WO2006123632A1

WO2006123632A1 - 繊維補強された軽量セメント系硬化体

Info

Publication number: WO2006123632A1
Application number: PCT/JP2006/309700
Authority: WO
Inventors: Atsuhisa Ogawa; Hideki Hoshiro; Motoyoshi Yamamoto; Keitetsu Rokugo
Original assignee: Kuraray Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JP2006321664A

Abstract

　セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が５０～５００体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が０．４～１．５ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする繊維補強された軽量セメント系硬化体であり、高度の靭性と耐久性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体を提供する。

Description

明細書

繊維補強された軽量セメント系硬化体

技術分野

[0001] 本発明は、繊維補強された軽量セメント系硬化体に関し、詳しくは、高度の靭性と耐久性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体に関する。

背景技術

[0002] 近年、建築'土木建造物に対する耐久性、信頼性向上の要求が高まり、この要求に対して、短繊維補強コンクリート等をはじめとする高靭性セメント系複合材料が提案、実用化されている（非特許文献 1参照)。この高靭性セメント系複合材料は、マトリクス中に均一に分散された短繊維が、部材へ力かる応力を分散させることによって、発生するひび割れを、微細でかつ多数に分散することができ、部材の寿命を延ばすことができる。また、その高い靭性から、地震等の大変形を受けるような環境下でもせん断補強筋等の構造鉄筋の降伏を抑制することができ、部材の薄肉化等の軽量ィ匕を図ることができる。し力しながら、従来のコンクリートと密度は同等であることから、著しい軽量ィ匕を図るには限界があった。

[0003] そこで、セメント系材料に対して膨張頁岩等を原料とする軽量骨材、シラスバルーン、発泡スチロールなどを単独、あるいは組み合わせて配合した軽量コンクリート、軽量モルタルが実用化されており、これを繊維補強することで軽量ィ匕による割れ、欠け等の脆性的な課題を解決することが提案されて、る。

これら軽量骨材を用いた軽量セメント系材料を製造する際に、多孔質の軽量骨材は水を多量に吸着するため、練り水の管理や骨材表面を湿潤状態に保つ等の工程管理が非常に煩雑であると、う問題がある。またこれら骨材自身の密度を下回る複合材を得ることができないため、軽量ィ匕には限界があった。

[0004] 特許文献 1には、粉末状の珪酸質原料、石灰質原料及びセメントを主原料とし、これらにパラ系ァラミド短繊維を混入させてなる、繊維補強した軽量気泡コンクリート (A LC)が開示されている。し力しながらパラ系ァラミド繊維は圧縮による座屈が生じやす、ために強度の向上が十分に達成されず、また繊維材料が高価であるために AL cの製造コストが高くならざるを得な力つた。

[0005] また、特許文献 2には、補強筋を有する ALCを型枠で成型する際の補強筋上部の気泡を除去する装置が開示されている。この装置は、 ALC製造時の気泡除去を効果的に行おうとするものであるが、現場管理が容易でなぐ実質的には二次製品の製造において適用される装置である。また、材料内部で発泡生成した気泡が成型体の上部へ移行し、相互に結合して大きくなり、得られる ALC製品の割れや欠けの原因となることがあった。このために、さらに脱泡装置を用いて大きな気泡を除去する必要がある等の問題があった。

[0006] さらに、軽量コンクリート等は多孔質な材料であることから環境、特に水分によるその性質の変化が生じる。一般的にコンクリートへの微細な気泡の混入は凍結融解の繰り返しによる損傷を緩和するが、軽量骨材を用いる軽量コンクリート等にては連行気泡よりも骨材中の空隙が多ぐ凍結融解特性の向上には必ずしも結びつかない場合があった。

[0007] 特許文献 1 :特開平 11 180757号公報

特許文献 2：特開平 7— 241827号公報

非特許文献 1 :日本コンクリート工学年次論文集、第 23卷、第 1号、 2001年、第 73— 78頁

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 本発明は、上記の問題を解消した、高度の靭性と耐久性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明者らは、前記課題を解決するために、繊維が配合されたセメント系複合材料に混入される気泡に着目して鋭意検討した結果、予め調製した気泡をセメント系複合材料に特定量混入した後、硬化させることによって、前記課題を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は、セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が 50〜500体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が 0. 4〜1. 5g/cm³であることを特徴とする繊維補強された軽量セメント系硬化体を提供する。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、高度の靭性と耐久性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体が提供できる。この軽量セメント系硬化体は、均一で高靭性な特性を有するため、引張又は曲げ等の負荷に対しても優れた耐性を有する。

従来の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、その軽量ィ匕に起因して強度が小さぐ直ぐに局所ィ匕した単純なひび割れが発生して耐カを失い、構造体の破壊へ繋力 Sり易力つた。これに対して、本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、軽量であるが、引張又は曲げ応力に対して、多数の微細なひび割れが分散して発生することになり、破壊の局所ィ匕を遅らせ、初期のひび割れ発生後も応力が上昇する、いわゆる歪硬化挙動を発揮する。このため、土木建築建造物及びその補修用途に有用である。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]凍結融解耐久性試験による相対動弾性係数の変化を示す図である。

[図 2]凍結融解耐久性試験による試験体の質量変化率の変化を示す図である。

[図 3]実施例 3のセメント系硬化体に対する凍結融解耐久性試験（300サイクル終了後)の表面の損傷状態を示す写真である。

[図 4]比較例 1のセメント系硬化体に対する凍結融解耐久性試験（ 150サイクル終了後)の表面の損傷状態を示す写真である。

[図 5]比較例 2のセメント系硬化体に対する凍結融解耐久性試験（300サイクル終了後)の表面の損傷状態を示す写真である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が 50〜

500体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が 0. 4〜1. 5g/cm³ であることを特徴とする。

[0013] 本発明で用いられるセメント系材料としては、セメント、セメントに細骨材等を配合したモルタル材料、セメントに細骨材及び粗骨材等を配合したコンクリート材料等が挙げられる。

セメントとしては、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアツシュセメント、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント等の水硬性セメント又は石膏、石灰等の気硬性セメント等が挙げられる。これらの中では、普通ポルトランドセメント、高炉セメント等の水硬性セメントが好ましい。

細骨材としては、川砂、海砂、山砂、珪砂、砕砂、ガラス砂、鉄砂、シリカフューム、フライアッシュ、シラスバルーン、その他の人工砂等が挙げられ、粗骨材としては、レキ、砂利、膨張頁岩等の砕石、スラグ、発泡スチロールビーズ等の人工軽量骨材等が挙げられる。

本発明で用いられる繊維としては、耐アルカリガラス繊維、カーボン繊維、ステンレス繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、セルロース系繊維等の再生繊維又は合成樹脂繊維等の有機繊維が挙げられる。これらの中では、軽量化の観点から、有機繊維、特に合成樹脂繊維が好ましい。

合成樹脂繊維としては、ポリオレフイン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、ァラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリウレタン繊維等が挙げられる。これらの中では、耐アルカリ性、機械的強度、入手容易性、材料コスト抑制の観点から、ポリオレフイン繊維及びポリビュルアルコール繊維が好ましい。

ポリオレフイン繊維としては、ポリエチレン繊維及び Z又はポリプロピレン繊維が特に好ましい。ポリエチレン繊維としては、低密度〜高密度のエチレン単独重合体、プロピレン等のひーォレフィンとエチレンとの共重合体、又はそれらの混合物からなる繊維が挙げられる。また、ポリプロピレン榭脂としては、プロピレン単独重合体、ェチレン等の _α—ォレフインとプロピレンのブロック共重合体又はランダム共重合体等のプロピレン共重合体、又はそれらの混合物力なる繊維が挙げられる。これらの中では、繊維強度として、ポリエチレンに関しては、引張破断強度が 1000〜3000NZm ポリプロピレンに関しては、引張破断強度が 400〜1500N/mm²のものが好ましい。 [0015] 本発明において好適に用いられるポリオレフイン繊維は、繊維径カ〜200 μ m、繊維長が 10〜20mm及びアスペクト比が 70〜2000、特に 100〜1500であること力好ましい。

アスペクト比が 70未満では、ポリオレフイン自体が非極性材料であることから、セメントとの付着性が不十分となり、硬化後のセメント系複合材料のひび割れ部位における応力伝達が十分になされず、繊維が引き抜けやすぐ所望する靭性が得られないおそれがあるので好ましくな!/、。

アスペクト比が 2000を超えると、繊維同士が絡まりやすくなつて均一な分散が困難になり、繊維添加量に対応した補強効果が得られないおそれがある。さらに、繊維同士の絡まりによって生じる繊維塊力硬化後のセメント系複合材料の割れや欠けの起点となり、局所的な応力集中によって、見力 4ナ上の靭性を発揮することができないおそれがあるので好ましくな!/、。

ポリオレフイン繊維の繊維径及び繊維長は、所望のアスペクト比に応じて適宜決定することができるが、繊維径が 4 m未満では均一な分散が困難となり、 200 mを超えると、セメント系複合材料中の単位体積当たりの本数が少なくなるために、補強効果が発揮されに《なるおそれがあるので好ましくない。また、繊維長が 10mm未満ではセメントとの付着性が不十分となり、補強効果が十分に発揮されないおそれがあり、 20mmを超えると均一な分散が困難になるおそれがあるので好ましくない。

[0016] また、本発明において好適に用いられるポリビュルアルコール繊維は、繊維径が 1 O^lOO ^ m,繊維長力 S5〜20mm及びアスペクト it力 40〜： LOOO、特に 60〜500 であることが好ましい。

これらの中では、繊維強度として、引張破断強度が 600〜2000NZmm²のものが好ましい。ポリビニルアルコール繊維は、セメント系材料との付着力が他の有機繊維と比較して高いが、アスペクト比が 40未満では付着力が不十分となり、硬化後のセメント系複合材料に所望する靭性を与えることが困難になるおそれがある。

また、アスペクト比が 1000を超えると、繊維同士の絡まりが生じやすくなること及び付着力が強くなり過ぎるために、硬化後のセメント系複合材料のひび割れによる開口変位に対する繊維の追従が不足し、繊維の破断が生じやすくなるおそれがあるので好ましくない。

繊維径及び繊維長に関しては、前記のポリオレフイン繊維と同様に所望のァスぺクト比に応じて適宜決定することができるが、繊維径が 10 m未満では均一な分散が困難となり、 100 mを超えると、セメント系複合材料中の単位体積当たりの本数が少なくなるために、補強効果が発揮されに《なるおそれがあるので好ましくない。また、繊維長が 5mm未満ではセメントとの付着性が不十分となり、補強効果が十分に発揮されないおそれがあり、 20mmを超えると均一な分散が困難になるおそれがあるので好ましくない。

[0017] 上記の繊維は、それぞれ単独で又は 2種以上を併用して配合することができる。

2種以上を併用するときは、前記繊維の種類、繊維径、繊維長又はアスペクト比のいずれかが異なる繊維を用いることが好ましい。例えば、同一種の繊維であって、その繊維径、繊維長又はアスペクト比が異なる繊維を用いる場合と、異種の繊維であつて、その繊維径、繊維長又はアスペクト比が同一又は異なる繊維を用いる場合が挙げられる。より具体的には、繊維径の異なる 2種のポリエチレン繊維であってもよぐポリエチレン繊維とポリビュルアルコール繊維の 2種であってもよい。

セメント系複合材料に配合される繊維の配合量は、 0. 2〜5. 0体積⁰ /₀、特に 0. 3 〜3. 5体積％であることが好ましい。 0. 2体積％未満では、硬化後のセメント系複合材料において、繊維補強による靭性向上効果が十分に発揮されないおそれがあり、 5. 0体積％を超えると、配合時の均一な分散が困難になるおそれがあるので好ましくない。

[0018] 一般的に、補強繊維を同じ体積比で配合する場合、繊維径の小さい繊維は、単位体積当たりの繊維本数が増えることによって、視認できる程度のひび割れに至る前段階の微細なひび割れを架橋することができる力ひび割れ幅の拡大には追従することができない。一方、繊維径の大きい繊維は、微細なひび割れをくまなく架橋することはできないが、繊維長の絶対値を大きくできることから、ひび割れ幅の拡大に追従することができるため、見かけ上、大きな変形に耐えるセメント系硬化体を形成することができる。

ポリオレフイン繊維は、繊維表面が疎水性で、かつ破断伸度が大きいことから、ひび割れ開口変位に追従しやすぐひび割れ幅が大幅に拡大したとしても、セメント系硬化体を連結させる機能を有するものとなる。また、ポリビュルアルコール繊維は、繊維表面が親水性で、かつ繊維弾性率が高いため、ひび割れの拡大を抑制する機能を有する。したがって、このように機能が異なる繊維を併用することによって、異なつた補強性能を複合して発揮させることが可能となる。

[0019] セメント系複合材料には、前記のセメント系材料、繊維等の外に、所望により、膨張剤、空気連行剤 (AE剤）、減水剤、増粘剤、撥水剤等の混和剤を、それぞれ単独で又は 2種以上を併用して用いることができる。

膨張剤は、セメント系複合材料に膨張性を付与するものであり、例えば、日本シー力株式会社製の商品名： P— 1や太平洋セメント株式会社製の商品名：ェキスパン等が挙げられる。

AE剤は、空気泡の分散性を向上させるものであり、例えば、天然榭脂、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンエーテル等が挙げられる。

減水剤は、流動性を確保するためのものであり、リグ-ンスルホン酸塩、多価アルコールのスルホン酸塩、アルキルァリルスルホン酸塩等が挙げられる。

増粘剤は、粘度を調整し、分離抵抗性を向上させるためのものであり、一般に水溶性高分子と呼ばれている、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、グァーガム、ポリビュルアルコール、ポリアクリル酸及びそのナトリウム塩やカリウム塩、及びポリエチレンオキサイド等が挙げられる。

撥水剤は、固まったセメント系複合材料への吸水を防止するものであり、成形体に塗布したり、配合水の一部として用いることもできる。

[0020] 本発明によるセメント系硬化体は、セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、水、及び所望により配合される混和剤等を練り混ぜしてセメント系複合材料を調製し、これを成形し、養生して硬化させ、密度を 0. 4〜1. 5gZcm³とすることにより得ることができる。

各成分の練り混ぜ方法及びその手順に特別な制限はないが、セメント系複合材料 (スラリー）に気泡を混入する前段階で、均一かつ十分に練り混ぜできる方法が好ましい。例えば、強制二軸ミキサー、パン型ミキサー等の工業的に利用できる一般的なミキサーや、ォムニミキサー、ホバートミキサー等の高せん断ミキサー等を用いて練り混ぜすることができる。

練り混ぜ条件は特に制限はなぐまた 1回当たりの混合量によっても異なるが、一般的には、常温、常圧下で、セメント系材料の練り混ぜを 0. 5〜2分間、繊維を投入後の練り混ぜを 0. 5〜2分間行うことが適当である。繊維は、長時間練り混ぜると絡まりやすいため、セメント系材料、混和剤等の練り混ぜ、気泡を混入した後に配合し、練り混ぜすることが好ましい。

[0021] セメント系複合材料 (スラリー）に気泡を混入する方法としては、プレフォーム法とミキシング法とがあるが、本発明ではプレフオーム法を用いる。プレフォーム法は、予めミキサーでセメント系複合材料 (スラリー）を調整し、これとは別に発泡装置を用いて水と起泡剤を混合した液を、発泡手段を内蔵した発泡ノズルに通して空気と混合することによってムース状の緻密な泡（これを単に「気泡」と!、う）を調製する。この気泡を、軽量容器、ホース等を用いてミキサー内のスラリー中に注入して練り混ぜする方法である。

本発明において用いる起泡剤に特に制限はなぐ一般的な界面活性剤系又は蛋白質系等の市販のものを使用することができる。好適例としては、アルキルサルフエート系化合物やべタイン系化合物などが挙げられる。さらに、発生した気泡を安定ィ匕させるために、気泡安定剤を添加することもできる。気泡安定剤としてはセルロースェ一テル系化合物、ゥエランガム等のガム系化合物、アルギン酸塩類等の増粘土作用のある水溶性の化合物が挙げられ、その添加量は作業方法、発泡性などを考慮して適宜決定することができる。

気泡の調製に特別な制限はないが、例えば、発泡ノズルとしては、円筒体の内部に、スチールウール、ガラスビーズ、セラミック粒子等の充填物からなる発泡手段を詰め、円筒体の両端を金網等のメッシュ板で押さえた構造を有するものを使用することができる。水、起泡剤、空気の混合物をこの円筒体内に圧入すると、この混合物は円筒体内部の充填物の間隙を通過する間に空気が細かい泡となり、ノズル先端力均一な独立気泡として押し出すことができる。

[0022] 気泡を導入する際、セメント系複合材料と気泡の比重の差が大き、ので、セメント系複合材料と気泡との混合が十分行なうことができるミキサーを用いるのが望ましぐォムニミキサー、グラウトミキサー、ホバートミキサー等の高せん断ミキサーが好適である。しかし、気泡の導入方法を工夫すれば、強制二軸ミキサー、パン型ミキサー等のェ業的に使用できる一般的なミキサーも使用可能である。これらのミキサーを用いて、通常 10〜500rpmの撹拌速度で 1〜10分間程度練り混ぜして、均一な気泡を含むスラリーを得ることができる。

このようにしてセメント系複合材料 (スラリー）中に気泡を混入する力その気泡の混入率は 50〜500体積％であり、好ましくは 60〜： LOO体積％である。

[0023] 上記で得られた気泡含有セメント系複合材料 (スラリー）は、流動性が良好であるので、湿式抄造成形法、押出成形、注型成形法などの方法により、容易に所定形状に成形することができる。

成形後の硬化処理は、自然養生、湿布養生、水中養生、蒸気養生等の一般的な方法で行うことができる。養生の条件に特に制限はないが、通常、湿布養生、水中養生の場合は、 10〜30°Cで 10〜30日、蒸気養生の場合は、 40〜100°Cで 2〜24時間保持する。

その後、気中環境下に放置して養生 *乾燥させるか、又は熱風乾燥機等を用いて、 80〜110でで10〜30時間程度乾燥させることにょり、所望のセメント系硬化体を得ることがでさる。

本発明の繊維補強セメント系硬化体の密度は、 0. 4〜1. 5gZcm³であり、好ましくは 0. 4〜1. Og/cm³、さらに好ましくは 0. 45〜0. 80g/cm³である。この密度は、セメント系複合材料に混入される気泡の混入率によって適宜調整することができる。

[0024] 従来の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、圧縮には強いが、その軽量化に起因して引張又は曲げには弱いため、引張又は曲げ応力を受けると、直ぐに局所化した単純なひび割れが発生し、これが肥大すると、耐カを失って構造体の破壊へと繋がり易かったため、その用途が限定されていた。

これに対して、本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、軽量であるが高度の靭性を有し、施工性も優れている。特に引張又は曲げ応力に対して、多数の微細なひび割れが分散して発生することになり、破壊の局所ィ匕を遅らせ、初期のひび割れ発生後も応力が上昇する、いわゆる歪硬化挙動を発揮する。すなわち、初期のひび割れ発生時の変位に対して数倍以上の変位を受けた場合においても耐カを喪失せず、初期のひび割れ発生までの破壊エネルギーに対して、終局の破壊に至るまでの破壊エネルギーが数十倍以上となるような特性を有する。また、ひび割れが微細であるため、水等の腐食成分の浸透を防ぐことができる。

このため、本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、新設の土木建築建造物のみならず、既設構造部材の補修用途にも有用である。

実施例

[0025] 以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する力これら実施例によって、本発明はなんら限定されるものではない。

なお、実施例及び比較例における物性の測定方法及び評価方法は、以下のとおりである。

[0026] [繊維のアスペクト比]

予め、温度 20°C、相対湿度 65%の雰囲気下で、 24時間、繊維を放置した後に、 2 0本の短繊維について、直径 (D)及び長さ (L)を顕微鏡観察によって実測し、それぞれの平均値（平均直径 Da及び平均長さ La)を求め、 Laを Daで除した値を、ァスぺクト比とした。なお、異型断面の繊維においては、顕微鏡観察により断面積を測定し、同じ断面積となる真円の直径をもって繊維系とした。

[モノレタノレフロー値 (mm) ]

JIS R— 5201に準拠して、 15打における練り上がり直後のモルタルフロー値を測し 7こ。

[セメント系複合材料中の気泡の混入率 (体積％)]

セメント系複合材料 lm³における各成分 (水を含む）の質量 (kg)をそれぞれの密度 (kg/m³)で除した値の総和を、気泡を混入しな!、場合の繊維補強セメント系複合材料の単位体積 (V： m³)とし、（1— V ) X 100で表される数値を、気泡の混入率とした

0 0

[0027] [セメント系硬化体の密度 (gZcm³) ]

縦 10cm、横 10cm、高さ 40cmの繊維補強セメント系複合材料を脱型後、 20°Cの環境下で、材齢 21日まで湿布養生した後、 100°Cの熱風乾燥機で 24時間乾燥した。得られた成形体の寸法と質量を実測し、質量を実体積で除した値を密度とした。

[セメント系硬化体の曲げ破壊試験]

得られた繊維補強セメント系硬化体を用い、 JCI— SF4に準拠して、 3等分点曲げ試験を実施した。

曲げ破壊挙動に関し、曲げたわみに対する荷重をプロットして荷重たわみ曲線を得た。硬化体の初期ひび割れ荷重とそのときのたわみ、及び最大荷重とそのときのたわみをそれぞれ測定した。

[セメント系硬化体の圧縮破壊試験]

直径 5cm、長さ 10cmの円柱状の繊維補強セメント系複合材料を脱型後、 20°Cの環境下で、材齢 21日まで湿布養生した後、 100°Cの熱風乾燥機で 24時間乾燥した。得られた成形体を用い、 JIS— R5201に準拠して、圧縮破壊試験を実施した。

[セメント系硬化体の凍結融解耐久性試験]

JIS A 1148 (コンクリートの凍結融解試験方法）の A法に従い、縦 10cm、横 10c m、高さ 40cmの繊維補強セメント系複合材料を脱型後、 20°Cの環境下で材齢 28日まで湿布養生した後、マルイ (株)社製凍結融解試験機の試験槽中に設置し、最大 3 00サイクルまで水中凍結—水中融解 (A法)の繰り返しを実施した。 30サイクルごとに試験片を取り出し、状態の目視観察にて表面の損傷、欠け、割れを観察、記録し、また動弾性係数と試験体の質量を測定してその変化を追跡した。 V、ずれも 3本づっ試験体を作成して相対動弾性係数及び質量変化を記録し、それぞれの試験水準での 3本の平均値について、試験前の動弾性係数に対する相対動弾性係数変化を図 1に、質量変化率を図 2に示す。また、表面の損傷状態を示す写真を図 3〜5に示す実施例 1〜6及び比較例 1〜6

20L容量のホバートミキサーを用いて、普通ポルトランドセメント、珪砂 7号 (細骨材 )を 30秒間ドライ混合した後、水、減水剤（ポリカルボン酸エーテル系）を添加し、 60 秒間練り混ぜしてセメント系複合材料 (スラリー)を調製した。

スチールウールを詰めた円筒体を内蔵した発泡ノズルに、水と市販のアルキルサルフェート系化合物（起泡剤）の混合物を通過させて空気と混合し、ムース状の緻密な気泡（プレフオーム）を調製した。得られた気泡をポリビーカーにて計量し、これを前記スラリーに所定量投入して混入し、気泡を含むスラリーを調製した。その後、繊維を所定量投入して 60秒間練り混ぜを行ヽ、繊維を含むセメント系複合材料 (スラリ一)を製造した。

得られたスラリーを所定の型枠へ流し込んでラップで覆い、 20°Cの環境下にて 3日間の初期養生を行った後に脱型し、その後さらに 20°Cの環境下にて湿布養生を実施して、セメント系硬化体を得た。

表 1及び 2に、各例における配合割合、物性の測定結果及び評価結果を示す。また、凍結融解耐久性試験結果を図 1及び図 2に示す。さらに、凍結融解耐久性試験後の試験体表面の写真を図 3 (実施例 3： 300サイクル終了後）、図 4 (比較例 1： 150 サイクル終了後）、図 5 (比較例 2 : 300サイクル終了後）に示す。

[0029] なお、表 1における繊維は、以下のとおりである。

PE :ポリエチレン繊維（引張破断強度： 2600NZmm²、 Da: 0. 012mm, La : 12m m、アスペクト比： 1000)

PP :ポリプロピレン繊維（引張破断強度： 550NZmm²、真円換算 Da : 0. lmm、 L a : 12mm,アスペクト比： 113)

PVA— 1 :ポリビュルアルコール繊維（引張破断強度： 1600NZmm²、 Da: 0. 04 mm、 La： 12mm、アスペクト比： 300)

PVA—2 :ポリビュルアルコール繊維（引張破断強度： 1100NZmm²、 Da: 0. 2m m、 La： 6mm、アスペクト比： 30)

[0030] [表 1] 表 1

表 2において、比較例 1及び 2の繊維を含有しない硬化体は、曲げ破壊時において初期ひび割れ後に応力低下する脆性な挙動を示す。これに対して、実施例 1 6の硬化体は、初期ひび割れ後に、初期ひび割れ時の応力と同等以上の応力を示し、かつ初期ひび割れ時の変位の数倍〜数十倍の大きな変位を受けても破壊しない、非常に靭性の高い硬化体であることが分かる。

また、図 1に示すように、比較例 1の気泡なしプレーンモルタルでは 120サイクルにて動弾性係数が著しく低下し、図 4の写真に示すように表面の大きな損傷が見られ、比較例 2の気泡入りモルタルでは動弾性係数が低下し、図 5の写真に見られるように表面の損傷が生じている。これに対し、実施例 3の気泡 Z補強繊維入りモルタルでは動弾性係数の低下もほとんどなぐ図 3の写真に示すように表面の損傷も全く見られな、、非常に耐久性の高、硬化体であることがわかる。

このように、セメント系複合材料に、予め調製された気泡を混入することにより、微細な気泡を均一に含有させることができ、この気泡を含有したセメント系複合材料を硬化させること〖こよって、高度の靭性を有し、高い耐久性を有する繊維補強された軽量セメント系硬化体 (軽量モルタル）とすることができる。これと同様にして、細骨材及び粗骨材を配合した繊維補強軽量コンクリートを得ることができる。

産業上の利用可能性

本発明の繊維補強された軽量セメント系硬化体は、高度の靭性と耐久性を有し、施ェ性も優れている。このため、例えば、軟弱地盤を補強するための補強土、埋め戻し材、地下構造やトンネル等における壁材ゃ覆工材を施工する際の充填材、橋桁や橋梁床版等の橋梁上部構造用部材として極めて有用であり、既設構造部材の補修用途にち適用することがでさる。

Claims

請求の範囲

[1] セメント系材料、繊維、予め調製された気泡、及び水を含むセメント系複合材料であって、該気泡の混入率が 50〜500体積％であるセメント系複合材料を硬化させてなり、密度が 0. 4〜1. 5g/cm³であることを特徴とする繊維補強された軽量セメント系硬化体。

[2] 繊維が合成樹脂繊維である請求項 1に記載の軽量セメント系硬化体。

[3] 繊維が、ポリオレフイン繊維及び Z又はポリビニルアルコール繊維である請求項 1 に記載の軽量セメント系硬化体。

[4] ポリオレフイン繊維力ポリエチレン繊維及び Z又はポリプロピレン繊維である請求項 2に記載の軽量セメント系硬化体。

[5] 繊維が、繊維径 4〜200 μ m、繊維長 10〜20mm及びアスペクト比 70〜2000のポリオレフイン繊維である請求項 1に記載の軽量セメント系硬化体。

[6] 繊維が、繊維径 10〜： LOO μ m、繊維長 5〜20mm及びアスペクト比 40〜： L000のポリビニルアルコール繊維である請求項 1に記載の軽量セメント系硬化体。

[7] 繊維径、繊維長又はアスペクト比のいずれかが異なる少なくとも 2種の繊維が配合されてなる請求項 1に記載の軽量セメント系硬化体。

[8] 繊維の配合量が 0. 2〜5. 0体積％である請求項 1に記載の軽量セメント系硬化体

[9] 予め調製された気泡が、ムース状の気泡である請求項 1に記載の軽量セメント系硬化体。