(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体を製造する配合物に、イ）長さが５．０〜３０．０ｍｍ、直径が０．０４〜０．０５ｍｍの有機質繊維、またはロ）長さが０．５〜５．０ｍｍ未満、直径が０．１〜０．２ｍｍの有機質繊維を１．０体積％を超え１０体積％以下添加したのち、混練し成形し硬化させたものであることを特徴とする耐爆裂性高強度セメント質硬化体。
【請求項２】
圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体を製造する配合物に、イ）長さが５．０〜３０．０ｍｍ、直径が０．０４〜０．０５ｍｍの有機質繊維、またはロ）長さが０．５〜５．０ｍｍ未満、直径が０．１〜０．２ｍｍの有機質繊維を１．０体積％を超え１０体積％以下添加したのち、混練し成形し硬化させたものであることを特徴とする耐爆裂性高強度セメント質硬化体の製造方法。
【請求項３】
前記有機質繊維が、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維から選ばれる１種または２種以上の混合繊維であることを特徴とする請求項２に記載の耐爆裂性高強度セメント質硬化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐爆裂性高強度セメント質硬化体及びその製造方法に関し、特に、特定量の有機質繊維を添加することによって、火災時における安全性を改良した耐爆裂性高強度セメント質硬化体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通常のコンクリ−トに比べ圧縮強度が著しく改良された高強度セメント質硬化体が開発され、様々な構造物への適用が期待されている。
しかしながら、その高強度セメント質硬化体が緻密質であるために、その周辺で火災が発生し高温状態になった場合、該硬化体内部の水が水蒸気に変化し体積が膨張しても、外部へ飛散できず蓄積されて膨張圧が高まり、ついには爆裂を起こし該硬化体自体を部分的・全体的に破壊する、という現象が生じる。
以上のように、高強度セメント質硬化体は、高強度を具備する一方で、火災安全性に対する信頼性が低い、という問題点を有していた。
【０００３】
通常のセメント質硬化体に対する火災時の爆裂防止手段として、以下のような技術が知られている。
特許第２６２０９１０号公報には、火災曝露したとき１５０〜３００℃の温度で軟化、収縮、溶融、又は分解し毛細管孔を形成できる材料として、直径０．００３〜０．３５ｍｍ、長さ５〜３５ｍｍの有機繊維（例；ポリプロピレン繊維）をコンクリ−ト１ｍ３について０．０５〜１容量％含有させ耐スポ−リング性を改良したコンクリ−ト製プレハブ部材（圧縮強度９０〜１０５Ｎ／ｍｍ２）が記載されている。
【０００４】
そのほか特開平１１−１９７３号公報には、コンクリ−ト構造物の火災時に発生する爆裂を正確に制御する方法として、水セメント比および合成繊維（爆裂防止用材料）の混入量を制御因子とし、最初に前者で調整し、それで不十分な場合に後者を原材料に添加して調整する方法であって、該合成繊維（例；ポリエチレン、ビニロン）として、長さ５〜５０ｍｍ、太さ１０〜１００μｍのものを用いる旨、が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許第２６２０９１０号公報に開示された技術は、圧縮強度が比較的低い１０５ＭＰａ以下のセメント質硬化体を対象として、その原材料に有機繊維を混入することにより、該硬化体の耐スポ−リング性を改良する点にある。
しかし、この方法では、１０５ＭＰａ以上の高強度の発現を期待して設計された原材料に該有機繊維を添加し製造された硬化体は、緻密過ぎて火災熱による毛細管孔の形成が不十分なために爆裂するという、という問題点を有していた（後記表４の比較例１および比較例４参照）。
【０００６】
また、圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体を製造する場合、水セメント比は配合設計時に決められ自由に変更できないので、前記特開平１１−１９７３号公報に開示される方法を高強度セメント質硬化体の爆裂防止手段として採用することができない。
【０００７】
一般的に、通常のコンクリ−ト・モルタル原材料に有機質繊維を配合する目的は、コンクリ−ト・モルタルの引張強度、曲げ強度等の向上を図ることにあり、圧縮強度は該有機質繊維を配合しなかった場合に比して低下するから、コンクリ−ト・モルタルの用途に応じて、いずれの特性を重視するかにより有機質繊維の配合の適否が決められている。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点、知見に鑑みなされたものであって、その目的は、圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体について、
・火災熱による爆裂性を改良（爆裂防止）すること
にあり、もって火災に対する安全性を向上させた耐爆裂性高強度セメント質硬化体およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一定の圧縮強度を発現できるセメント質硬化体中に有機質繊維の特定量を均一に分散させたことを特徴とし、これにより、
前記目的を達成することのできる耐爆裂性高強度セメント質硬化体およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
すなわち、本発明（耐爆裂性高強度セメント質硬化体）は、
「・圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体を製造する配合物に、
・イ）長さが５．０〜３０．０ｍｍ、直径が０．０４〜０．０５ｍｍの有機質繊維、または
・ロ）長さが０．５〜５．０ｍｍ未満、直径が０．１〜０．２ｍｍの有機質繊維を
・１．０体積％を超え１０体積％以下添加したのち、
・混練し成形し硬化させたものであること」（請求項１）
を要旨とする。
【００１１】
また、本発明（耐爆裂性高強度セメント質硬化体の製造方法）は、
「・圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体を製造する配合物に、
・イ）長さが５．０〜３０．０ｍｍ、直径が０．０４〜０．０５ｍｍの有機質繊維、または
・ロ）長さが０．５〜５．０ｍｍ未満、直径が０．１〜０．２ｍｍの有機質繊維を
・１．０体積％を超え１０体積％以下添加したのち、
・混練し成形し硬化させたものであること」（請求項２）
をも要旨とするものである。
【００１２】
さらに、上記本発明（耐爆裂性高強度セメント質硬化体の製造方法）は、
・有機質繊維が、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維  から選ばれる１種または２種以上の混合繊維であること（請求項３）
を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の耐爆裂性高強度セメント質硬化体は、大まかに言えば、圧縮強度が１０５ＭＰａ、特に１１０ＭＰａを超えるような高強度セメント質硬化体を製造するために予め配合設計されたセメント配合物に、有機質繊維を特定量添加して製造された硬化体であって、圧縮強度のある程度の低下を認めつつ、耐爆裂性を改良させた硬化体である。
耐爆裂性高強度セメント質硬化体は、その用途にもよるが圧縮強度が９０ＭＰａ以上発現することが望ましい。
【００１４】
耐爆裂性高強度セメント質硬化体は、有機質繊維が均一に分散されているために、火災熱によって硬化体内部に容易に毛細管孔が形成され、逐次発生する水蒸気を誘導・飛散させ膨張圧を上昇させず、また、硬化体に不規則な熱応力を生じさせないので、爆裂が発生することがない。
【００１５】
有機質繊維の割合は、配合物に対して１．０体積％を超え１０体積％以下の範囲に添加することが重要である。
１．０体積％未満の場合、該繊維量が過少なために爆裂防止効果が低下するので、逆に、１０体積％を超える場合、硬化体の圧縮強度が極端に低下するほか製造時における作業性も低下するので、いずれの場合も好ましくない。
【００１６】
有機質繊維の好ましい割合は、製造時の作業性、コストなどの観点から１．０を超え９．０体積％以下、より好ましいのは１．５〜８．０体積％、さらに好ましいのは１．５〜６．０体積％である。
なお、有機質繊維の添加は、圧縮強度の低下を伴う場合が多いので、硬化体の用途も勘案してその量を決めることが望ましい場合もある。
【００１７】
耐爆裂性を改良できるのは、高強度セメント質硬化体を製造するために配合設計された配合物に含まれる有機質繊維の割合が
（イ）ゼロの場合、
（ロ）１．０体積％以下の場合
などである。
なお、配合物中の有機質繊維の割合が１．０体積％を超える場合は、本発明が規定する全有機質繊維量が１０体積％以下の割合まで添加することは差し支えない。
【００１８】
有機質繊維は、硬化体製造時の作業性（例；成形時における打設の難易）、混練時におけるファイバーボール形成の防止、該繊維の入手のし易さなどの観点を考慮すると、繊維長さは０．５〜３０．０ｍｍが好ましい。
【００１９】
本発明では、有機質繊維の入手のし易さなどの観点から、長さが５．０〜３０．０ｍｍの範囲の繊維を用いる場合は直径が０．０４〜０．０５ｍｍのものを、長さが０．５〜５．０ｍｍ未満の繊維を用いる場合は直径が０．１〜０．２ｍｍのものを用いる。
【００２０】
有機質繊維は、火災熱（具体的には、３００℃以下の温度）を受けて分解、溶融などにより硬化体中の水蒸気が容易に流動できる大きさの毛細管孔を形成させることのできる繊維である。
そのような繊維として天然繊維、合成繊維いずれも使用でき、好ましくは合成繊維である。合成繊維は、具体的に、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維などが挙げられる。
また、有機質繊維は、２種以上の混合繊維であっても良く、爆裂防止効果の点から、ビニロン繊維および／またはポリプロピレン繊維が好ましい。
【００２１】
耐爆裂性高強度セメント質硬化体を製造するために用いる原材料（有機質繊維を除く）、および配合・混練・成形・養生の各方法は、従来の高強度セメント質硬化体を製造する場合と同じであり、それらについて限定するものではない。
【００２２】
【実施例】
（実施例１〜１６、比較例１〜４）
以下、実施例により本発明を説明する。
１．使用材料
以下に示す材料を使用した。
0003679039.tif 000002
【００２３】
２．混練物の製造
表１、表２および表３に示す原材料を使用した配合物（配合番号Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０）を二軸練りミキサ−に投入し混練して、モルタルおよびコンクリ−トの各混練物を製造した。なお、表中、Ｎｏ．１〜１６はモルタル混練物、Ｎｏ．１７〜２０はコンクリ−ト混練物である。
【００２４】
【表１】
0003679039.tif 000003
【００２５】
【表２】
0003679039.tif 000004
【００２６】
【表３】
0003679039.tif 000005
【００２７】
得られた各混練物およびその硬化体について、下記の特性を測定し、結果を表４に列記した。
１）モルタル（Ｎｏ．１〜１６）
・フロ−値：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法、１１．フロ−試験」に規定された方法に準じて測定した（ただし、１５回行うべき落下運動については、操作しなかった）。
・圧縮強度：有機質繊維を添加した場合および無添加の場合のそれぞれのモルタル混練物をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生し、得た各硬化体の圧縮強度（３本の平均値）を測定した。
・爆裂：全てのモルタル混練物をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生して得た硬化体を電気炉（３０ｋＷ）に挿入し１時間で１０００℃まで昇温させ冷却させたのち、爆裂の有無を観察した。
【００２８】
２）コンクリ−ト（Ｎｏ．１７〜２０）
・スランプ：ＪＩＳ  Ａ  １１０１「コンクリ−トのスランプ試験方法」に準じて測定した。
・圧縮強度：有機質繊維を添加した場合及び無添加の場合のそれぞれのコンクリ−ト混練物をφ１０×２０ｃｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生し、得た各硬化体の圧縮強度（３本の平均値）を測定した。
・爆裂：全てのコンクリ−ト混練物をφ１０×２０ｃｍの型枠に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生して得た硬化体を電気炉（３０ｋＷ）に挿入し１時間で１０００℃まで昇温させ冷却させたのち、爆裂の有無を観察した。
【００２９】
【表４】
0003679039.tif 000006
【００３０】
表４より、
１）実施例１〜１６から、圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体製造用原材料に、有機質繊維を規定量添加し製造したモルタル・コンクリ−ト硬化体は、爆裂の形跡が観察されず、目的を達成できることが判明した。
【００３１】
２）比較例１、３および４から、有機質繊維が無添加の場合および有機質繊維を０．７体積％添加した場合のモルタル・コンクリ−ト硬化体は、爆裂が認められた。
また、比較例２から、有機質繊維の添加量が過多の場合は、爆裂は起こらなかったものの、混練物の流動性および圧縮強度とが急激に低下し、好ましい配合でないことが確認された。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明の耐爆裂性高強度セメント質硬化体は、高強度セメント質硬化体製造用原材料の配合物に、有機質繊維を１．０体積％を超え１０体積％（外割）以下添加してなる硬化体およびその製造方法を特徴とし、これにより、
高強度セメント質硬化体の耐爆裂性の向上（爆裂防止）という効果を奏し、もって、火災に対する安全性の実を上げることができる。