する二ーダー形ミキサで
翼を用いて遂行した。

続いて以下の処理を行なつた。１砂、セメント＋充填材
の５分間混合。

２Ｍｉｇｈｔｙ溶液の１部ではない水の大部分の添加。

約５０ｍ１の水は濯ぎ用水として後で使用するために残
す。５分間、混煉の継続。

３Ｍｉｇｈｔｙ＋溶液の添加（振動形ミキサで、１０７
ｙｆ）Ｍｉｇｔｌｔｙ＋２１５ｙの水、又はこれらのか
けあわせの混合）、後続してＭｉｇｈｔｙの全部を混合
物″に合することを確保するために上記の水５０ｍ１に
よる容器の濯ぎ。

約１吟間混煉。シリーズ１，２及び３のモルタル混煉物
は、高粘度流体のように挙動し、標準の振動をするテー
ブル（５０Ｈｚ）の上で円柱形の型枠に詰めた。

キャスティング時間は約１分間であつた。２０℃水中で
（密閉型枠中の）供試体を養生した。

シリーズ４のモルタル混煉物（２倍の大きさ）は比較的
相当に軟らかかつた。シリーズ４では、モルタルの最終
混煉物を養生した後スチール繊維を混煉容器に流し込ん
だ。

４つの異なる用量を使用した。

即ちそれぞれ１，２，４及び約５重量％であつた。混煉
を付加的に”５分間継続し、その後振動テーブル上で５
×３０×４０ＣＷＬのタイルをキャスティングした。約
２４Ｂ１間型枠（円柱及ひタイルの型枠）で養生した後
、供試体を取り出し、大気中及ひ水中てそれぞれ秤量し
て密度を決定した。次の表はいろいろなモルタルの充填
密度を表わしている。

流体／固体の体積比は、極微細シリカダストでの０．４
４から、わずかだけセメントよりも微細である充填材の
材料での０．７４を経て、充填材がセメントである対照
モルタルでの０．８４まで、変化した。

これは大きな粒子系の充填実験と完全に一致した。同じ
ことが最後の２行にある別の形式で表現されている。い
わゆる水／セメント比（水とセメント間の重量比）の純
粋なセメントにおける０．２０の大きさは極端に低くて
スーパープラスチサイザーの高い用量によつてだけ達成
可能であるという事実にもかかわらず、シリカセメント
系における水／セメント比はシリカがセメントと同じ密
度であるとすれば０．１２位に低いであろうということ
を記すことは興味あることである。密度測定は上記試験
のモルタルが決して重要な量の連行した空気を含まず（
＝１．２％）密に充填されていたことを示す。

次の密度であつた。上記材料に？けるＭｉｇｈｙ（７）
量は次の比率で示されるような。さであつた。これは、
分散剤（有機分子）が多くのスペース、即ち、水と比較
して１５％：及び微細充填材に比較して２０％より多く
を占めることを示している。

セメント／シリカダストモルタルの品質の指標を得るた
めに、シリーズ１の円柱供試体の１つについて、２０℃
水中で２日間養生し、そして２１４℃、２０気圧でオー
トクレーブ処理（水中）した後、圧縮試験を行なつた。

圧縮強度は１６１．２ｒ！４ｐａであることが知られた
。例４ 例２で使用したポリプロピレン繊維の調整使用したポリ
プロピレンはＤＩＮＭＦ′Ｉ２３Ｏ／２．１６で測定し
た３ｙ／１吟のメルトインデックスのＩＣＩ社製ＧＷＥ
２３であった。

標準的な押出／延伸工場では、ポリプロピレンは１８０
〜２２０℃の押出温度でインフレートチユーブラフイル
ムへ押出し、チユーブラフイルムを１８〜２０℃に空冷
し、そして２本のフィルムバンドに切断する。

押出に続く圧押ステーションから、フィルムを１８０℃
の空気温度及び２５ｍ／秒の空気流速で加熱空気炉を通
過させた。

加熱空気炉に続く延伸ステーションでより速いローラ回
転？度を使用して、フィルムを１：１７の比率で伸張さ
せた。その後、フィルムをフィルム移動速度約９０ＴＬ
．／秒で１８０の空気温度及び２５ｍ．／秒の空気流速
の加熱空気炉を通過させた。通過後フィルムの厚さは２
０ｐｍであつた。２本の針の間隔と同じ距離に並べた２
列のジグザグ配列した針のそれぞれの列に、Ｇ当り１３
本の針をもつＲｅｉｆｅｎｈａｕｓｅｒＦＩ−Ｓ−０８
００−０３−０１フイブリル化装置を使つて、フィルム
をフイブリルｌ化して２〜３０ｃ１テックス番手の繊維
をつくつたフイブリル化比（＝フイルム前進速度と親水
性Ａｖｉｖａ？（ＨｅｎｋｅｌＬＷ４２ｌ）の円周速度
との比率）は１：９水性スラリーとして適用し、繊維は
ステーブル切断機で６ｍＦ７！の長さに切断した。

ｉ例５石、砂、全粉体体積（ボルトランドセメント＋シ
リカ）、及びＭｉｇｈｔｙに関する例１と同じ配合のコ
ンクリートを使用して、いろいろなシリカ／（シリカ＋
セメント）一比で実験を遂行した。

実験では、シリカ対（ボルトランドセメント＋シリカ）
の比率は０，１０，２０，３０，４０及び５０積パーセ
ント間で変えた。個々の場合において、水の量は新鮮な
コンクリートが実質的に例１（スプレダー円維で測定し
たもの）と同じコンシステン５シーを得られるように修
正した。例１のように混煉及びキャスティング処理した
。６種の配合物のそれぞれから、３５リットルのバッチ
を２個つくりそして托個の１０×２０ｃｍコンクリート
円柱を成形した。

ク それぞれの混合物から試料２個を２８日後に試験し
たが、これらは６種配合物のそれぞれについて供試体４
個が試験されたことを意味する。

試験結果の偏差は例１におけると同じ程度であつた。

実質的な値は下記の表にある。

例６ 複雑な形状の小さな供試体（海岸構造物に関連する水圧
モデル試験に使用すべきテトラポットの１：４０モデル
）は、低い水／セメントー比で普通の超可塑性させたセ
メントモルタルから成形した。

極度に多量のスーパープラスチサイザーを使用した。キ
ャスティングが終了したとき、内部液体輸送が起り、低
品質の表面を有するモデルの場合に起きる内部材料分離
とブリージングが起きていることが観察された。同じ処
理を繰り返した。

今度はセメントのうち１０パーセントをシリカダストで
置き換えたがやはり極度に多量のスーパプラスチサイザ
ーを使用した。今回は、ブリージングは起こらず、そし
て完全に満足すべき表面が得られた。例７ ボルトランドセメント及びアルミナセメントでつくつた
モルタルの比較流動性ないし可塑性のコンシステンシー
の成形されるべき材料を得るために必要な所要水量を確
認するためにシリカセメントモルタルに於いてボルトラ
ンドセメント及びアルミナセメントとともにそれぞれ使
用される２種類の異なる分散剤．（Ｍｌｇｈｔｙ及びト
リポリ燐酸ナトリウム）で試験を行なつた。

次の５シリーズの試験を遂行した。

１ それぞれ１６４ｇ、８２ｙ１４１Ｖ１２０．５ｆ及
び０ｙ（７）Ｍｌｇｈｔｙ（乾燥粉末）を含有する５種
類の４異なるバッチに於ける、２７０６ｇのボルトラン
ドセメント及び６４５ｆのシリカダストからなる結合材
マトリックスによるセメントモルタルのキャスティング
。

２ それぞれ１６４ｙ１８２ｆ１４１ｆ１２０．５ｙ及
び０ｙ（：７）Ｍｌｇｈｔｙ（乾燥粉体）を含有する５
種類の異なるバッチに於ける、１８１３ｆのボルトラン
ドセメント及び１２９０ｙのシリカダストからなる結合
材マトリックスによるセメントモルタルのキャスティン
グ。

３ シリーズ２と同様の結合マトリックスによるセメン
トモルタルのキャスティング。

但し、ボルトランドセメントは１７２５ｇのアルミナセ
メントで置きかえた。また、２０．５ｆ１（７）Ｍｉｇ
ｈｔｙを含有するバッチは省略した。４１２９０ｙのシ
リカダストからなる結合材でセメントモルタルの２つの
バッチのキャスティング。

この２つのバッチはほぼ同じ量のトリポリ燐酸ナトリウ
ム（乾燥粉体で計算して１４．４ｙ及び１２．８ｆ）を
含有しているが、異なる種類のセメント、即ち、初めの
バッチには１７２５ｙのアルミナセメント及び次のバッ
チには１８１３ｙのボルトランドセメントを含有してい
る。５８２ｆ１１４１ｙ１２０．５ｙ及び０ｙのそれぞ
れのＭｉｇｈｔｙ（乾燥した粉体）を使用し、シリカダ
ストを含まず３６２６ダのボルトランドセメントを含有
している結合材マトリックスで、４つのバッチのモルタ
ルのキャスティング。

５つのシリーズすべてにおいて、次の共通成分ｉ（１つ
のバッチに関して）含有させた。

微細粉末（セしじｉ＋シリカダスト）の体積はべての混
合物において同一であつた。

即ち、ほ１１６０ｃｒ１であつた。所要水量、即ち、特
別のコンシステンシーを得るためにいろいろな混合物に
使用される水の量は、試行的に混合することによつて確
認した。

所要水量は表に表わされている。右側の欄に〔セメント
＋シリカダスト〕の体積に対する水の量を掲載した。混
煉 混煉は攪拌翼を使用して遊星運動する二ーダー形ミキサ
で遂行した。

Ｍｉｇｈｔｙとともにバッチに次の処理をその後に行な
つた。１砂、セメント＋シリカダストの５分間乾式混合
。

２大部分の水の添加及び５分間混煉の継続（例３のよう
に）。

３分散剤（重量比１：２のＭｉｇｔｌｔｙ粉末の水によ
る溶液）の添加及び１０〜２紛間混煉。

分散剤を含有していないバッチには５〜１紛間湿式混煉
を遂行した。

トリポリ燐酸ナトリウムのバッチではトリポリ燐酸ナト
リウムの３．２％溶液を４００〜４５０ｇ乾燥混合物に
直接添加した。比較的多くの水を要する混合物では、湿
式混煉の終了後にこれを添加した。コンシステンシーは
、水硬性セメント試験（ＡＳＴＭＣ２３Ｏ−３６８）で
使用する黄銅表面付流動テーブル上に底部直径１０Ｃ７
Ｆ！ 及び上面直径７．１０１込さ５ｃｍの黄銅製のコ
ーン型枠に材料を流し込み、そして型枠をはずすことに
よつてつくつた材料のコーンの広がりを測定して評価し
た。

材料の直径はａ）型枠から脱型したすぐ後、ｂ）１０ス
トローク後、及びｃ）２０ストローク後に測定した。コ
ンシステンシーは１０ストローク後で約１４ｃｒｎ１２
０ストローク後で１６ｃｗ１の直径について、所望の値
であるとみなした。

いくつかの場合の所要水量は、多すぎる水（大きすぎる
直径）と少なすぎる水（小さすぎる直径）との試験値か
ら補間法で決定した。

試験結果についてのコメント １ ボルトランドセメント、シリカダスト及び比較的多
量のＭｉｇｈｔｙの混合物は非常に少ない所要水量であ
る。

体積基準で０．４２〜０．４７（重量基準て０．１５〜
０．１８の水／粉末比に相当する。２分散剤なしの混合
物と比較すると、所要水量は半分と１１３との間まで減
少している。

３ シリカダストなしの混合物（ボルトランドセメント
だけ）と比較する。

Ｍｊｇｔｌｔｙなしでシリカダストをそれぞれ３唯積％
及び５唯積％含む混合物の所要水量は、Ｍｉｇｈｔｙな
しで純粋なセメントを含む混合物の場合よりもそれぞれ
５パーセント及び３２パーセントだけ多いが、高い用量
のＭｌｇｈｔｙによる上記と対応する混合物の所要水量
は、純粋なセメント及び高い用量のＭｉｇｈｔｙによる
上記と対応する混合物の場合よりもそれぞれ３４パーセ
ント及び２８／マーセント少ない。４アルミナセメント
及びシリカセメントの系では、ボルトランドセメント及
びシリカダストの系に、於けると同様に高い用量のＭｉ
ｇｈｔｙの場合に、同一の低所要水量が得られる。５
トリポリ燐酸ナトリウムはアルミナセメント３及びシリ
カダストの混合物に有益な影響を与えるが、ボルトラン
ドセメントとの対応する混合物には全く効果がない（高
い所要水量）。

例８ コンクリート円柱の凍結試験 ４１０ｃ７
ｒｉの直径及び加０の高さを有するコンクリート円柱を
ボルトランドセメント、シリカダスト及びＭｉｇｈｔｙ
でつくつた（例１記載同様の充填による供試体）。

試験前に円柱は２０℃で水中にほぼ５分間保存した。４
個の対照供試体とともに、円柱は通常２〜３週間より短
い期間てすべてのコンクリートを破壊するような非常に
厳しい凍結試験に供した。

対照供試体は、水／セメント比０．７であるコンクリー
トの直径１５ｃｗ１高さ３０Ｃ７１の円柱１個、水／セ
メント比０．４であるコンクリートの直径１５Ｃ７！、
高さ３０ｃｍの円柱１個、そして高い用量のＭｉｇｈｔ
ｙであるかシリカなしでつくつた６００ｋ９セメント／
ｄ及び水／セメント比約０．２５である高品質１コンク
リートの直径１０Ｃ７７！、高さ２０ＣＴｎの円柱２個
であつた。これらすべての供試体はセメント、シリカダ
スト及びＭｉｇｈｔｙによる試料に先立つて成形した。
試験は次の曝露を含んでいた。

・火曜日、水曜日及び木曜日毎に、次のサイクルを遂行
した：各金曜日毎に、次のサイクルを遂行した：供試体
の破損は肉眼により、また超音波速度により（超音波速
度の減少は組織の破損を意味する）評価した。

実験結果 ３週間後、すべての対照供試体は破損してしまつていた
。

破損段階は超音波速度が初めの値の半分よりも減少した
段階として定義した。シリカダスト含有供試体の超音波
速度は実質的に変化がなかつた。３月後、この供試体の
超音波速度は未だ実質的な変化がなかつた。

６月後、超音波速度は６５％まで減少した。

約９月後にやつと、超音波速度は初めの値に半分まで減
少した。実験結果についてのコメント 実験は、新規緻密セメント−シリカマトリックスでつく
つたコンクリート及び同様な製品は、従来のセメント結
合マトリックスでつくつた対応する製品と比較して強く
改良された混煉一溶解に対する抵抗を有することを示し
ている。

例９ 高品質モルタル ４種類の異なるモルタル混合物を、そのいずれも白色ボ
ルトランドセメント、シリカダスト及びＭｉｇｈｔｙを
ベースにして、ただ白色ボルトランドセメントの一部を
異なる種類の粉末て置換して、調整した。

すべての混合物に於いて、（１つのバッチに関して）次
の共通成分を使用した。

次の成分が異なつていた。

微細粉末の体積は約１１６０ｃ１１として一定に保つた
。

混合 例７記載のように混合を遂行した。

コンシステンシーは軟らかかつた。成形及び養生 各バッチかられずかに振動を与えて直径１０Ｃ！ｎ及び
高さ２０ＣＴｎの円柱２個を成形した。

混合物ＮＯ．ｌの円柱は、ほぼ４日間６０℃て密閉型枠
にそして２日間２０℃で水中に保存した。一方、残りの
円柱は２２時間８０℃で密閉型枠に保存した。試験 圧縮強度を測定した。

結果を表に掲げる。試験結果についてのコメント 試験は結合材マトリックスに於ける非常に高い強度を示
した。

すべての場合に、破損は石英粉末にまで及んでいたが、
これは比較的強い砂材料を使用することによつて疑いも
なく強度をかなりの程度増加しうることを意味している
。加うるに、試験結果はボルトランドセメントの１部を
セメント又はさらに微細な粉末（フライアッシュ及び微
細に磨砕した砂）のように微細な別の粉末で置換する可
能性を示している。最後に、普通の白色ボルトランドセ
メントの１１３を微細に磨砕した白色ボルトランドセメ
ントで置換することによつて示されたケースでは、別の
セメント粒径分布を利用する可能性を試験結果は示して
いる。例１０ 平滑な６７０７７！鋼棒の固定 例９シリーズ１に記載のように調整したシリカ１−セメ
ントモルタル（圧縮強度１７９ＭＰａ）と、シリカタス
ト及びＭｉｇｔｌｔｙを含まず水／セメント比０．５を
有するこれと同じ種類の白色ボルトランドセメントによ
る普通モルタルで調整した対照１モルタル（圧縮強度３
８ＭＰａ）とに、非常に平滑な６７ＴｆｒＩｆＬ径の鋼
棒を詰め込んだ。

棒はモルタル中６０ｍの深さまで詰め込み、棒の１００
ＴＳＩＬは試験機に固定するために供試体から突起して
いる。試験前に、シリカセメントモルタル及び対照モル
タル試料を例９シリーズ１に記載のように保存した。９
インストロン試験機で、モルタルから鋼棒を引き抜く
ために必要なりと力／変位曲線を記録した。

このデータから、引き抜き作業に伴なう仕事量、鋼棒の
表面に沿つた平均剪断応力、そして鋼棒の引張応力を計
算した。試験結果は下記の表にあり、掲載した仕事量は
鋼棒を１０ｍ引き抜くために必要な仕事量である。試験
結果についてのコメント普通の補強コンクリートで使用
される補強材よりもかなり平滑である鋼棒（磨いた鋼の
ように見え、少しも腐蝕のない表面をもつ）を使用して
試験した。

それにもかかわらず、シリカ−セメントモルタルへの棒
の固定は極度に良く達成された。供試体に非常に浅く（
６ｄ）棒を詰め込んだのにもかかわらず、棒を引き抜く
ために鋼の降状応力の約７０％に相当する力が必要であ
つた。引き抜きに対する抵抗力は対照モルタルのそれよ
り４〜６倍高く、これはほぼこれらの材料の圧縮強度間
の比と等しいということが注目されよう。普通のセメン
トモルタルに於けるよりもシリカ−セメントモルタルに
於いて、仕事量は８〜１０ｆｆ！ｉ大きかつたように、
棒を引き抜くために必要な仕事量は付加的に増加してい
た。例１１ モルタルのグラウト やや粗な砂を多量に含有している容易流動可能な凝着性
グラウトの調整可能性を調べ、また施工作業上付加すべ
きものが水だけである形にグラウト材料を前以つて製造
するのに良く適合した混合手順を示すために、４顛まで
の砂粒によるモルタルを調整した。

モルタルに使用した成分は例９、混合物ＮＯ．ｌで使用
した成分と非常に近く、Ｍｉｇｈｔｙの量及び水含有量
がわずかに多かつた。混合手段は例９に於けると同じで
あつた。混合物には、次の成分を使用した。混煉 セメント＋シリカ＋砂＋乾燥したＭｉｇｈｔｙ粉末を１
紛間乾式混合する。

次に、５００ｙの水を添加・し及び５分間混煉する。そ
の後、１００ｙの水を添加し及び５分間混煉する。５０
０ｙの水の添加及び３分間混煉後の混合物のコンシステ
ンシーは、肉眼による観察では、（混合手順は異なるけ
れども）同じ量の水を含有している例９混合物ＮＯ．ｌ
にノ於けるコンシステンシーに非常に似ていた。

付加的に１００ｙの水を付加した後のコンシステンシー
は非常に軟らかかつた。Ｕ字端が上に向いて約９０ｄの
長さを有するＵ字形に設置した２．５メートルの細いプ
ラスチックホース（内径１８Ｃ！ＲＬ）に軟らか；いモ
ルタルを流し込んだ。モルタルは、長さ１２ｄ及び内径
１２ｗｎの管の漏斗を通してホースに注ぎ入れることに
よつて、Ｕ字形プラスチックホースに導入した。漏斗の
狭い開口（その径は最大粒子のわすか３倍の径である）
が塞がるのを避けるため．・に、直径６Ｔｗｔ（７）銅
棒を漏斗の開口で上下に動かした。モルタルは中程度の
粘度の液体のように容易に流動し、ホースを完全に満た
した。実際には、モルタルは、おそらく棒のある種のポ
ンプ作用のために、ホースの詰め込み側の端に於けるよ
りも自由端に於ける方がわずかに高くなつた。試験結果
についてのコメント 試験は、多量の粗砂を含有しているグラウトを、流動性
のある凝着性材料のようにポンプで押し込むことが可能
であることを示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒径５０Å〜０．５μｍの無機固体粒子Ａ（以下「
   粒子Ａ」と称する。 ）と、粒径０．５〜１００μｍかつ粒子Ａより少なくと
   も１オーダー大きい固体粒子Ｂ（以下「粒子Ｂ」と称す
   る。）と、表面活性分散剤を含む水硬性複合材料におい
   て、粒子Ａの量は、粒子Ｂが上記複合材料中に実質的に
   変形されずに相互に実質的に接触しかつ橋かけ現象が実
   質的に存在しない状態で密に充填されたときに、粒子Ｂ
   の間の空隙に理論的に充填されうる量以下の量であり、
   水の量は、上記複合材料中に粒子Ｂが上記規定の如く密
   に充填されかつその密充填された粒子Ｂの間の空隙に粒
   子Ａが均一に分布したときに、粒子Ｂおよび粒子Ａの間
   に形成される空隙を丁度満たす量であり、且つ、表面活
   性分散剤の量は、上記複合材料を混合して上記規定の如
   き粒子Ｂの密な充填と上記規定の如き粒子Ａの均一な分
   布を達成するのに充分な量である。 ことを特徴とする水硬性複合材料。 ２ 前記複合材料が粒子Ｂより大きい寸法を少なくとも
   １つ有している追加の素材Ｃを含んでいる、請求の範囲
   第１項記載の複合材料。 ３ 粒子Ｂの少なくとも２０重量％がポルトランドセメ
   ント粒子である、請求の範囲第１項または第２項記載の
   複合材料。 ４ 追加の素材Ｃが存在しないか又は存在しかつ砂及び
   （若しくは）石からなる場合に、粒子Ｂのうち少なくと
   も２０重量％がポルトランドセメント粒子である、請求
   の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の複合材
   料。 ５ 表面活性分散剤が５ｋｇ／ｃｍ＾２より低い、低応
   力下で混合して粒子Ａの密な充填を許容するのに十分な
   量で存在する、請求の範囲第１項又は第４項に記載の複
   合材料。 ６ 表面活性分散剤が、粒子Ａの表面を覆うであろう量
   に実質的に相当する量で存在する、請求の範囲第１項か
   ら第５項までのいずれかに記載の複合材料。 ７ 粒子Ａが、粒子から成る粉末材料に加えた５ｋｇ／
   ｃｍ＾２より大きい応力によつて実質的な程度に変形す
   るか又は圧潰するような強度及び剛性を有する本質的に
   弱い粒子である、請求の範囲第１項から第６項までのい
   ずれかに記載の複合材料。 ８ 粒子Ａが、部分的に水に溶解し、溶液中で化学反応
   し、そして反応生成物が沈澱することによつて硬化する
   粒子である、請求の範囲第１項から第７項までのいずれ
   かに記載の複合材料。 ９ 粒子Ａが、粒子Ｂより実質的に低い反応性を示すか
   、又は、実質的に全く反応性を示さない、請求の範囲第
   ８項記載の複合材料。 １０ 粒子Ａが５００００〜２００００００ｃｍ＾２／
   ｇの比表面積を有するシリカダスト粒子である。 請求の範囲第１項から第９項までのいずれかに記載の複
   合材料。１１ シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合
   計容積の０．１〜５０容積％の量で存在する、請求の範
   囲第１０項記載の複合材料。 １２ シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合計容積の
   １０〜３０容積％の量で存在する、請求の範囲第１１項
   記載の複合材料。 １３ 粒子Ａが密な充填の粒子Ｂの間の空隙を密な充填
   で満たすのに実質的に相当する容積で存在する、請求の
   範囲第１項又は第１１項記載の複合材料。 １４ 粒子Ｂの１部分が、粒子から成る粉末材料に加え
   た５ｋｇ／ｃｍ＾２より大きい応力によつて実質的な程
   度に変形するか又は圧潰するような強度及び剛性を有す
   る本質的に弱い粒子である、請求の範囲第１項から第１
   ３項までのいずれかに記載の複合材料。 １５ 粒子Ｂが、部分的に水に溶解し、溶解相に於いて
   化学反応し、そして反応生成物が沈澱することによつて
   硬化する粒子である、請求の範囲第１項から第１４項ま
   でのいずれかに記載の複合材料。 １６ 粒子Ｂが少なくとも５０重量％がポルトランドセ
   メントを含有している、請求の範囲第１項から第１５項
   までのいずれかに記載の複合材料。 １７ 粒子Ｂが細砂、フライフッシュ及び細白亜からな
   る群から選択された粒子を含んでいる、請求の範囲第１
   ６項記載の複合材料。 １８ 粒子Ｂより大きい少なくとも１つの寸法を有して
   いる固体、気体又は液体の追加の素材Ｃを含有している
   。 請求の範囲第１項から第１７項までのいずれかに記載の
   複合材料。１９ 追加の素材Ｃが小型形状素材、板状素
   材及び長尺物素材からなる群から選択された、請求の範
   囲第１８項記載の複合材料。 ２０ 追加の素材Ｃが、砂；石；ポリスチレン球を含む
   、ポリスチレン素材；発泡粘土；中空ガラス球を含む、
   中空ガラス素材；発泡頁岩；天然軽量骨材；気泡；スチ
   ールバーを含む、金属バー；スチール繊維などの金属繊
   維、プラスチック繊維、ケフラー繊維、ガラス繊維、ア
   スベスト繊維、セルロース繊維、鉱物繊維及び高温生成
   繊維を含む、繊維；そして、炭素及びＡｌ＿２Ｏ＿３の
   ホイスカなどの無機非金属ホイスカ及び鉄ホイスカなど
   の金属ホイスカを含む、ホイスカ、からなる群から選択
   された、請求の範囲第１８項又は第１９項に記載の複合
   材料。 ２１ 追加の素材Ｃが、粒子から成る粉末材料に加えた
   ５ｋｇ／ｃｍ＾２より大きい応力によつて実質的な程度
   に変形するか又は圧潰するような強度及び剛性を有する
   本質的に弱い素材である、請求の範囲第１８項から第１
   ９項のいずれかに記載の複合材料。 ２２ 追加の素材Ｃが密充填された、請求の範囲第１８
   項から第２０項までのいずれかに記載の複合材料。 ２３ 追加の素材Ｃとして繊維を含有している、請求の
   範囲第２２項記載の複合材料。 ２４ 繊維が、切断単繊維、又は、連続フィラメント繊
   維若しくは糸若しくはロープ、又は、ロービング若しく
   はステープルファイバ、又は、繊維の網若しくはウェブ
   状のものである、請求の範囲第２３項記載の複合材料。 ２５ 繊維がポリオレフィン繊維である請求の範囲第２
   ４項記載の複合材料。２６ 繊維がポリプロピレン繊維
   である、請求の範囲第２５項記載の複合材料。 ２７ 粒子Ａが５００００〜２００００００ｃｍ＾２／
   ｇの比表面積を有するシリカダスト粒子であり、粒子Ｂ
   がポルトランドセメントを少なくとも５０重量％含み、
   表面活性分散剤がコンクリートスーパープラスチサイザ
   ーである、請求の範囲第１項記載の複合材料。 ２８ コンクリートスーパープラスチサイザーが、高縮
   合ナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体で、
   一般にその７０パーセントより多くが７個又はそれより
   多くのナフタレン核を含有している分子からなる縮合体
   のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩である、請求
   の範囲第２７項記載の複合材料。 ２９ アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩がナトリ
   ウム塩又はカルシウム塩である、請求の範囲第２８項記
   載の複合材料。 ３０ スーパープラスチサイザーの乾燥状態に於ける量
   が、ポルトランドセメント及びシリカダストの合計重量
   を基準に計算して１〜４パーセントの範囲内にある、請
   求の範囲第２８項又は第２９項に記載の複合材料。 ３１ スーパープラスチサイザーの乾燥状態に於ける量
   が、ポルトランドセメント及びシリカダストの合計重量
   を基準に計算して２〜４パーセントの範囲内にある、請
   求の範囲第３０項記載の複合材料。 ３２ 水と〔ポルトランドセメント＋その他のすべての
   粒子Ｂ＋シリカダスト〕の重量比が０．１２〜０．３０
   の範囲内である、請求の範囲第２８項から第３１項まで
   のいずれかに記載の複合材料。 ３３ 水と〔ポルトランドセメント＋その他のすべての
   粒子Ｂ＋シリカダスト〕の重量比が０．１２〜０．２０
   の範囲内である、請求の範囲第３２項記載の複合材料。 ３４ 粒子Ａがシリカダストであり、粒子Ｂがポルトラ
   ンドセメントを含む材料であり、粒子Ａの量が粒子Ａお
   よび粒子Ｂの全体積基準に０．１〜５０体積％の範囲内
   であり、表面活性分散剤がスーパープラスチサイザーで
   あり、スーパープラスチサイザーの量が粒子Ａおよび粒
   子Ｂの全重量基準に１〜４重量％の範囲内であり、粒子
   Ａおよび粒子Ｂに対する水の重量比が高々０．３０であ
   る、請求の範囲第１項記載の複合材料。３５ 粒子Ａ、
   粒子Ｂ、表面活性分散剤および水を含む複合材料を混練
   して得られ、且つ、粒子Ｂが実質的に変形されずにお互
   いに実質的に接触しかつ実質的に橋かけ現象が存在しな
   いで密に充填され、粒子Ａがその密充填された粒子Ｂの
   間の空隙に均一に分布し、かつ水が粒子Ａおよび粒子Ｂ
   の間の空隙を丁度満たしている、請求の範囲第１項から
   第３４項までのいずれかに記載の複合材料。 ３６ 請求の範囲第１項から第３５項までのいずれかに
   記載の水硬性複合材料を混練し、硬化して得られるマト
   リックスを含む成形品。 ３７ 前記マトリックスが、実質的に変形されずにお互
   いに実質的に接触しかつ実質的に橋かけ現象が存在しな
   いで密に充填された粒子Ｂおよび（または）該密充填粒
   子Ｂから生成した凝着組織と、上記規定の如く密充填さ
   れた粒子Ｂの間の空隙に均一に分布した粒子Ａおよび（
   または）該粒子Ａから生成した凝着組織を含んで成る、
   請求の範囲第３６項記載の成形品。 ３８ 前記マトリックスが粒子Ｂより大きい少なくとも
   １つの寸法を有しかつ粒子Ｂと異なる追加の素材Ｃを含
   有している、請求の範囲第３７項記載の成形品。 ３９ 粒子Ｂの少なくとも２０重量％がポルトランドセ
   メントである、請求の範囲第３７項又は第３８項記載の
   成形品。 ４０ 粒子Ｂが粒子Ａの分子構造と異なる分子構造を有
   していない場合に、前記成形品は、５ｋｇ／ｃｍ＾２よ
   りも低い低応力下で成形して製造した製品；少なくとも
   １メートルの少なくとも１つの寸法を有しかつ少なくと
   も０．１ｍ＾２の最小断面積を有する製品；及び、粒体
   圧密による成形を許容しない複雑な形状を有する製品；
   からなる群から選択される、請求の範囲第３７項から第
   ３９項までのいずれかに記載の成形品。 ４１ １）追加の素材Ｃが存在しないか又は存在しかつ
   砂及び（若しくは）石からなる場合に、粒子Ｂのうち少
   なくとも２０重量％がポルトランドセメントであり、か
   つ、２）粒子Ｂが粒子Ａの分子構造と異なる分子構造を
   有していない場合に、前記成形品は、５ｋｇ／ｃｍ＾２
   よりも低い低応力下で成形して製造した製品；少なくと
   も１メートルの少なくとも１つの寸法を有しかつ少なく
   とも０．１ｍ＾２の最小断面積を有する製品；及び、粒
   体圧密による成形を許容しない複雑な形状を有する製品
   ；からなる群から選択される、請求の範囲第３７項から
   第４０項までのいずれかに記載の成形品。 ４２ 前記成形品が、現場打ちオイルウェル壁、ダクト
   充填材、亀裂充填材、シート、薄肉で平面状又は波状の
   パネル及びタイル、鋼及びコンクリート部材に施された
   耐蝕性保護被覆、からなる群から選択される、請求の範
   囲第４１項記載の成形品。 ４３ 粒子Ａが密充填されているか、又は、凝着単一組
   織Ａがそうした密充填粒子から生成されている、請求の
   範囲第３７項から第４２項までのいずれかに記載の成形
   品。 ４４ 粒子Ｂの１部分が、粒子から成る粉末材料に加え
   た５ｋｇ／ｃｍ＾２より大きい応力によつて実質的な程
   度に変形するか又は圧潰するような強度及び剛性を有す
   る本質的に弱い粒子であるが、成形処理する間この粒子
   がその幾何学的同一性を保持して得られる、請求の範囲
   第３７項から第４３項までのいずれかに記載の成形品。 ４５ 粒子Ａが、粒子から成る粉末材料に加えた５ｋｇ
   ／ｃｍ＾２より大きい応力によつて実質的な程度に変形
   するか又は圧潰するような強度及び剛性を有する本質的
   に弱い粒子であるが、成形処理する間この粒子がその幾
   何学的同一性を保持して得られる、請求の範囲第３７項
   から第４４項までのいずれかに記載の成形品。４６ 粒
   子Ａより大きい少なくとも１つの寸法を有している固体
   、気体又は液体の追加の素材Ｃを含有している、請求の
   範囲第３７項から第４５項までのいずれかに記載の成形
   品。 ４７ 追加の素材Ｃが小型形状素材、板状素材及び長尺
   物素材からなる群から選択された、請求の範囲第４６項
   記載の成形品。 ４８ 追加の素材Ｃが、砂；石：ポリスチレン球を含む
   、ポリスチレン素材；発泡粘土；中空ガラス球を含む、
   中空ガラス素材；発泡頁岩；天然軽量骨材；気泡；スチ
   ールバーを含む、金属バー；スチール繊維などの金属繊
   維、プラスチック繊維、ケフラー繊維、ガラス繊維、ア
   スベスト繊維、セルロース繊維、鉱物繊維及び高温生成
   繊維を含む、繊維；そして、炭素及びＡｌ＿２Ｏ＿３の
   ホイスカなどの無機非金属ホイスカ及び鉄ホイスカなど
   の金属ホイスカを含む、ホイスカ、からなる群から選択
   された、請求の範囲第４６項又は第４７項に記載の成形
   品。 ４９ 追加の素材Ｃが、粒子から成る粉末材料に加えた
   ５ｋｇ／ｃｍ＾２より大きい応力によつて実質的な程度
   に変形するか又は圧潰するような強度及び剛性を有する
   本質的に弱い素材であるが、成形処理する間この粒子が
   その幾何学的同一性を保持して得られる、請求の範囲第
   ４６項から第４８項のいずれかに記載の成形品。 ５０ 追加の素材Ｃがそれ自身密に充填されている、請
   求の範囲第４６項から第４９項のいずれかに記載の成形
   品。 ５１ 粒子Ｂが、部分的に水に溶解し、溶解相に於いて
   化学反応し、そして反応生成物が沈澱することによつて
   硬化する粒子である、請求の範囲第３７項から第５０項
   までのいずれかに記載の成形品。 ５２ 粒子Ａが、部分的に水に溶解し、水溶液中で化学
   反応し、そして反応生成物が沈澱することによつて硬化
   する粒子である、請求の範囲第３７項から第５１項まで
   のいずれかに記載の成形品。 ５３ 粒子Ａが、粒子Ｂより実質的に低い反応性を示す
   か、又は、実質的に全く反応性を示さない、請求の範囲
   第５１項又は５２項に記載の成形品。 ５４ 粒子Ｂが少なくとも５０重量％がポルトランドセ
   メントを含有している、請求の範囲第３７項から第５３
   項までのいずれかに記載の成形品。 ５５ 粒子Ｂが細砂、フライフッシュ及び細白亜からな
   る群から選択された粒子を含んでいる、請求の範囲第５
   ４項記載の成形品。 ５６ 粒子Ａが、５００００〜２００００００ｃｍ＾２
   ／ｇの比表面積を有するシリカダスト粒子である、請求
   の範囲第３７項から第５５項までのいずれかに記載の成
   形品。 ５７ シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合計容積の
   ０．１〜５０容積％の量で存在する、請求の範囲第５６
   項記載の成形品。 ５８ シリカダスト粒子が粒子Ａ＋粒子Ｂの合計容積の
   １０〜３０容積％の量で存在する、請求の範囲第５６項
   記載の成形品。 ５９ 追加の素材Ｃとして砂及び石を含有している、請
   求の範囲第３７項から第５６項までのいずれかに記載の
   成形品。 ６０ 追加の素材Ｃとして繊維を含有している、請求の
   範囲第３７項から第５９項までのいずれかに記載の成形
   品。 ６１ 繊維が、スケール繊維を含む金属繊維、ガラス繊
   維、アスベスト繊維を含む鉱物繊維、高温生成繊維、炭
   素繊維、及び、プラスチック繊維を含む有機繊維からな
   る群から選択された、請求の範囲第６０項記載の成形品
   。 ６２ 繊維が、切断単繊維、又は、連続フィラメント繊
   維若しくは糸若しくはロープ、又は、ロービング若しく
   はステープルファイバ、又は、繊維の網若しくはウェブ
   状のものである、請求の範囲第６１項記載の成形品。 ６３ 繊維がポリオレフィン繊維、好ましくはポリプロ
   ピレン繊維である、請求の範囲第６２項記載の成形品。 ６４ バー又はロッドとして補強スチールを追加的に含
   有している、請求の範囲第３７項から第６３項までのい
   ずれかに記載の成形品。６５ バー、ロッド又は繊維が
   プレストレスされている、請求の範囲第６１項から第６
   ４項までのいずれかに記載の成形品。 ６６ 前記マトリックスが、製品の全結合材マトリック
   スのほんの１部分をなし、そして製品に於いて補強のた
   めに入れられた繊維又はバーの周りに主として分布させ
   られた、請求の範囲第６０項から第６５項までのいずれ
   かに記載の成形品。 ６７ 前記マトリックスが、ポストテンシヨンドコンク
   リートに於けるグラウトモルタル硬化体のマトリックス
   である、請求の範囲第６６項記載の成形品。 ６８ 追加の素材Ｃ（繊維、バー又はロッド）が、成形
   処理中、その幾何学的同一性を保持して成る、請求の範
   囲第６０項から第６６項までのいずれかに記載の成形品
   。 ６９ 製品が、薄肉の平面状又は波状のシート又はパネ
   ル；パイプ；チューブ；耐火内張り又は耐火内張り部材
   ；スチール、普通のコンクリート、組積造、舗装及び道
   路に付加された保護被覆のような保護被覆；ルーフイン
   グパネル又はタイルなどのルーフイング材；放射線遮蔽
   材；深水用海底構造物；容器；現場打ちオイルウェル壁
   ；又は、一般的には補強コンクリート、特別にはプレス
   トレスドコンクリートであるようなビーム、曲面板若し
   くは支柱などの構造物の工事に於ける荷重支持部材、で
   ある、請求の範囲第３７項から第６８項までのいずれか
   に記載の成形品。 ７０ マトリックス自身が繊維補強されている、請求の
   範囲６９項記載の成形品。 ７１ 補強繊維が、少なくとも４０００ｋｇ／ｃｍ＾２
   の引張強度、少なくとも７×１０＾１＾４ｋｇ／ｃｍ＾
   ２の弾性率及び最大８バーセントの破段時伸び率を有す
   るポリプロピレン繊維である、請求の範囲第７０項記載
   の成形品。 ７２ マトリックスの少なくとも１部分が粒子Ａ及びＢ
   で形成された組織の空隙に付加的固体材料を含んで成る
   、請求の範囲第３７項から第７１項までのいずれかに記
   載の成形品。 ７３ 付加的固体材料が、ポリメチルメタクリレート又
   はポリスチレンなどの有機ポリマー、低融点金属、及び
   硫黄などの無機非金属固体からなる群から選択された、
   請求の範囲第７２項記載の成形品。 ７４ 製品の外部表面に近接する少なくとも一部のマト
   リックスが、粒子Ａおよび粒子Ｂから生成した組織の空
   隙に付加的固体材料を含む、請求の範囲第７２項又は第
   ７３項に記載の成形品。 ７５ ポルトランド質の結合材及び任意に加えられた砂
   又は石などの小型形状の無機素材を含むマトリックスを
   含んで成る成形品であつて、前記成形品は、マトリック
   スが小型形状素材の最大のものが４ｍｍより大きいこと
   で定義されるようなコンクリートである場合には、直径
   １０ｃｍ及び高さ２０ｃｍの供試体について測定して、
   １３０ＭＰａ、マトリックスが付加的な小型形状素材の
   最大のものが０．１ｍｍ〜４ｍｍであることで定義され
   るようなモルタルである場合には、直径３ｃｍ及び高さ
   ６ｃｍの供試体について測定して、１５０ＭＰａ、 マトリックスが付加的な小型形状素材が０．１ｍｍより
   小さいことで定義されるペーストである場合には、直径
   １ｃｍ及び高さ２ｃｍの供試体について測定して、２０
   ０ＭＰａ、よりも大きい圧縮強度を有し、 但し、前記成形品は、少なくとも１メートルの寸法及び
   少なくとも０．１ｍ＾２の断面積を有し、そして（又は
   ）粉体圧密による成形を許容しないような複雑な形状を
   有している、請求の範囲第３７項から第４２項までのい
   ずれかに記載の成形品。