(57)【要約】【課題】応力集中による疲労を抑制することができる硬化体、硬化体用混和材、及び硬化体の製造方法を提供する。【解決手段】硬化体１００に混合される硬化体用混和材１０は、硬化体１００よりも剛性の低いカバー１２と、カバー１２により被覆され、カバー１２より剛性の高いコア１１と、を有する。カバー１２は、典型的にはエラストマ又はポリマにより形成され、コア１１は、典型的には金属により形成される。硬化体用混和材１０は、例えば金属にエラストマ又はポリマを噴霧して形成される。【選択図】図３
2018127386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化体に混合される硬化体用混和材であって、
前記硬化体よりも剛性の低いカバーと、
前記カバーにより被覆され、前記カバーより剛性の高いコアと、を有することを特徴とする
硬化体用混和材。
【請求項２】
前記硬化体はセメント硬化体であることを特徴とする
請求項１記載の硬化体用混和材。
【請求項３】
前記カバーは、エラストマ又はポリマにより形成されることを特徴とする
請求項１又は２記載の硬化体用混和材。
【請求項４】
前記コアは、金属により形成されることを特徴とする
請求項１乃至３いずれか１項記載の硬化体用混和材。
【請求項５】
前記硬化体用混和材は、金属にエラストマ又はポリマを噴霧して形成されることを特徴とする
請求項１乃至４いずれか１項記載の硬化体用混和材。
【請求項６】
組成物を硬化させてなる硬化体であって、
前記硬化体よりも剛性の低いカバーと、
前記カバーにより被覆され、前記カバーより剛性の高いコアと、を有する硬化体用混合材が前記組成物に混合されていることを特徴とする
硬化体。
【請求項７】
組成物を硬化させてなる硬化体の製造方法であって、
コアの表面にカバーを形成することにより硬化体用混和材を製造するステップと、
前記組成物に前記硬化体用混和材を混合するステップと、
前記組成物を硬化させるステップと、を有し、
前記カバーの剛性は前記コア及び前記硬化体の剛性より低いことを特徴とする
硬化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は硬化体、硬化体用混和材、及び硬化体の製造方法に関し、特に応力集中による疲労を抑制することができる硬化体、硬化体用混和材、及び硬化体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬化体の組成物、例えばモルタルやコンクリート等のセメント硬化体に用いられるセメント組成物に、種々の材料を混和することで、硬化体の強度や耐久性等を向上させる手法が提案されている。例えば、特許文献１には、砂粒を担持した繊維状の樹脂部品をセメントコンクリートと混合することで、当該樹脂部品が担持する砂粒がセメントコンクリートと相互に強く接着結合し、コンクリートの圧縮強度、曲げ強度、弾性率が高まり、破壊された時でも分離し難い性状を備え得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０３１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
硬化体の破壊が進行する原因の一つに、硬化体内部における応力集中がある。硬化体に外力が加わると硬化体内部に応力が発生する。一般に、硬化体内部における応力の分布は一様でなく、局所的に応力が増大する。これを応力集中という。応力集中は、例えば、コンクリートであれば骨材の周辺など、物体の性状や形状等が変化する箇所において生じやすい（図１）。応力集中が生じると、応力の集中箇所に亀裂が発生する。繰り返し応力により亀裂が進展すると、硬化体は疲労破壊に至ることがある。
【０００５】
図２は、疲労破壊の進行状況を示す図である。硬化体に繰り返し応力が加わると、亀裂が徐々に進行した跡であるビーチライン又はストライエーションと呼ばれる疲労破面が形成される。次に、応力集中部での滑りや引き伸ばしにより、ほとんど模様のない帯状のストレッチゾーンが形成される。そして最後に、急速に最終破壊に移行する過程で、ディンプル状の破面模様が形成される。ビーチラインやストライエーションの形成段階と比較すると、通常、ストレッチゾーンやディンプルラインの形成過程は急速に進行する。
【０００６】
特許文献１記載の構成は、このような応力集中を抑制するものではない。むしろ、セメントコンクリートとは外力に対する挙動（剛性、弾性等）の異なる砂粒や樹脂を混入することで、応力集中を招きやすく、繰り返し応力による疲労破壊を生じる要因ともなり得るという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、応力集中による疲労を抑制することができる硬化体、硬化体用混和材、及び硬化体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の形態にかかる硬化体用混和材は、硬化体に混合される硬化体用混和材であって、前記硬化体よりも剛性の低いカバーと、前記カバーにより被覆され、前記カバーより剛性の高いコアと、を有することを特徴とする。
【０００９】
他の実施の形態にかかる硬化体用混和材は、前記硬化体はセメント硬化体であることを特徴とする。
【００１０】
他の実施の形態にかかる硬化体用混和材は、前記カバーは、エラストマ又はポリマにより形成されることを特徴とする。
【００１１】
他の実施の形態にかかる硬化体用混和材は、前記コアは、金属により形成されることを特徴とする。
【００１２】
他の実施の形態にかかる硬化体用混和材は、前記硬化体用混和材は、金属によりエラストマ又はポリマを噴霧して形成されることを特徴とする。
【００１３】
他の実施の形態にかかる硬化体は、組成物を硬化させてなる硬化体であって、前記硬化体よりも剛性の低いカバーと、前記カバーにより被覆され、前記カバーより剛性の高いコアと、を有する硬化体用混合材が前記組成物に混合されていることを特徴とする。
【００１４】
他の実施の形態にかかる硬化体の製造方法は、組成物を硬化させてなる硬化体の製造方法であって、コアの表面にカバーを形成することにより硬化体用混和材を製造するステップと、前記組成物に前記硬化体用混和材を混合するステップと、前記組成物を硬化させるステップと、を有し、前記カバーの剛性は前記コア及び前記硬化体の剛性より低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、応力集中による疲労を抑制することができる硬化体、硬化体用混和材、及び硬化体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】応力集中の発生を説明する図である。
【図２】疲労破壊の進行状況を示す図である。
【図３】硬化体用混和材１０の構造を示す図である。
【図４】硬化体用混和材１０の構造を示す図である。
【図５】硬化体用混和材１０の構造を示す図である。
【図６】硬化体１００の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図３を用いて、本発明の実施の形態にかかる硬化体用混和材１０の構造について説明する。硬化体用混和材１０は、コア１１と、コア１１を被覆するカバー１２とを有する。
【００１８】
カバー１２は、硬化体、すなわち硬化体の組成物が硬化したものよりも低い剛性を有する材料で形成される。例えば、硬化体が、ヤング率２５０ＧＰａ（＝２．５×１０４Ｎ／ｍｍ２）のセメントコンクリートであるとする。この場合、カバー１２には、ヤング率が２５０ＧＰａより低い材料を用いることができる。好ましくは、カバー１２は、フッ素ゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム等の合成ゴム、天然ゴム、その他のエラストマ、又はその他のポリマ等から形成され得るが、これに限定されるものではない。また、カバー１２は上記材料により形成される弾性体であることが好ましいが、これに限定されるものでもない。
【００１９】
コア１１は、カバー１２よりも高い剛性を有する材料で形成される。例えば、カバー１２がヤング率１０ＭＰａのシリコンゴムであれば、コア１１には、ヤング率が１０ＭＰａより高い材料を用いることができる。好ましくは、アルミニウム、チタン等の金属、セラミック、ガラス、カーボン等から形成され得るが、これに限定されるものではない。また、コア１１及びカバー１２はそれぞれ必ずしも１層である必要はなく、異なる材料からなる２層以上の構造を有していても良い。
【００２０】
これらのカバー１２及びコア１１の材料は、必ずしもいずれか１種類を選択する必要はなく、２種類以上の材料を組み合わせることにより、様々な価格、加工性、耐久性、弾性等を実現することが可能である。
【００２１】
また、カバー１２は、必ずしもコア１１の全体を被覆している必要はなく、例えば図４に示すように、コア１１の外周の一部を覆うだけでも良い。あるいは、図５に示すように、コア１１に対してカバー１２が積層された構造であっても良い。
【００２２】
硬化体用混和材１０の製造方法について説明する。例えば、コア１１としてのアルミニウム片の外面周囲にフッ素ゴムを噴霧することにより、コア１１を被覆するカバー１２としてのフッ素ゴム層を形成することができる。この場合、硬化体用混和材１０は略球体状の外形となる。アルミニウムは、高剛性の金属でありながら比較的コストが低廉であるため、コア１１の材料として好適である。また、フッ素ゴムは、常温で１００年以上の長期にわたり変質しないため、カバー１２の材料として好適である。
【００２３】
次に、硬化体用混和材１０を混入した硬化体１００の製造方法について説明する。図６に示すように、硬化体１００の組成物に硬化体用混和材１０を混ぜ合わせる。硬化体の組成物とは、典型的にはモルタルやコンクリート等のセメント組成物であるが、樹脂や金属など硬化により固形材料を形成可能な物質であれば良い。
【００２４】
例えば、モルタルやコンクリート等のセメント組成物に、アルミニウム片をコア１１としフッ素ゴムをカバー１２とする硬化体用混和材１０を混合する。この混合物を硬化させることにより硬化体１００を得る。
【００２５】
硬化体１００において硬化体用混和材１０が奏する作用について説明する。硬化体１００に外力が加わると、硬化体１００内部には応力が発生する。一般に、セメント組成物等の結晶構造を有する硬化体には方向性があり、応力の伝達方向が定まりやすい。換言すれば、硬化体内部には、応力が集中し、亀裂が進行しやすい点やルートが生じる。
【００２６】
一方、硬化体用混和材１０を混入した硬化体１００では、硬化体１００に外力が加わると、硬化体１００内部に発生した応力により、硬化体用混和材１０のカバー１２の外周に荷重が加わる。カバー１２は、硬化体１００よりも剛性が小さいため、荷重を受けると中心部のコア１１方向に変形する。このような変形が複数の硬化体用混和材１０において生じることにより、硬化体１００内部に発生した応力は分散される。その結果、硬化体用混和材１０を混入しない硬化体に比べて、局所的な応力集中が抑制される。
【００２７】
硬化体用混和材１０は、カバー１２の内側に、カバー１２よりも剛性の高いコア１１を有する。そのため、カバー１２に上述のような変形が生じたとしても、コア１１の剛性により、硬化体用混和材１０の一定以上の変形が抑制される。そのため、硬化体用混和材１０を混入したとしても、硬化体１００の形状は保たれ、圧縮強度も損なわれない。
【００２８】
なお、コア１１としてアルミニウムを採用した場合、アルミニウムが硬化体１００中の水分と反応して酸化アルミナを形成し、膨張することがある。また、硬化体１００がコンクリート等である場合、コンクリート等に含まれる水分が抜けてコンクリート等が収縮することがある。このような場合においても、カバー１２の弾性により、硬化体１００内部に生じ得る応力を分散することができる。
【００２９】
本実施の形態によれば、硬化体用混和材１０を硬化体１００に混入すると、硬化体１００に外力が加わるとき、硬化体用混和材１０のカバー１２が変形し、硬化体１００の内部に発生した応力を分散させる。これにより、応力集中による疲労破壊の発生等を抑制することができる。また、硬化体用混和材１０のコア１１が一定以上の変形を抑制するので、硬化体１００の圧縮強さを維持することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。例えば、上述の実施の形態では、外力に対する挙動を示す物性値としてヤング率を例示したが、本発明にこれに限定されるものではなく、例えばずれ弾性率、体積弾性率等を用いても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１０  硬化体用混合材
１１  コア
１２  カバー
１００  硬化体
【図１】
2018127386.tif 000003
【図２】
2018127386.tif 000004
【図３】
2018127386.tif 000005
【図４】
2018127386.tif 000006
【図５】
2018127386.tif 000007
【図６】
2018127386.tif 000008