(57)【要約】  本発明は、１００重量部の結合剤、粒度分布が１２０〜３０００μｍである２５０〜８００重量部の鋼基材ショット、１０〜１５重量部の非圧縮ケイ素蒸気および超可塑剤の高減水剤を水と混合することにより作製される、複合材料に関する。水の重量と水硬性結合剤の重量との比率は０．１６〜０．２５である。本複合材料は、Ｃ．Ｎ．Ｒプロトコルで測定すると０．１５〜１．０である、高い耐摩耗性指数（Ｉ）を示し、ショットのＤ１０粒度値が水硬性結合剤のＤ９０粒度値より少なくとも８倍大きい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐水硬性結合剤の総重量に対して少なくとも５重量％未満のアルミン酸三カルシウム含有率を有するセメントにより形成されている水硬性結合剤、
‐１２０〜３０００μｍの粒度分布を有する鋼基材ショット、
‐２μｍ以下の粒度を有する非高密度化シリカフューム、および
‐高減水超可塑剤
を含んでなる組成物を水と混合し、水の重量と水硬性結合剤の重量との比率が０．１６〜０．２５であることにより得られる複合材料であって、
Ｃ．Ｎ．Ｒプロトコルによる測定で０．１５〜１．０の摩耗指数（Ｉ）を有する複合材料を得られるように、１００重量部の水硬性結合剤当たり、２５０〜８００重量部のショットおよび１０〜１５重量部のシリカフュームを該組成物が含んでなり、ショットのＤ１０粒度の値が水硬性結合剤のＤ９０粒度の値より少なくとも８倍大きいことで特徴付けられる複合材料。
【請求項２】
複合材料の摩耗指数（Ｉ）が０．１５〜０．４５である、請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
水の重量と水硬性結合剤の重量との比率が０．２０〜０．２５である、請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項４】
組成物が、１００重量部の水硬性結合剤当たり、３５０〜５５０重量部のショットを含んでなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項５】
ショットが、少なくとも：
‐０．０〜３．５％の炭素
‐０．０〜２％のケイ素
‐０．０〜２％のマンガン
‐０．０〜２０％のクロム
‐０．０〜１０％のニッケル
も含んでなる鉄基材合金により形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項６】
ショットが、少なくとも：
‐０．０〜１．２％の炭素
‐０．０〜１．２％のケイ素
‐０．０〜１．２％のマンガン
‐０．０〜１．２％のクロム
‐０．０〜０．３％のニッケル
も含んでなる鉄基材合金により形成されている、請求項５に記載の複合材料。
【請求項７】
鋼基材ショットが５００〜１２００μｍの粒度分布を有している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項８】
ショットが丸型である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項９】
ショットが角型である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項１０】
組成物が、粒度分布で異なる、少なくとも２タイプのショットの混合物を含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項１１】
組成物が、硬化後に複合材料の気孔率を減少させるための消泡剤を含んでなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項１２】
複合材料の密度が、４０００〜６０００ｋｇ／ｃｍ３、好ましくは４５００〜５２００ｋｇ／ｃｍ３である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の複合材料。
【請求項１３】
水、高減水超可塑剤、シリカフューム、セメントおよび鋼基材ショットを連続的に混合することでフレッシュな混合物を形成し、次いで該混合物が硬化前に成形される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載された複合材料の製造方法。
【請求項１４】
スラリーを形成するために、高乱流ミキサーに水、高減水超可塑剤、シリカフュームおよびセメントを入れて予め混合し、次いで鋼ショットがミキサー中のスラリーに配合されることで、フレッシュな混合物が形成される、請求項１３に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１５】
スラリーの作業性を調整するために、スラリーが形成された際に、少量の水がミキサーに加えられる、請求項１４に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１６】
硬化後に、耐摩耗性コーティング、シールディングまたは製造保護エレメントを得られるように、フレッシュな混合物が成形される、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１７】
成形が、フレッシュな混合物の成型により行われる、請求項１６に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１８】
成形が、フレッシュな混合物の射出により行われる、請求項１６に記載の複合材料の製造方法。
【請求項１９】
成形が、フレッシュな混合物のチキソフォーミングにより行われる、請求項１６に記載の複合材料の製造方法。
【請求項２０】
成形が、フレッシュな混合物の押出により行われる、請求項１６に記載の複合材料の製造方法。
【請求項２１】
成形が、フレッシュな混合物のその場の投出により行われる、請求項１６に記載の複合材料の製造方法。
【請求項２２】
フレッシュな混合物が成形された後で、それが熱処理をうける、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の複合材料の製造方法。
【請求項２３】
得られた耐摩耗性コーティング、シールディングまたは製造保護エレメントが機械にかけられる、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は：
‐水硬性結合剤の総重量に対して少なくとも５重量％未満のアルミン酸三カルシウム含有率を有するセメントにより形成されている水硬性結合剤
‐１２０〜３０００μｍの粒度分布を有する鋼基材ショット
‐２μｍ以下の粒度を有する非高密度化シリカフューム
‐高減水超可塑剤
を含んでなる組成物を水と混合し、水の重量と水硬性結合剤の重量との比率が０．１６〜０．２５であることにより得られる複合材料に関する。
【０００２】
本発明は、このような複合材料の製造方法にも関する。
【技術水準】
【０００３】
特に工業用途で、ある部分を摩耗から保護するために、通常非常に高い機械的性能を呈することで厚さを抑えられる、高硬度の特殊鋼または鉱石製のエレメントを用いることが知られている。しかしながら、高硬度の特殊鋼または鉱石は成形する上で溶融されねばならないため、それらは適用に際してさほど実用的ではない。このように、それらは冷却された後で、それらが型へ入れられ、保護すべき部分へ機械的に固定されるか、またはそれらは保護すべき部分へ直接的に熱時適用される。
【０００４】
土木工学では、コンクリートまたはモルタルが摩耗または不法侵入からの防御分野で用いられる。それらは周囲温度で型に入れられるため、それらは適用しやすいという利点をもつ。しかしながら、コンクリートまたはモルタルの機械的性能は、高硬度の金属エレメントまたは鉱石、例えば電気溶融鉱石の場合よりもかなり低い。そのため、ＷＯ‐Ａ‐９，０１３，５２４では、異なる粒度クラスを有する３タイプの無機固体粒子、例えば２μｍ未満の粒度を有するシリカフューム、２〜７μｍの粒度を有するセメントと１００μｍ未満の粒度を有する金属粒子および焼成ボーキサイトの混合物から加工品ができている。それらは非常に多量の微細および超微細粒子の使用を要し、焼成ボーキサイトは比較的高価であるため、このような処方は更に一層負担になる。
【０００５】
コンクリートおよびモルタルの機械的性能を改善するために、セメントマトリックスに金属または有機繊維を配合し、可能であればラミネーションにより型で成形を完了させることが知られている。例えば、ＥＰ‐Ａ‐０，９３４，９１５は、比較的良い耐摩耗性を呈し、セメント、異なる粒度の焼成ボーキサイト砂、シリカフューム、減水超可塑剤、消泡剤および繊維を含んでなる、非常に高性能のコンクリートについて記載している。同様に、ＦＲ‐Ａ‐２，６４０，９６２は、セメント、即ち鋼または鋳鉄、マイクロシリカ、水、流動化剤で形成された混合物、消泡剤および金属繊維から調製しうる高硬度凝集物を含んでなる、発射物の侵入を抑制しうる非常に高性能の複合コンクリートについて記載している。しかしながら、このような繊維コンクリートの適用に際しては、繊維を配合して繊維コンクリートを混合する上で特別な装置の使用を必要とするため、その適用は比較的非実用的でコスト高となる。更に、繊維はセメントマトリックスで局部欠陥を引き起こし、それらが表面に現れると、引裂部位を生じうる。したがって、それらは高性能コーティングから通常除外される。
【０００６】
部分を摩耗から保護するために、花崗岩または玄武岩のような硬岩製のエレメント、ブロック、スラブまたはプレートのアセンブリーを作製することも可能である。しかし、コーティングがほぼ直ちに固着するよう保証するには、これらアセンブリーの組立ておよび封止が非常に綿密に行われねばならないため、それらは特に面倒でコスト高となることがわかった。
【０００７】
ＵＳ特許４，４８２，３８５では、不規則粒子のステンレス鋼をIII型ポルトランドセメント基材へ加えて、高い熱伝導率および低い真空透磁率を有した複合材料を得ることが提案された。該複合材料は２４．２８重量％のポルトランドセメント、５３．４５重量％の鋼粒子、６．６６重量％の水、３．３１重量％のシリカフューム、１１．８２重量％の微粉砕結晶シリカ製微細凝集物、０．４７重量％の超可塑剤および０．０１重量％の消泡剤を含んでなる。添加物は該材料の熱伝導率およびその密度を（約３．５まで）増加させることから、ステンレス鋼粒子がセメント基材で用いられている。鋼粒子は２粒度クラスの形で複合材料に配合されている。そのため、複合材料は１０／２５メッシュ（即ち、７００〜２０００μｍ）の粒度を有する鋼粒子３４．７７重量％および８０／１００メッシュ（即ち、１５０〜１８０μｍ）の粒度を有する鋼粒子１８．６８重量％を含んでなる。
【０００８】
特開平７−２７６３４０号公報は、異なる粒度クラスで２タイプの凝集物：１５〜２０ｍｍの粒度を有する鉄およびグリット製の粗凝集物と、サイズが０．０８〜５ｍｍである天然凝集物および金属球製の細凝集物からなる、高耐性コンクリートの製造方法について記載している。該方法は、粗凝集物を容器へ入れてそれらをプレスし、次いでセメント、シリカ粉末、天然細凝集物、金属細凝集物および減水剤を混合して得られたモルタルを該容器へ入れて加圧下で射出することからなる。粗凝集物および細凝集物によるこのような高耐性コンクリートの製造も、実施が難しく、比較的コスト高であることがわかった。
【発明の目的】
【０００９】
好ましくは特殊鋼および電気溶融鉱石の場合と実質的に同等の、非常に良い耐摩耗性を有し、同時に処方と低温成形が容易で、比較的安価である、複合材料を提供することが、本発明の一目的である。
【００１０】
本発明によると、Ｃ．Ｎ．Ｒプロトコルによる測定で０．１５〜１．０の摩耗指数（Ｉ）を有する複合材料を得られるように、１００重量部の水硬性結合剤当たり、２５０〜８００重量部のショットおよび１０〜１５重量部のシリカフュームを組成物が含んでなり、ショットのＤ１０粒度の値が水硬性結合剤のＤ９０粒度の値より少なくとも８倍大きい、という事実により、この目的が達成されている。
【００１１】
本発明の開発によると、複合材料の摩耗指数（Ｉ）は０．１５〜０．４５である。
【００１２】
好ましい態様によると、ショットは、少なくとも：
‐０．０〜３．５％の炭素
‐０．０〜２％のケイ素
‐０．０〜２％のマンガン
‐０．０〜２０％のクロム
‐０．０〜１０％のニッケル
も含んでなる鉄基材合金により形成されている。
【００１３】
本発明の別な特徴によると、ショットは丸型または角型である。
【００１４】
０．１５〜１．０の摩耗指数を有する複合材料を製造するための方法を提供することが、本発明の別な目的である。
【００１５】
本発明によると、水、高減水超可塑剤、シリカフューム、セメントおよび鋼基材ショットを連続的に混合することでフレッシュな混合物を形成し、次いで得られた混合物が硬化前に成形されることから、該製造方法が構成されている、という事実によりこの目的が達成されている。
【００１６】
本発明の開発によると、スラリーを形成するために、高乱流ミキサーに水、高減水超可塑剤、シリカフュームおよびセメントを予め入れて混合し、次いで鋼ショットがミキサー中のスラリーに配合されることで、フレッシュな混合物が形成される。
【００１７】
別の特徴によると、硬化後に、耐摩耗性コーティング、シールディングまたは製造保護エレメントを得られるように、フレッシュな混合物が成形される。
【具体的態様の説明】
【００１８】
本発明による複合材料は、
‐１００重量部の水硬性結合剤
‐２５０〜８００重量部の鋼基材ショット、好ましくは３５０〜５５０重量部の鋼基材ショット
‐１０〜１５重量部の非高密度化シリカフューム
‐好ましくは水の割合を大きく減少させるために特別に開発されたアクリル系コポリマーにより形成されている、高減水超可塑剤
‐および可能であれば消泡剤
を含んでなる組成物を水と混合することにより得られる。
【００１９】
水硬性結合剤は、結合剤の総重量に対して５％未満、好ましくは３％未満のアルミン酸三カルシウム含有率を有するセメントにより形成されている。該セメントは、好ましくは、欧州標準ＥＮ１９７‐１によると、ポルトランドセメントクラスＣＥＭ  Ｉ  ５２．５ＰＭ．ＥＳのような純粋ポルトランドセメントである。
【００２０】
鋼基材ショットは、粒度分布が１２０〜３０００μｍ、好ましくは５００〜１２００μｍである、多数の鋼基材粒により形成されている。それは好ましくは角型または丸型であり、摩耗性である。角型または丸型鋼基材ショットとは、ショットを構成する粒のほとんどが図１および２で示されているように角型または丸型であることを、我々は意味している。該ショットは、好ましくは、少なくとも：
‐０．０〜３．５％の炭素
‐０．０〜２％のケイ素
‐０．０〜２％のマンガン
‐０．０〜２０％のクロム
‐０．０〜１０％のニッケル
も含んでなる鉄基材合金により形成されている。
【００２１】
好ましくは、該鉄基材合金は、少なくとも０．０〜１．２％の炭素、０．０〜１．２％のケイ素、０．０〜１．２％のマンガン、０．０〜１．２％のクロムおよび０．０〜０．３％のニッケルを含んでなる。
【００２２】
複合材料を得られる組成物は、１タイプのショット、または粒度分布が互いに異なる少なくとも２タイプのショットの混合物を含んでなる。
【００２３】
シリカフュームは非高密度化されており、２μｍ以下の粒度を有している。例えば、シリカフュームはPechiney Anglefortプラント製のもののようなシリカフュームである。
【００２４】
消泡剤は、硬化後に複合材料の気孔率を減少させるためにある。例えば、用いられる消泡剤はAXIM社販売のCimparementＲである。高減水超可塑剤は、好ましくは、AXIM社販売のCIMFLUIDＲ製品のシリーズ、好ましくはALLEGROＲのシリーズから選択される。
【００２５】
水／セメントまたはＷ／Ｃ比とも称される、水の重量とセメントで構成される水硬性結合剤の重量との比率は、０．１６〜０．２５、好ましくは０．２０〜０．２５である。このようなＷ／Ｃ比であれば、良い流動性を有した、ペーストとも称される、スラリーを得られるため、好ましくは最終段階で、成形用のフレッシュな混合物に作業性を付与する上で、最大量のショットの添加を容易にする。
【００２６】
ショットのＤ１０粒度の値は、水硬性結合剤のＤ９０粒度の値より少なくとも８倍大きい。ショットのＤ１０粒度およびセメントのＤ９０粒度とは、篩通過量がショットおよびセメント粒の総容積の各々１０％および９０％を占める篩サイズを各々意味する。ショットのＤ１０値とセメントのＤ９０値とでこのような比率であれば最大緻密度のペーストを特に得られるため、複合材料で非常に高い機械的性能を獲得しうる。そのため、例えば、５０μｍのＤ９０粒度を有するセメントの場合であれば、ショットは４００μｍより大きなＤ１０粒度を有することになる。
【００２７】
複合材料は、いかなるタイプの公知方法で得てもよい。水、高減水超可塑剤、適用可能であれば消泡剤、シリカフューム、セメントおよびショットの連続混合物から、フレッシュな混合物を形成することで、それは得られる。好ましくは、スラリーを形成するために、高乱流ミキサーに水、高減水超可塑剤、シリカフュームおよびセメントを予め入れて混合し、次いで鋼ショットがミキサー中のスラリーに配合されることで、フレッシュな混合物が形成される。例えばセメントの量と比較して約２％の、少量の水も、スラリーが形成された際に、該スラリーの作業性を調整するために、ミキサーに加えてよい。
【００２８】
次いで、硬化される前に、フレッシュな混合物が成形される。例えば、硬化後に、例えば機械にかけうる耐摩耗性コーティング、シールディングまたは製造保護エレメントを得られるように、フレッシュな混合物が成形される。例えば複合材料の最終形態を得られるように型へ入れることで、フレッシュな混合物が成形され、次いでそれが硬化すると、それが型から取り出される。射出、チキソフォーミング、押出またはその場の投出でもそれは成形しうる。加えて、それは次いで成形後に熱処理をうけられる。
【００２９】
このような複合材料の密度は４０００〜６０００ｋｇ／ｍ３、好ましくは４５００〜５２００ｋｇ／ｍ３である。このような密度であれば、複合材料が良い衝撃強度を有して、非脆性であることを請け合える。
【００３０】
このような複合材料の耐摩耗性が、水圧構造物で出会う摩耗条件を実験室で再現する目的から、Compagnie Nationale du Rhone（Ｃ．Ｎ．Ｒ．）により開発された摩耗試験台で測定された。試験すべき材料の試料がタンクに浸され、１５〜７５ｍｎの時間にわたり４５°の角度で含砂水の噴射により攻撃される。含砂水の噴射は、図３で示されているように、各試料で圧痕を生じている。各圧痕の容積は、水銀を用いて秤量することにより測定される。並行して、厚いガラスで試験が行われる。これら秤量の結果が、該材料で生じた圧痕の容積対ガラスで生じた圧痕の平均容積の比率に相当する、摩耗指数Ｉである。摩耗指数Ｉが低いほど、耐摩耗および摩擦性が高くなり、最高耐性材料で数十分の一、最低耐性材料で５または１０の値の範囲内で、それは変わる。例示目的で、下記表は様々な材料の摩耗指数を掲載している：
【表１】
2007505805.tif 000002
【００３１】
本発明による複合材料の摩耗指数（Ｉ）は、Ｃ．Ｎ．Ｒ．で開発されたプロトコルに従い摩耗試験台で測定すると、０．１５〜１．０、好ましくは０．１５〜０．４５である。したがって、本発明の複合材料中で大きな割合でのショットの存在と、ショットのＤ１０とセメントのＤ９０との比率で、高い耐摩耗性のみならず、高い機械的性能および良い対金属接着性も呈する複合材料を得られる。そのため、本発明による複合材料は１５〜３０ＭＰａ、好ましくは２５〜３０ＭＰａの２８日間曲げ強度、および１５０〜３００ＭＰａの２８日間圧縮強度を有しうる。
【００３２】
例えば、様々な処方の複合材料が作製され、５タイプのショット１〜５で試験された。走査型電子顕微鏡下の観察は、エネルギー分散型スペクトル測定（ＥＤＳ）による元素分析と合わせて、図６、９、１２において、ショット１および２が実質的に丸い粒子で形成され、ショット３がいくつかの丸い粒子と角型ビーズ形成粒子とで形成されている（図１２）ことを示している。ショット４は丸型ショットであり、ショット５は角型で、非常に鋭い端部を有する嵩高粒で形成されている。図７、１０、１３および１５で示されたエネルギー分散型スペクトル測定により得られた画像で表されているように、ショット１、２、３、４および５は主に鉄、炭素、ケイ素およびマンガンから構成されており、それに個別の化学元素が痕跡の形で共存している。
【００３３】
ショット１、２および３の粒度分布が、図８、１１および１４で各々表されている。様々なクラスのショットの粒度分布が、フランス標準ＮＦ  Ｐ  １８‐５６０に従い、コンクリート粒子の粒度分布を調べるために常用されている篩で求められた。こうして、図７、１０および１３で示されているように、ショット１の粒度は２００〜４００μｍであり、ショット２および３の粒度分布は各々２５０〜８００μｍおよび１００〜１２５０μｍである。ショット１および２のグレード範囲は非常に狭く、一方ショット３の場合はそれより広い。ショット４の粒度は７００〜１４００μｍであり、ショット５の場合は１０００〜２０００μｍである。
【００３４】
ショット１、２、３は各々、７．０１、７．３５および６．６５の絶対密度と、０．６８、０．７２、０．６９の固有緻密度を有している。各ショットの緻密度が、非収縮金属型にショット７．５ｋｇを入れ、ピストンで閉じ、１０ｋＰａの圧力を加えることにより測定された。次いで、型が振動台に固定され、１５０Ｈｚの振動に４分間付される。次いで、緻密度が次の式Ｃ＝Ｍ／（ｄ＊Ｖ）で得られる：Ｍはサンプルの重量ｋｇ、ｄは密度ｇ／ｃｍ３およびＶは最終容積ｍ３である。
【００３５】
これら様々なショットで作られた処方が下記表１で示されている。
【表２】
2007505805.tif 000003
【００３６】
処方Ｆ１〜Ｆ１６はすべて同一方法で作製された。諸成分は下記手法で高乱流ミキサーを用いて混合された：
‐水、添加物およびシリカフュームを入れ、混合物を１分間攪拌し、
‐セメントを配合し、非常に流動性のあるペーストを得られるように、混合物を１分間攪拌し、
‐ショットを配合し、均質化が遂げられるまで混合物を混合し、
‐セメントの重量の最大２％まで、適用への作業性を調整するために水を加える。
【００３７】
処方Ｒｅｆ‐１およびＲｅｆ‐２は珪砂を含んでなる従来の処方に相当し、一方処方Ｆ‐１〜Ｆ‐１６は本発明による複合材料の処方に相当する。
【００３８】
処方Ｆ‐１、Ｆ‐３、Ｆ‐４、Ｆ‐９およびＦ‐１１はタイプ２ショットのみを含み、一方処方Ｆ‐２、Ｆ‐５、Ｆ‐６、Ｆ‐７、Ｆ‐８およびＦ‐１１は実質的に２５重量％のタイプ１ショットおよび７５重量％のタイプ２ショットを含んでなる。処方Ｆ‐１０、Ｆ‐１３およびＦ‐１６はタイプ３ショットのみを含み、処方Ｆ‐１４はタイプ４ショットのみを含み、処方Ｆ‐１５はタイプ５ショットのみを含んでなる。
【００３９】
下記表２は、表１で示された処方の理論密度、理論容積、真密度および見掛密度値と、吸水性気孔率を示している。
【表３】
2007505805.tif 000004
【００４０】
こうして得られた複合材料は４〜９％の気孔率を有し、したがってそれらは非常に緻密であり、処方Ｒｅｆ‐１およびＲｅｆ‐２と比較して、硬化後に内因性収縮の程度の大きな減少をもたらす。この減少は、工業用途において該材料の亀裂発生リスクの可能性を抑制させうる。
【００４１】
４＊４＊１６ｃｍプリズムが作製され、四点曲げおよび圧縮で試験された。表１で示された様々な処方に関して、結果が下記表３で示されている。
【表４】
2007505805.tif 000005
【００４２】
７日間の曲げ強度は処方Ｆ‐１〜Ｆ‐１６で９．４〜２３．０ＭＰａであり、２８日間の圧縮強度は処方Ｆ‐１１〜Ｆ‐１３で２２５〜２５０ＭＰａである。このような処方の曲げ強度は、対照処方Ｒｅｆ‐１およびＲｅｆ‐２の場合よりかなり高いことが観察しうる。加えて、Atisらによる最近の研究によると、論文”Relation between abrasion resistance and flexural strength of high volume fly ash concrete”(Materials and structures,vol 35,May 2002,pages 257-260)において、曲げ強度は耐摩耗性と関連し、高い耐摩耗性を意味している。
【００４３】
処方Ｆ‐１１〜Ｆ‐１５の耐摩耗性がCompagnie Nationale du Rhoneで開発された試験台で試験され、それらの摩耗指数が下記表４で示されている。
【表５】
2007505805.tif 000006
【００４４】
したがって、本発明による複合材料は、ＣＮＲ試験の対照花崗岩の場合より大きな、優れた耐摩耗性のみならず、優れた曲げおよび圧縮強度と優れた対金属接着性も呈する。
【００４５】
一連の試料２０個が、処方Ｆ‐１３から得られる複合材料の対金属接着性について特徴付けるために作製された。これを行うために、巻き解いた金属グリッドが１００＊１００＊４ｍｍ標準鋼板に溶接され、ラテックスの層が各グリッドに塗布された。処方Ｆ‐１３から得られた約８ｍｍのペーストの層が鋼板の表面に塗布された。
【００４６】
こうして作製された試料が約２０℃の温度で２８日間保たれ、５試料ずつ３組が各々７０℃、１２０℃および１７０℃の熱処理に付され、四組目の５試料が２０℃に保たれた後で試験された。
【００４７】
接着試験が、フランス標準ＮＦ  Ｐ  １８‐８５２に従い、キャパシティ１６ｋＮのベローズ検力計を用いて行われた。これらの試験は下記ステップからなる：
‐水中で、巻き解いた金属レベルに達するまで、プレートのコアを抜いて空間を設ける：該空間は２０ｍｍの直径を有している；
‐２０℃で乾燥時間の経過後、Sika社から販売されてSikapurＲの名称で知られているもののような接着樹脂により、直径２０ｍｍのパッドがプレートに貼り付けられた；
‐接着剤が完全に乾いた後、試験を行う。
【００４８】
図４は、引裂試験後における、巻き解いた鋼グリッドが置かれた標準鋼板を示しており、コアを抜いたプレートはパッドおよびプレートを含んでなる。
【００４９】
引裂試験の結果が下記表５で示されている。
【表６】
2007505805.tif 000007
【００５０】
これら試験の結果は、試料が曝されたいかなる温度でも、処方Ｆ‐１３と鋼板とで非常に良い接着性を示している。実際に、２試料以外は、用いられた装置の最大キャパシティより破断荷重が大きい。２０℃および７０℃の温度に各々付された試験５の２試料は、１２．５ｋＮの荷重のとき、巻き解いた金属グリッドの基部で（図５）、内部破断を生じていた。１６ｋＮの最大荷重に相当する引張応力は５０ＭＰａに該当する。そのため、５例中４例で、引張接着力は５０ＭＰａを超えている。
【００５１】
したがって、このような処方であれば、鋼に対する良い接着性と、少なくとも１５０℃まで機械的および物理的性質の優れた保存性を有した複合材料を得られる。７０℃、１２０℃および１５０℃の熱サイクルに付しても、曲げ強度の喪失または吸水性気孔率の増加を生じないことが、実際に観察された。
【００５２】
図１６〜１８において、処方Ｆ‐１３で得られ２０℃に保たれた複合材料が走査型電子顕微鏡下で観察された。図１６では、７日前に調製された複合材料で鋼ショット１とセメントマトリックス２とで生じている接触が観察される。図１７および１８では、２８日前に調製された複合材料が、セメントマトリックス２で数個の気泡３と、それが調製された時点で形成された亀裂とを生じている。そのため、低熟成度のとき、本材料は良い一般付着性を呈し、セメントマトリックスとショットとの接触が密であることが観察される。通常０．２〜０．８ｍｍの直径の気泡数個の存在にもかかわらず、ショット粒子の分布は均一である。
【００５３】
複合材料を構成する各種成分の割合の決定と、鋼ショットの具体的粒度の選択とで、特殊鋼および電気溶融鉱石の場合に近い、非常に良い耐摩耗性を有した複合材料を得られる。水硬性結合剤の量と比較して、複合材料に多量の鋼ショットを配合しうること、および鋼ショットで最小Ｄ１０／Ｄ９０比を選択することから、実際に、高耐摩耗性を呈する複合材料を得られるのみならず、良い機械的性能および良い対金属接着性も獲得しうる。更に、このような複合材料は処方および低温成形しやすいという特徴を呈し、しかもそれは比較的安価である。
【００５４】
複合材料で多量の鋼ショットの配合は、０．１６〜０．２５、好ましくは０．２０〜０．２５のＷ／Ｃ比を得ることで、特に達成される。加えて、他の不活性添加物、例えばグリット、または他の天然凝集物を複合材料へ加えることは不要である。
【００５５】
それに関して８に相当する最小Ｄ１０／Ｄ９０比を選択すると、複合材料が製造されたときに、ペーストの最大緻密度を得られ、したがって４以上の密度を有した非常に密な複合材料を獲得しうる。該複合材料の緻密度および高密度のおかげで、非常に良い機械的性能および良い衝撃強度を特に得られ、それらは複合材料に非脆性をもたらしている。
【００５６】
このような複合材料は、特に、加工耐摩耗性コーティングの分野、研磨材の空中輸送用のダクト、ダム放水路、原子力プラント二次冷却システム、高固体流速の工業水または雨水または家庭廃水パイプ、汚泥汲出プラント、水圧構造物のコンクリート…で用いうる。同様に、それは、ホッパー、例えばショット噴射機で用いられるもの、２００℃未満の温度で微紛末を取り扱う金属ダクト、研磨粉を撒いた工業フローリング、または工業機械のソールプレートを被覆するために用いうる。不法侵入または発射物から防御するシールディング、例えば金庫装甲板を得るか、または危険な放射線を発する部位を防御するように、それは成形してもよい。本複合材料は、成形、ラミネーション、ローリング、射出、チキソフォーミングにより低温で得られる、操作で応力に付される部分およびフレームの低温製造用に用いうる、擬金属エレメントも形成しうる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
他の利点および特徴は、単なる非制限例として挙げられ、添付図面で示された、本発明の具体的態様に関する以下の記載から、より明確にわかるようになるであろう：
【図１】各々角型および丸型ショット粒子の走査型電子顕微鏡検査により得られた画像を表している。
【図２】各々角型および丸型ショット粒子の走査型電子顕微鏡検査により得られた画像を表している。
【図３】摩耗試験をうけた複合材料からなる試験片のスナップ写真を表している。
【図４】対金属接着試験をうけた複合材料について示している。
【図５】対金属接着試験をうけた複合材料について示している。
【図６】第一鋼基材ショットの走査型電子顕微鏡検査により得られた画像について表している。
【図７】第一鋼基材ショットのエネルギー分散型Ｘ線スペクトル測定により得られた画像について表している。
【図８】第一鋼基材ショットの粒度分析について表している。
【図９】第二鋼基材ショットの走査型電子顕微鏡検査により得られた画像について表している。
【図１０】第二鋼基材ショットのエネルギー分散型Ｘ線スペクトル測定により得られた画像について表している。
【図１１】第二鋼基材ショットの粒度分析について表している。
【図１２】第三鋼基材ショットの走査型電子顕微鏡検査により得られた画像について表している。
【図１３】第三鋼基材ショットのエネルギー分散型Ｘ線スペクトル測定により得られた画像について表している。
【図１４】第三鋼基材ショットの粒度分析について各々表している。
【図１５】第四鋼基材ショットのエネルギー分散型Ｘ線スペクトル測定により得られた画像を表している。
【図１６】本発明による複合材料の走査型電子顕微鏡検査により得られた画像を表している。
【図１７】本発明による複合材料の走査型電子顕微鏡検査により得られた画像を表している。
【図１８】本発明による複合材料の走査型電子顕微鏡検査により得られた画像を表している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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