(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強繊維を含む水硬性材料であって、
前記水硬性材料は前記補強繊維として、単繊維強度が３〜９cN/dtexであり、破断伸度が１０〜１２０％である脂肪族ポリアミド繊維と、単繊維強度が前記脂肪族ポリアミド繊維よりも大きい高強度補強繊維を含み、
前記高強度補強繊維は、単繊維強度が６．０〜１８cN/dtexであるポリプロピレン系繊維及び単繊維強度が７．０〜１８cN/dtexであるビニロン繊維からなる群から選択される１または複数の繊維であり、
前記水硬性材料は、前記脂肪族ポリアミド繊維を前記水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含み、
前記水硬性材料は、前記高強度繊維を水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含んでいることを特徴とする水硬性材料。
【請求項２】
前記脂肪族ポリアミド繊維は、繊度が０．３〜３０dtex、繊維長が１〜５０mm、破断伸度が１０〜１００％である請求項１に記載の水硬性材料。
【請求項３】
前記脂肪族ポリアミド繊維は、中実でかつ丸断面である請求項１又は２に記載の水硬性材料。
【請求項４】
前記脂肪族ポリアミド繊維は、２７０℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜７０g/10分であるナイロン６６を主成分とする繊維である請求項１〜３のいずれかに記載の水硬性材料。
【請求項５】
前記高強度補強繊維の単繊維強度と前記脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度の比（高強度補強繊維の単繊維強度／脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度）が１．０５以上である請求項１〜４のいずれかに記載の水硬性材料。
【請求項６】
前記高強度補強繊維が、ポリプロピレン系繊維である請求項１〜５のいずれかに記載の水硬性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補強繊維として単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維）と前記脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度の大きい高強度補強繊維を含む水硬性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントモルタル、コンクリート、セメントボードといった水硬性材料の圧縮強度、曲げ強度、引っ張り強度など各種機械的な強度を高めるため、水硬性材料の中には各種繊維が補強繊維として添加されている。水硬性材料に補強繊維として添加される繊維としては、鋼繊維に代表される金属繊維、ガラス繊維やロックウールなどの無機繊維、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維、炭素繊維等の有機繊維が使用されている。補強繊維は、一般的に単繊維強度の高い繊維が用いられており、単繊維強度の高い繊維の中から求められる水硬性材料の強度、製造コストを考慮して使用される補強繊維が選択され、水硬性材料に使用する補強繊維を製造する際にもこれらの要素を考慮して原料となるポリマーの選定などが行われてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｑ値、沸騰ｎ−ヘプタン不溶分、アイソタクチックペンタッド分率などが特定の範囲である高結晶性ポリプロピレン繊維が提案されている。この提案は、分子量分布が狭く、分子量が整っているポリプロピレンを使用することにより、紡糸の際に糸が引き取り易く、延伸倍率も大きくでき高強度の繊維が得られる利点があり、現在も実用化されている技術である。特許文献２には、アイソタクチックペンタッド分率や吸熱ピーク形状、融解エンタルピー変化量が特定の範囲のポリプロピレン繊維が提案されている。また、特許文献３には特定の単繊維強度（牽引強度）や伸度（伸長率）を満たす溶融紡糸ナイロン繊維を添加したセメント性マトリックス（セメント硬化体）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１７０４９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２６６８７１号公報
【特許文献３】特許第４６３６６９３号文献
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来から提案されているポリプロピレン系補強繊維は、樹脂そのものの性質が疎水性の樹脂からなる繊維であるため、ポリプロピレン系補強繊維とセメントマトリックスとの親和性が低く、水硬性材料を変形させた際、ポリプロピレン系繊維が破断する前に繊維がセメントマトリックスから抜けやすいことが指摘されている。すなわち、単繊維強度が高いものの、セメントマトリックススとの親和性が低いことから硬化した水硬性材料を変形させると、補強繊維の引き抜けが発生する。その結果、変形させた際の応力−ひずみ曲線は、初期の応力は高いがひずみが大きくなると低下率が大きい、すなわち、破壊エネルギーが低いという問題があり、さらなる改善が求められていた。また、特許文献３で提案されているナイロン繊維にて補強した水硬性材料は、補強用繊維としてナイロン繊維を使用しているため、補強用繊維とセメントマトリックスとの親和性に優れる。その結果、水硬性材料を変形させても繊維がセメントマトリックスから抜けにくくなるが、使用しているナイロン繊維が高伸度（３０％超〜２２５％未満）であるため、単繊維強度が低い（２．１g/de超〜３．７g/de未満）ものとなり、ナイロン繊維が破断しやすく、水硬性材料に対して変形を加えた際、添加した繊維が変形の初期段階で破断してしまい、初期強度が不足する点が指摘されている。
【０００６】
本発明は前記従来の問題を解決するため、製造コストが安く、十分に硬化させた後の水硬性材料において十分な初期強度及び破壊エネルギーを有する水硬性材料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水硬性材料は、補強繊維を含む水硬性材料であって、前記補強繊維として単繊維強度が３〜９cN/dtexであり、破断伸度が１０〜１２０％である脂肪族ポリアミド繊維と、前記脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度が大きい高強度補強繊維を含み、前記高強度補強繊維は、単繊維強度が６．０〜１８cN/dtexであるポリプロピレン系繊維及び単繊維強度が７．０〜１８cN/dtexであるビニロン繊維からなる群から選択される１または複数の繊維であり、前記水硬性材料は前記脂肪族ポリアミド繊維を前記水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含み、前記高強度繊維を水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水硬性材料は、水和反応によって十分に硬化して成形体（以下、水硬性材料硬化体とも称される。）としたとき、破壊エネルギーが向上する、という効果を奏する。すなわち、本発明の水硬性材料は、補強繊維として単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維と、前記脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度の大きい高強度補強繊維を含み、前記水硬性材料は脂肪族ポリアミド繊維を水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含み、前記高強度補強繊維を水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含んでいることにより、特定の単繊維強度を満たす脂肪族ポリアミド繊維を水硬性材料に添加した際の特徴である、水硬性材料硬化体を変形させた際、歪みが大きいときも応力を高く維持し、破壊エネルギーの高い水硬性材料硬化体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の一実施例で使用するダンベルの形状と引張試験装置を示す模式的正面図である。
【図２】図２は本発明の一実施例で示す破壊エネルギーを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の水硬性材料は、その補強繊維として、単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維と、前記脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度が大きい高強度補強繊維を併用しており、前記脂肪族ポリアミド繊維を水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含み、前記高強度補強繊維を水硬性材料に対し０．０１〜５Vol％含んでいる。これにより特定の単繊維強度を満たす脂肪族ポリアミド繊維を添加した水硬性材料の特徴である、成形体を変形させようとした際、歪みが大きいときも応力を高く維持するため破壊エネルギーが高い水硬性材料硬化体となる、という点を維持し、脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度が大きい高強度補強繊維を併用することで、水硬性材料硬化体は変形させた際、初期の応力が高くなるという点を併せ持った硬化体となる。
【００１１】
（脂肪族ポリアミド繊維）
本発明の水硬性材料に含まれる脂肪族ポリアミド繊維、すなわち、単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（以下、この繊維を中強度脂肪族ポリアミド繊維とも称す。）について詳細に説明する。本発明において、脂肪族ポリアミド繊維とは脂肪族ポリアミド繊維全体の質量を１００質量％とした場合、脂肪族ポリアミドが５０質量％以上であり、好ましくは７０質量％以上であり、より好ましくは８０質量％以上であり、特に好ましくは繊維表面に付着している繊維処理剤や、溶融紡糸の際に添加した安定化剤や難燃化剤を除き、実質的に脂肪族ポリアミドからなる繊維である。脂肪族ポリアミドとは、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ、ナイロン９Ｔ、ナイロンＭ５Ｔ、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２といった各種ナイロン樹脂が挙げられる。この中でも入手の容易性、紡糸工程性、延伸工程性を考慮すると、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６Ｔ、ナイロン９Ｔ、ナイロン１１、ナイロン１２が好ましく、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン６Ｔ、ナイロン１１、ナイロン１２がより好ましく、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２が特に好ましく、ナイロン６６が最も好ましい。なお、ナイロン６６はポリヘキサメチレンアジパミドである。
【００１２】
本発明において、中強度脂肪族ポリアミド繊維は、前記のナイロン６６を主成分とすることが好ましい。ナイロン６６は繊維のどの部分に含まれていても良いが、好ましくはナイロン６６が繊維表面の少なくとも一部を占めていることが好ましい。単一繊維であれば、ナイロン６６を主成分とする原料を溶融紡糸することで、繊維表面の少なくとも一部をナイロン６６が占める繊維を製造することができる。繊維が２種類以上の樹脂成分からなる複合繊維、例えば、同心断面の芯鞘型複合繊維、偏心構造の芯鞘型複合繊維、並列型（サイドバイサイド）複合繊維、分割型複合繊維、海島型複合繊維である場合、ナイロン６６を含む樹脂成分が繊維表面に露出していることが好ましい。より具体的には、同心円断面の芯鞘型複合繊維や偏心構造の芯鞘型複合繊維の場合、ナイロン６６を含む樹脂成分を鞘成分とすることが好ましく、海島型複合繊維であればナイロン６６を含む樹脂成分を海成分とすることが好ましい。
【００１３】
本発明の水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維は、前記の脂肪族ポリアミド樹脂を溶融紡糸して得られる繊維であれば特に限定されないが、好ましくは脂肪族ポリアミドの２７０℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜７０g/10分であることが好ましい。より好ましいメルトフローレートは４０〜７０g/10分であり、特に好ましいメルトフローレートは５０〜７０g/10分であり、最も好ましいメルトフローレートは５５〜６７g/10分である。脂肪族ポリアミド樹脂のＭＦＲが前記の範囲を満たすと、溶融紡糸において糸切れや繊維間の融着が発生しにくく、延伸工程において高倍率での延伸処理が糸切れの発生頻度を抑えて行え、また熱セットの工程も効率よく行えることから製造コストを抑えて製造できるだけでなく、水硬性材料の補強繊維として使用した場合、水硬性材料との親和性が高く、高い補強効果が得られる脂肪族ポリアミド繊維となる。
【００１４】
本発明において、脂肪族ポリアミド樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準じて、２７０℃、荷重２１．２Ｎで測定する。より具体的には、以下の方法で測定したＭＦＲを本発明では脂肪族ポリアミド樹脂のＭＦＲとしている。まず、ＭＦＲを測定する脂肪族ポリアミドの試料（脂肪族ポリアミド樹脂ペレットもしくは製造した脂肪族ポリアミド繊維）を１００℃に設定した恒温乾燥機の中で５時間保持し、十分に乾燥させる。次に、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準じた押出し式プラストメーターを所定温度まで昇温し、所定温度になってから２０分保持して温度を安定させた後、乾燥させた試料を３〜８ｇ充填する。そして、試料の充填から３６０秒後にメルトフローレートの測定を開始する。同じ測定を２回繰り返し、その平均値を脂肪族ポリアミド樹脂のメルトフローレートとする。
【００１５】
本発明の水硬性材料は、単繊維強度が３〜９cN/dtexの脂肪族ポリアミド繊維を中強度脂肪族ポリアミド繊維として含んでいる。水硬性材料が前記単繊維強度の範囲を満たす脂肪族ポリアミド繊維を含むことで、水硬性材料の破壊靱性が高くなる傾向にある。中強度脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度は４〜９cN/dtexであることが好ましく、４．５〜８．５cN/dtexであることがより好ましく、５〜８．５cN/dtexであることが特に好ましく、５．４〜８cN/dtexであることが最も好ましい。また、本発明の水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維の破断伸度は特に限定されないが、好ましくは１０〜１２０％であり、より好ましくは１５〜８０％であり、特に好ましくは２０〜７０％であり、最も好ましくは３０〜６５％である。中強度脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度及び破断伸度が前記の範囲であれば、水硬性材料の補強繊維として使用する際の強度と伸度のバランスに優れるだけでなく、脂肪族ポリアミド樹脂の親水性により中強度脂肪族ポリアミド繊維と水硬性材料との親和性が高くなることから、水硬性材料に対する優れた補強効果を発揮しうる。加えて、上記単繊維強度と破断伸度を満たす中強度脂肪族ポリアミド繊維は溶融紡糸、延伸、熱固定が効率よく行えるため、比較的製造コスト安く製造することができる。前記脂肪族ポリアミド繊維において、単繊維強度が３．０cN/dtex未満であるか、破断伸度が８０％を越えると、繊維自体の強度が低いため、水硬性材料に対し補強効果が付与されない、言い換えるならば、それらの繊維を混合して硬化させた水硬性材料において、各種補強繊維を加えずに硬化させた水硬性材料と比較して圧縮強度、引っ張り強度、曲げ強度といった、各種破壊強度の向上が見込めない可能性がある。前記脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度が９．０cN/dtexを越える、あるいは破断伸度が１５％未満となると、水硬性材料の補強効果、特に、脂肪族ポリアミド繊維を含むことを特徴とする本発明の水硬性材料において、その破壊エネルギーの更なる向上が見込めなくなる可能性があるだけでなく、このような高強度のポリアミド繊維を製造するときに、更なる高温、高延伸倍率での製造が必要になるため、製造コストの増大を招き、結果として水硬性材料の製造コストの増大を招く可能性がある。
【００１６】
前記中強度脂肪族ポリアミド繊維の繊度は特に限定されないが、繊度が０．３〜３０dtexであると好ましく、さらに好ましくは０．５〜２０dtexであり、特に好ましくは０．７〜１５dtexであり、最も好ましくは０．８〜１２dtexである。また繊維長も特に限定されないが、繊維長が１〜５０mmであると好ましく、さらに好ましくは２〜４０mmであり、特に好ましくは３〜２５mmである。繊度と繊維長が前記の範囲であれば、水硬性材料との混和性、例えば、各種セメントなどの水硬性組成物に水を加えて混練したスラリー状の水硬性材料に対し、中強度脂肪族ポリアミド繊維を更に加えて混練する際の混和性が良好であり、繊維の浮きや繊維のダマ（ファイバーボール）が発生しにくくなる。
【００１７】
前記中強度脂肪族ポリアミド繊維は、その断面形状は特に限定されず、丸断面の他、非円形の断面、例えば三角形、四角形を始めとする多角形の断面、３葉断面、４葉断面を始めとする多葉断面、Ｙ形、Ｗ形、井形といったいずれの断面形状であってもよい。また、これらの断面形状であって、中空部分を含まない中実繊維としてもよいし、繊維中に繊維長さ方向対し、連続した中空部分または非連続の中空部分を１箇所以上有する中空繊維としてもよい。本発明の水硬性材料に含まれる前記中強度脂肪族ポリアミド繊維において、その繊維断面は、中実でかつ丸断面であるのが好ましい。中実でかつ丸断面であればコスト安く製造できる。なお丸断面は、円、楕円、長円など様々な丸を含む。また、本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の断面構造は特に限定されず、単一の樹脂成分、すなわちナイロン６６を主成分とする樹脂成分からなる単一繊維であってもよいし、複数の樹脂成分からなる複合繊維、例えば、同心断面の芯鞘型複合繊維、偏心構造の芯鞘型複合繊維、並列型（サイドバイサイド）複合繊維、分割型複合繊維、海島型複合繊維であってもよい。
【００１８】
本発明の水硬性材料に含まれる、単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維）は、脂肪族ポリアミド樹脂としてナイロン６６を用いた場合、以下に示す製造方法で製造し、使用することができる。まず、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を用意する。用意したナイロン６６を押出機に投入し、紡糸温度２６０〜３００℃の範囲で溶融し、紡糸ノズルから押し出して、引き取り速度２００〜２０００m/分 で引き取り、繊度が１．５〜１００dtexの未延伸繊維の束（未延伸トウともいう）を得る。前記紡糸温度が２６０℃未満であるとナイロン６６を溶融させた際、その溶融粘度が高く、糸切れが多発する等可紡性が極端に悪くなる可能性がある。紡糸温度が３００℃を越えると、ナイロン６６の溶融粘度が低下しすぎるため、未延伸繊維に融着が発生するだけでなく、溶融紡糸時にナイロン６６の熱分解が始まるおそれがある。脂肪族ポリアミド繊維としてナイロン６６繊維を使用する場合、ナイロン６６繊維の製造方法において、好ましい紡糸温度は２７０℃〜２９５℃であり、特に好ましい紡糸温度は２７０〜２９０℃である。
【００１９】
紡糸ノズルから押し出した溶融樹脂を、引き取り速度２００〜２０００m/分の速さで引き取る。引き取り速度が２００m/分未満となると、未延伸繊維の束を構成するナイロン６６繊維の太さが太すぎるだけでなく、製造時に引き取りローラーに絡まりやすく、生産性が低下するおそれがある。前記引き取り速度が２０００m/分よりも速くなると、ナイロン６６の未延伸繊維が引き取り時に切れやすくなることで、こちらも生産性が低下するおそれがある。前記紡糸温度及び前記引き取り速度にてナイロン６６を溶融紡糸し、未延伸繊維の束である未延伸トウを得る。未延伸トウを構成するナイロン６６繊維の繊度、即ち延伸工程を行う前のナイロン６６繊維の繊度は１．５〜１００dtexである。ナイロン６６の未延伸繊維の繊度が１００dtexを越えると、延伸工程を経ても水硬性材料の補強繊維に適した繊維が得られにくい。ナイロン６６の未延伸繊維の繊度が１．５dtex未満となると、溶融紡糸の際に糸切れが発生しやすく、生産性に劣るだけでなく、延伸工程において、延伸倍率が低くなり、得られるナイロン６６繊維の単繊維強度が低くなりやすい。
【００２０】
得られたナイロン６６の未延伸トウに対し、延伸工程を行い、熱セット工程を行った後、所望の繊維長に切断することで、本発明の水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維の一例であるナイロン６６繊維が得られる。得られたナイロン６６の未延伸トウに対し延伸処理を行うが、１０〜８０℃の温水を用いて湿式延伸した後、１００〜２００℃の乾燥状態で熱セット（以下において、乾式熱セットとも記す。）。する。これは、ナイロンの二次転位点（ガラス転位点）は乾燥状態では４０〜５０℃であるが、吸湿状態においては−２０〜０℃であることが知られており（「繊維の百科事典」、７９３頁左欄２〜１４行、平成１４年３月２５日、丸善）、前記の範囲であれば効率よく延伸できるためである。また、前記乾燥状態での熱セットは熱セットの温度を１００〜１８０℃で行うとより好ましく、１２０℃〜１６０℃で行うと特に好ましい。乾燥状態の上記温度の範囲内において熱セットを行うと強固な熱固定ができ、寸法安定性を出せる。前記湿式延伸は、延伸倍率２〜６倍で行うと好ましい。延伸倍率が２倍未満であると延伸が十分に行われないため、得られるナイロン６６繊維の単繊維強度が低く、水硬性材料の強度が向上しない可能性がある。前記湿式延伸工程において、延伸倍率が６倍を超えると、糸切れが多発するようになり、生産性が低下するおそれがある。前記熱セット工程は、処理を行う際にたるまない程度の延伸倍率で行う定長熱セットが好ましく、０．８５〜１．５倍の延伸倍率で熱セットを行えばよい。
【００２１】
なお、本発明の水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維は、その製造方法が前記の製造方法に限定されていない。すなわち本発明の水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維は、単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維であればよく、好ましくは前記２７０℃におけるメルトフローレートの範囲を満たすポリアミド樹脂を使用した繊維であり、より好ましくは、繊度、繊維長、又は破断伸度といった繊維物性を満たす脂肪族ポリアミド繊維であれば使用することができる。
【００２２】
本発明の水硬性材料は、単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維）を０．０１〜５Vol％含んでいる。すなわち、水硬性材料において、水硬性材料に対して外割り、言い換えるならば水硬性材料のうち、中強度脂肪族ポリアミド繊維、高強度補強繊維及び必要に応じて使用するそれら以外の補強繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維及び高強度補強繊維以外の補強繊維）を除いた各種セメント、細骨材、粗骨材、水などの成分の総和を１００Vol％とし、これに対し中強度脂肪族ポリアミド繊維を０．０１〜５Vol％含んでいる。中強度脂肪族ポリアミド繊維を前記割合で含むことで、本発明の水硬性材料は、水硬性材料硬化体の破壊エネルギーを高くすることができるだけでなく、硬化する前の水硬性材料、即ちスラリー状の水硬性材料において、ある程度流動性が保つことができるため施工性が阻害されにくい。水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維の割合が０．０１Vol％未満であると、水硬性材料の内部に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維の量が少ないことから、硬化後した水硬性材料の破壊エネルギーが中強度脂肪族ポリアミド繊維を添加していない水硬性材料と比較して大差のないものとなるおそれがある。水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維の割合が５Vol％を越えると水硬性材料の製造コストが高くなるだけでなく圧縮強度や引っ張り強度といった各種機械強度が低下するおそれがある。本発明の水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維の割合は０．０５〜３Vol％であると好ましく、０．１〜２．５Vol％であるとより好ましく、０．２〜２．０Vol％であると特に好ましい。
【００２３】
（高強度補強繊維）
本発明の水硬性材料は、補強繊維として単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維）と、単繊維強度が前記脂肪族ポリアミド繊維（前記中強度脂肪族ポリアミド繊維）の単繊維強度よりも大きい高強度補強繊維を含んでいる。前記高強度補強繊維は特に限定されず、中強度脂肪族ポリアミド繊維、すなわち単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度の大きい繊維であれば、本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維として使用することができる。本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維としては、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィンやオレフィン系エラストマーを主体とするポリオレフィン系繊維、ポリアセタール繊維、ビニロン繊維、半芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維とも称す）、炭素繊維などの有機繊維の他、ロックウール、ガラス繊維、アルミナ繊維などのセラミックス繊維といった無機繊維の他、いわゆる鋼繊維を始めとする金属繊維や、単繊維強度が９cN/dtexを越える脂肪族ポリアミド繊維が高強度補強繊維の一例として挙げられる。これらの繊維のうち、水硬性材料に付与しうる補強効果、製造コスト等を考慮すると、前記高強度補強繊維は、ポリプロピレン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維、ポリメチルペンテン繊維、ポリアセタール繊維、ビニロン繊維、全芳香族ポリアミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、単繊維強度が９cN/dtexを越える脂肪族ポリアミド繊維から選ばれる少なくとも一種であることが好ましく、ポリプロピレン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアセタール繊維、ビニロン繊維、全芳香族ポリアミド繊維、炭素繊維、鋼繊維から選ばれる少なくとも一種であることがより好ましく、ポリプロピレン繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアセタール繊維、ビニロン繊維、全芳香族ポリアミド繊維、炭素繊維から選ばれる少なくとも一種であることが特に好ましい。
【００２４】
本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維において、高強度補強繊維が鋼繊維を始めとする金属繊維を含む場合、金属繊維の繊維径は特に限定されないが、繊維径が０．０５〜２mmであることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜１．５mmであり、特に好ましくは０．２〜１mmである。また、金属繊維の繊維長も特に限定されないが、繊維長は３〜１２０mmであることが好ましく、さらに好ましくは５〜１００mmであり、特に好ましくは１０〜８０mmである。高強度補強繊維として含まれる金属繊維の繊維径と繊維長が前記の範囲であれば、水硬性材料との混和性が良い。
【００２５】
本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維において、高強度補強繊維がガラス繊維、ロックウール、各種セラミックス繊維などの無機繊維（金属繊維を除く）である場合、無機繊維の繊維径は特に限定されないが、繊維径が３〜１００μｍであることが好ましく、さらに好ましくは５〜８０μｍであり、特に好ましくは８〜５０μｍであり、最も好ましくは１０〜３０μｍである。また、無機繊維の繊維長も特に限定されないが、繊維長は２〜１２０mmであることが好ましく、さらに好ましくは３〜１００mmであり、特に好ましくは５〜８０mmである。高強度補強繊維として含まれる無機繊維の繊維径と繊維長が前記の範囲であれば、水硬性材料との混和性が良い。
【００２６】
本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維は、その単繊維強度が中強度脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度よりも大きい繊維である。本発明の水硬性材料に含まれる中強度脂肪族ポリアミド繊維は、ある程度高い単繊維強度を有するものの、水硬性材料に対し破壊時の靱性を付与することを目的として、ある程度伸度を残した繊維となっているため、中強度脂肪族ポリアミド繊維のみを補強繊維として水硬性材料に添加した場合、単繊維強度が低いことに起因して、水硬性材料における引張強度、圧縮強度、曲げ強度等の機械的な強度において初期強度、すなわち最初にヒビ（クラック）が発生する時の強度が低くなる可能性がある。前記中強度脂肪族ポリアミド繊維に加え、この繊維よりも単繊維強度の大きい繊維を高強度補強繊維として添加すると、中強度脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度が大きい高強度補強繊維によって、水硬性材料の初期強度が高くなり、中強度脂肪族ポリアミド繊維の伸びによって、水硬性材料の破壊に至るまでのエネルギー量も大きくなる。前記高強度補強繊維の単繊維強度は、中強度脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度よりも大きければ特に限定されないが、高強度補強繊維の単繊維強度は、中強度脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度に対して１．０５倍以上であることが好ましく、１．１倍以上であることがより好ましく、１．１５倍以上であることが特に好ましく、１．２倍以上であることが最も好ましい。
【００２７】
本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維において、高強度補強繊維がポリプロピレン系繊維である場合について説明する。ポリプロピレン系繊維は製造が容易かつ製造コストに優れるだけでなく、耐アルカリ性や耐薬品性にも優れる繊維であることから、古くから水硬性材料の補強繊維として使用されている。前記高強度補強繊維としてポリプロピレン系繊維を使用する場合、使用するポリプロピレン系樹脂は、特に限定されず、プロピレンの単独重合体であってもよく、プロピレンとその他の炭素数２〜２０程度のα−オレフィンとの共重合体であってもよい。その他の炭素数２〜２０程度のα−オレフィンとしては、例えばエチレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン等が挙げられる。プロピレン共重合体において、プロピレンの含有量は９０mol％以上であることが好ましく、より好ましくは９５mol％以上、さらに好ましくは９８mol％以上である。立体規則性の点で高強度繊維が得られるということから、アイソタクチックペンタッド分率（ＩＰＦ：モル％）が、好ましくは９０％以上、より好ましくは９３％以上、さらに好ましくは９４％以上のポリプロピレン系樹脂を用いることができる。なおＩＰＦは、ｎ−ヘプタン不溶分成分について「マクロモレキュラーズ」（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｒ，Ｖｏｌ．６，９２５（１９７３）及びＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｒ，Ｖｏｌ．８，６８７（１９７５））に準じて測定するとよい。
【００２８】
前記ポリプロピレン系樹脂としては、特に限定されないが、Ｑ値（Ｍｗ／Ｍｎ）が６未満であると、未延伸状態の繊維を延伸する延伸工程において、高い延伸倍率で延伸できるため高強度の繊維が得られやすく、かつ高い延伸倍率で延伸しても糸切れ等が発生しにくいため好ましい。より好ましいＱ値は、５未満であり、さらに好ましくは４未満である。
【００２９】
本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維としてポリプロピレン系繊維を使用する場合、前記ポリプロピレン系繊維の単繊維強度は、併用している中強度脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度より大きく、かつ単繊維強度が６．０〜１８cN/dtex、より好ましくは６．２〜１５cN/dtex、特に好ましくは６．５〜１２cN/dtex、最も好ましくは６．８〜１０cN/dtexである。ポリプロピレン系繊維の単繊維強度が上記単繊維強度を満たすことで、水硬性材料において最初にヒビ（クラック）が入るまでの強度が向上する。それに加え、併用している中強度脂肪族ポリアミド繊維によって水硬性材料が破壊に至るまでの破壊エネルギー量が大きくなることから、得られる水硬性材料は初期強度が大きく、かつ破壊エネルギーも大きい水硬性材料となる。また、前記高強度補強繊維としてポリプロピレン系繊維を使用する場合、前記ポリプロピレン系繊維の破断伸度は５〜４５％であることが好ましく、１０〜４５％であることがより好ましく、１５〜４０％であることが特に好ましく、１８〜３８％であることが最も好ましい。
【００３０】
本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維としてポリプロピレン系繊維を使用する場合、前記ポリプロピレン系繊維の繊度は特に限定されないが、繊度が０．３〜３０dtexであると好ましく、さらに好ましくは０．５〜２０dtexであり、特に好ましくは０．７〜１５dtexであり、最も好ましくは０．８〜１２dtexである。また繊維長も特に限定されないが、繊維長が１〜５０mmであると好ましく、さらに好ましくは３〜４０mmであり、特に好ましくは３〜２５mmである。繊度と繊維長が前記の範囲であれば、水硬性材料との混和性、例えば、各種セメントなどの水硬性組成物に水を加えて混練したスラリー状の水硬性材料に対し、ポリプロピレン系繊維を更に加えて混練する際の混和性が良好であり、繊維の浮きや繊維のダマ（ファイバーボール）が発生しにくくなる。
【００３１】
次に、本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維において、高強度補強繊維がビニロン繊維である場合について説明する。ビニロン繊維は製造が容易かつ製造コストに優れるだけでなく、樹脂そのものが水との高い親和性を有する、すなわち合成繊維でありながら高い親水性を有する繊維であることから、古くから水硬性材料の補強繊維として使用されている。本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維としてビニロン繊維を使用する場合、ビニロン繊維は、ケン化されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であり、そのケン化度が８５mol％以上であることが好ましい。ケン化度が９９mol％以上であることで結晶化しやすくなり、高強度のビニロン繊維が得られるだけでなく、ビニロン繊維が吸湿しにくくなるため、吸湿を原因とするビニロン繊維の単繊維強度の低下を抑制することができる。前記ビニロン繊維に使用するケン化されたポリビニルアルコールのケン化度は９０mol％以上であるとより好ましく、９５mol％以上であると特に好ましく、９８mol％以上であると最も好ましい。
【００３２】
本発明の水硬性材料に含まれる、高強度補強繊維としてビニロン繊維を使用する場合、前記ビニロン繊維の単繊維強度は、併用している中強度脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度より大きく、かつビニロン繊維を乾燥させた状態で測定した単繊維強度が７．０〜３０cN/dtex、より好ましくは７．４〜２５cN/dtex、特に好ましくは７．６〜２０cN/dtex、最も好ましくは７．８〜１８cN/dtexである。ビニロン繊維の単繊維強度が上記単繊維強度を満たすことで、水硬性材料において最初にヒビ（クラック）が入るまでの強度が向上する。そして、併用している中強度脂肪族ポリアミド繊維によって水硬性材料が破壊に至るまでの破壊エネルギー量が大きくなることから、得られる水硬性材料は初期強度が大きく、かつ破壊エネルギーも大きい水硬性材料となる。本発明において、ビニロン繊維を乾燥させた状態で測定した単繊維強度とは、ビニロン繊維を１０５℃に設定した恒温乾燥機中にて２時間保持して乾燥させたビニロン繊維について、ＪＩＳ  Ｌ  １０１５に準じて測定した単繊維強度のことを指す。
【００３３】
本発明の水硬性材料において、前記高強度補強繊維としてポリプロピレン系繊維及びビニロン繊維以外の繊維を使用する場合を説明する。前記高強度補強繊維として、ポリプロピレン系繊維やビニロン繊維以外の繊維を使用する場合、単繊維強度の高い繊維が容易に得られる繊維、具体的には超高分子量ポリエチレン繊維、全芳香族ポリアミド繊維、炭素繊維を使用することが好ましい。超高分子量ポリエチレン繊維、全芳香族ポリアミド繊維及び炭素繊維は、製造コストが高いものの、単繊維強度が２０cN/dtexを越える繊維が容易に得られるため、特に高い初期強度が求められる水硬性材料に対して使用することができる。本発明の水硬性材料において、前記高強度補強繊維として超高分子量ポリエチレン繊維を使用する場合、超高分子量ポリエチレン繊維の単繊維強度は１０〜１００cN/dtexであることが好ましく、１５〜８０cN/dtexであることがより好ましく、２０〜６０cN/dtexであることが特に好ましい。本発明の水硬性材料において、高強度補強繊維として全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維とも称される）を使用する場合、全芳香族ポリアミド繊維の単繊維強度は１０〜８０cN/dtexであることが好ましく、１２〜５０cN/dtexであることがより好ましく、１５〜３０cN/dtexであることが特に好ましい。本発明の水硬性材料において、前記高強度補強繊維として炭素繊維を使用する場合、炭素繊維の単繊維強度は１０〜１００cN/dtexであることが好ましく、１２〜６０cN/dtexであることがより好ましく、１５〜３０cN/dtexであることが特に好ましい。前記高強度補強繊維として、超高分子量ポリエチレン繊維、全芳香族ポリアミド繊維、または炭素繊維を使用した場合、水硬性材料は非常に高い初期強度を示すようになり、好ましい。
【００３４】
本発明の水硬性材料は、前記高強度補強繊維を０．０１〜５Vol％含んでいる。すなわち、水硬性材料において、水硬性材料に対して外割り、言い換えるならば水硬性材料のうち、高強度補強繊維、中強度脂肪族ポリアミド繊維及び必要に応じて使用するそれら以外の補強繊維（高強度補強繊維及び中強度脂肪族ポリアミド繊維以外の補強繊維）を除いた各種セメント、細骨材、粗骨材、水などの成分の総和を１００Vol％とし、これに対し高強度補強繊維を０．０１〜５Vol％含んでいる。水硬性材料が、単繊維強度が３〜９cN/dtexの中強度脂肪族ポリアミド繊維に加え、この繊維よりも単繊維強度が大きい繊維を高強度補強繊維として前記割合で含むことで、本発明の水硬性材料は、十分に水和し、硬化させることで得られる水硬性材料硬化体が高い初期強度を示すようになるだけでなく、硬化する前の水硬性材料、即ちスラリー状の水硬性材料組成物において、ある程度流動性が保つことができるため施工性が阻害されにくい。水硬性材料に含まれる前記高強度補強繊維の割合が０．０１Vol％未満であると、硬化後した水硬性材料の初期強度が十分ではなくなる可能性がある。水硬性材料に含まれる前記高強度補強繊維の割合が５Vol％を越えると水硬性材料の製造コストが高くなるだけでなく、水硬性材料に占める補強繊維の割合が多くなりすぎることで、圧縮強度や引っ張り強度といった各種機械強度が低下するおそれがある。本発明の水硬性材料に含まれる高強度補強繊維の割合は、０．０５〜３Vol％であると好ましく、０．１〜２．５Vol％であるとより好ましく、０．２〜２．０Vol％であると特に好ましい。
【００３５】
本発明の水硬性材料は、単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（中強度脂肪族ポリアミドセに）と、単繊維強度が前記脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度よりも大きい高強度補強繊維を含む水硬性材料である。本発明の水硬性材料は、各種セメントなどの水硬性材料組成物に対し、中強度脂肪族ポリアミド繊維及び高強度補強繊維を一定の割合で含むように水硬性材料組成物に添加し、適量の水を加えて十分に混練した後硬化させたり、既に水硬性材料組成物と水とを混ぜ合わせた水硬性材料スラリー中に中強度脂肪族ポリアミド繊維及び高強度補強繊維を添加し、十分に混練した後硬化させたりすることで得ることができる。本発明の水硬性材料に含まれる水硬性材料組成物には、各種セメント、細骨材、必要に応じて粗骨材、混和材や混和剤などが含まれる。前記水硬性材料組成物を構成するセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントなど、各種セメントを使用することができる。前記水硬性材料組成物を構成する細骨材や粗骨材としては珪砂、川砂、海砂、浜砂、砕石の他に、高炉スラグ、フェロニッケルスラグ、銅スラグ、電気炉傘下スラグといった各種スラグなどを使用することができ、この中から水硬性材料の用途に応じて骨材の粒子径を選択して細骨材、粗骨材として使用することができる。前記水硬性材料組成物に含まれる混和材としては、フライアッシュ、珪石粉、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、エトリンガイトや公知の各種膨張材を使用することができる。前記水硬性材料組成物に含まれる混和剤としてはＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高機能ＡＥ減水剤、流動化剤、硬化促進剤、防錆剤、凝結遅延剤、急結剤、収縮低減剤を始めとする各種混和剤を目的や用途よって適宜選択して使用することができる。
【００３６】
本発明の水硬性材料は、水硬性材料の補強繊維として、単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維）と、単繊維強度が前記脂肪族ポリアミド繊維の単繊維強度よりも大きい高強度補強繊維を併用して含んでいる。本発明の水硬性材料は、補強繊維として前記中強度脂肪族ポリアミド繊維や、前記高強度補強繊維に加え、必要に応じてそれら以外の繊維を含んでもよい。前記中強度脂肪族ポリアミド繊維及び前記高強度補強繊維以外の補強繊維としては、ジュート繊維、サイザル麻繊維、竹繊維に代表される単繊維強度の小さい天然繊維が挙げられる他、前記中強度脂肪族ポリアミド繊維よりも単繊維強度が小さい化学繊維が挙げられる。
【００３７】
本発明の水硬性材料において、水硬性材料に対し補強繊維の割合、即ち、中強度脂肪族ポリアミド繊維、高強度補強繊維、中強度脂肪族ポリアミド繊維でも高強度補強繊維でもない補強繊維など、補強繊維全ての和が水硬性材料全体に占める割合は、０．０２〜７Vol％であることが好ましい。すなわち、水硬性材料において、水硬性材料に対して外割り、言い換えるならば水硬性材料のうち、中強度脂肪族ポリアミド繊維、高強度補強繊維、及び必要に応じて使用するそれら以外の補強繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維及び高強度繊維以外の繊維）を除いた各種セメント、細骨材、粗骨材、水などの成分の総和を１００Vol％とし、これに対し補強繊維を合計で０．０２〜７Vol％含んでいることが好ましい。水硬性材料が中強度補強繊維や高強度繊維などの補強繊維を前記の割合で含むことで、水硬性材料スラリーの流動性、施工性に悪影響を与えることなく初期強度、破壊エネルギー共に優れた水硬性材料が得られるようになる。水硬性材料に含まれる補強繊維の割合が０．０２Vol％未満となると、水硬性材料の内部に含まれる繊維の量が少ないことから繊維を添加したことに起因する初期強度の向上や破壊エネルギーの増大が見られず、繊維を添加した効果が十分に発揮されないおそれがある。水硬性材料に含まれる補強繊維の割合が７Vol％を越えると水硬性材料スラリーを調整する際、ファイバーボールが発生しやすくなるだけでなく、水硬性材料スラリーの流動性が低下して、建設現場での施工性が低下しやすくなるだけでなく、水硬性材料の内部に含まれる補強繊維の割合が多くなりすぎることで水硬性材料硬化体の圧縮強度や曲げ強度といった機械的強度が低下するおそれがある。本発明の水硬性材料に含まれる補強繊維の割合は０．０７〜６Vol％であると好ましく、０．１〜５Vol％であるとより好ましく、０．１２〜３Vol％であると特に好ましく、０．１５〜２．５Vol％であると最も好ましい。本発明の水硬性材料は、中強度脂肪族ポリアミド繊維、高強度補強繊維に加え、前記中強度脂肪族ポリアミド繊維でも高強度補強繊維でもない補強繊維含んでもよいが、好ましくは、補強繊維として中強度脂肪族ポリアミド繊維及び高強度補強繊維を含み、これら以外の繊維を含まないことが好ましい。
【００３８】
本発明の水硬性材料は、水硬性材料硬化体の引張応力試験において、ひずみが０〜４％の範囲内の引張応力の最大値（Ａ）と、ひずみ４％のときの引張応力値（Ｂ）を比較すると、ＢはＡの３０％以上であるのが好ましく、さらに好ましくは４０％以上である。前記の範囲であれば、ひずみが大きくなっても成形物の引張応力（強度）を高く維持できる。
【００３９】
前記水硬性材料硬化体の引張応力と変位の面積から求められる破壊エネルギーは、補強繊維を含まない水硬性材料硬化体に比較して１．４倍以上高いことが好ましい。前記の範囲であれば、同様にひずみが大きくなっても水硬性材料硬化体の引張応力（強度）を高く維持でき、破壊されにくい水硬性材料硬化体となる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４１】
＜測定方法＞
（１）メルトフローレート（ＭＦＲ）
ナイロン６６のメルトフローレートは、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準じて、２７０℃、荷重２１．２Ｎで測定した。具体的には、メルトフローレートを測定するナイロン６６の試料（樹脂ペレットもしくは製造した繊維）を１００℃に設定した恒温乾燥機の中で５時間保持し、十分に乾燥させる。次に、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準じた押出し式プラストメーターを２７０℃まで昇温し、２７０℃になってから２０分保持して温度を安定させた後、乾燥させた試料を３〜８ｇ充填する。そして、試料の充填から３６０秒後にメルトフローレートの測定を開始する。同じ測定を２回繰り返し、その平均値を２７０℃におけるナイロン６６のメルトフローレートとした。
（２）単繊維強度および破断伸度
ＪＩＳ  Ｌ  １０１５に準じて、引張試験機を用いて、試料のつかみ間隔を２０mmとしたときの繊維切断時の荷重値及び伸度を測定し、それぞれ単繊維強度及び破断伸度とした。
（３）水硬性材料硬化体の引張試験
図１に示す全長３３０mm、つかみ幅６０mm、厚さ３０mm、くびれ部分の幅３０mm、同長さ８０mmのダンベル型試験体１を用いて一軸引張試験により引張応力とひずみを測定した。この引張試験はＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に準拠したものである。この試験装置１０は試験体１をチャック２ａ，２ｂで固定した後、上下方向に引っ張り、引張応力を測定するとともに、変位計３ａ，３ｂによりひずみを測定する。図１の右図において数値はダンベル試験体の寸法（単位：mm）である。
【００４２】
（実施例１〜５、比較例１〜７）
（高強度補強繊維として使用するポリプロピレン繊維）
本発明の水硬性材料の高強度補強繊維として使用するホモポリプロピレン樹脂からなる繊維を以下の手順で製造した。ポリプロピレン樹脂（プロピレンの単独重合体、日本ポリプロ株式会社製、品名「ＳＡ０１Ａ」、Ｑ値：３．０）を円形のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いて、紡糸温度を２７０℃として溶融押出し、引取速度１０００m/分で引き取り、９dtexの 紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントを使用し、１４０℃で、４．５倍に乾式延伸（一段延伸）し、リン酸エステルカリウム塩を主成分として含む親水性の繊維処理剤を、繊維の質量を１００としたときに有効成分の割合が０．３質量％となるように付着させた後、繊維長６mmに切断した。得られたポリプロピレン繊維（以下において、「ＰＰ繊維」とも記す。）の単繊維繊度は２．２dtex、単繊維強度は７．４１cN/dtex、破断伸度が２７％であった。
【００４３】
（他の高強度補強繊維）
高強度補強繊維として、前記ポリプロピレン繊維（以下においてＰＰ繊維とも称す。）を準備し、そのほかに市販されているポリビニルアルコール繊維（以下においてＰＶＡ繊維とも称す。）、及び市販されている高強度ポリエチレン繊維（以下においてＰＥ繊維とも称す。）を用意した。用意したＰＶＡ繊維は繊度が１３．５dtex、単繊維強度が１３．４cN/dtex、破断伸度が６％であり、繊維長が８mmの繊維と１２mmの繊維を用意した。また、用意したＰＥ繊維は繊度が１．２９dtex、単繊維強度が２６．８cN/dtex、破断伸度が４％であり、繊維長が６mmの繊維と１２mmの繊維を用意した。
【００４４】
（１）中強度脂肪族ポリアミド繊維の製造
中強度脂肪族ポリアミド繊維として、ナイロン６６樹脂からなる繊維を以下の手順で製造した。ナイロン６６樹脂（旭化成株式会社製、品名「レオナ１３００Ｓ」、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準じて、２７０℃、２１．２Ｎで測定したＭＦＲは６３．６３g/10分）を円形のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いて、紡糸温度を２８５℃として溶融押出し、未延伸繊度４０．５dtexの紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントを使用し、２３℃に水温を調整した浴中で４．９の延伸倍率で湿式延伸した後、１４０℃に調整した金属ロール間で１．０５倍の延伸倍率にて緊張熱セットを行い、得られた延伸後のフィラメントに対し、リン酸エステルカリウム塩を主成分として含む親水性の繊維処理剤を、繊維の質量を１００としたときにリン酸エステルカリウム塩の割合が０．３質量％となるように付着させた後、繊維長６mmに切断し、ナイロン６６繊維１（以下において、「Ｎｙ６６−１」とも記す。）を得た。この繊維（Ｎｙ６６−１）は繊度が９．０６dtex、単繊維強度が５．９４cN/dtex、破断伸度が５２％であった。
（２）中強度脂肪族ポリアミド繊維として、市販されているナイロン６６繊維２（以下において「Ｎｙ６６−２」とも記す。）を用意した。この繊維（Ｎｙ６６−２）は繊度が３．２５dtex、単繊維強度が３．９４cN/dtex、破断伸度が８６％であった。
【００４５】
後述するように水硬性材料硬化体の試験片を作製し、試験片について引っ張り試験を行った。実施例１〜５は、表２に示すように、前記ナイロン６６繊維（Ｎｙ６６−１又はＮｙ６６−２）を中強度脂肪族ポリアミド繊維として、前記ＰＰ繊維を高強度補強繊維として併用して使用している水硬性材料の硬化体であり、比較例１はＰＰ繊維を単独で水硬性材料に添加した水硬性材料の硬化体であり、比較例２〜７は、脂肪族ポリアミド繊維を使用せず、表３に示すように、脂肪族ポリアミド繊維以外の繊維を複数使用して補強したセメント硬化体になる。表１に水硬性材料に使用した材料を示す。
【００４６】
【表１】
0006778025.tif 000002
【００４７】
表１に示す使用材料を用い、セメント７０質量部、フライアッシュ３０質量部、細骨材４０質量部、増粘剤０．２質量部、減水剤０．９質量部、水３９．１質量部及び表２、３に示す量の補強繊維を均一に混合して水硬性材料スラリーを作製した。表２及び３に示す補強繊維の繊維含有量（Vol%）は、補強繊維を除く、セメント、フライアッシュ、細骨材、増粘剤、減水剤及び水の合計体積１００％に対する繊維の体積割合である。混合方法は、セメントとフライアッシュと細骨材の粉体をまず１分間空練し、次に水と減水剤と増粘剤を加えて３分間混合し、次に補強繊維を加えて１．５分×２回混合した。このようにして得られた水硬性材料スラリーを型に入れ水中養生し、図１に示すダンベルを作製した。このダンベルを使用して引張試験をし、初期ひび割れ強度と破壊エネルギー求めた。破壊エネルギーは図２に示すように、応力度×変位＝破壊エネルギー量として表せる。評価結果は表２にまとめて示す。
【００４８】
【表２】
0006778025.tif 000003
【００４９】
【表３】
0006778025.tif 000004
【００５０】
表２、表３から明らかなとおり、実施例１〜５の水硬性材料硬化体は破壊エネルギーが高かった。これは、実施例１〜５の水硬性材料硬化体が補強繊維としてセメントとの親和性に優れるだけでなく、ある程度伸度を残した脂肪族ポリアミド繊維を含んでいるため、引っ張り試験において試験体の変形が大きくなっても脂肪族ポリアミド繊維がセメントマトリックスから引き抜かれることなく変形に応じて伸びるため、試験体の応力度が高くなったことで破壊エネルギーが大きくなったと推察される。実施例の水硬性材料硬化体において、実施例１と実施例４、実施例２と実施例５を比較すると、実施例４、５のほうが破壊エネルギーの値が低くなっている。これは実施例４、５の水硬性材料に含まれる脂肪族ポリアミド繊維が単繊維強度が３〜９cN/dtexの繊維であるため、水硬性材料硬化体が変形した際、繊維が伸びるものの、伸びきったり、繊維がセメントマトリックスから引き抜けたりするよりも前に脂肪族ポリアミド繊維そのものが破断してしまうため、破壊エネルギーが若干低下したと考えられる。従って、本発明の水硬性材料において、水硬性材料に含まれる脂肪族ポリアミド繊維はある程度単繊維強度が高い繊維のほうが好ましいといえる。
【００５１】
実施例の水硬性材料硬化体に対し、比較例１〜７の水硬性材料硬化体では目立った破壊エネルギーの向上は確認できなかった。比較例１の水硬性材料硬化体は、使用した補強繊維がＰＰ繊維のみであり、破壊エネルギーの値がいずれの実施例よりも低かった。これは比較例１の水硬性材料硬化体に含まれる補強繊維の量が少ないことに加え、疎水性の樹脂からなる繊維しか含まないため、水硬性材料硬化体の歪みが大きくなると補強繊維が次々と引き抜けてしまうことで応力度が急激に低下してしまったためだと考えられる。
【００５２】
実施例とは異なり、中強度脂肪族ポリアミド繊維を使用せず、ＰＰ繊維とＰＥ繊維を併用して使用した比較例２〜４の水硬性材料硬化体も、同じ割合の補強繊維を含む実施例の水硬性材料硬化体と比較すると、破壊エネルギーが低い。すなわち実施例１、２の水硬性材料硬化体と比較例２、３の水硬性材料硬化体、また実施例３の水硬性材料硬化体と比較例４の水硬性材料硬化体を比較したとき、脂肪族ポリアミド繊維を含む実施例の水硬性材料硬化体よりも比較例の水硬性材料硬化体の方が、破壊エネルギーの値が低くなっている。これは比較例２〜４の水硬性材料に含まれる補強繊維がＰＰ繊維とＰＥ繊維であり、どちらも疎水性の樹脂からなる繊維である。そのため、水硬性材料硬化体を変形させていくと、ＰＰ繊維、ＰＥ繊維の両方ともが引き抜けてしまい、破壊エネルギーが向上しなかったと考えられる。
【００５３】
実施例とは異なり、中強度脂肪族ポリアミド繊維を使用せず、ＰＰ繊維とＰＶＡ繊維を併用して使用した比較例５〜７の水硬性材料硬化体も、同じ割合の補強繊維を含む実施例の水硬性材料硬化体と比較すると、破壊エネルギーが低い。すなわち、実施例１、２の水硬性材料硬化体と比較例５、６の水硬性材料硬化体、また実施例３の水硬性材料硬化体と比較例７の水硬性材料硬化体を比較したとき、脂肪族ポリアミド繊維を含む実施例の水硬性材料硬化体よりも比較例の水硬性材料硬化体の方が、破壊エネルギーの値が低くなっている。これは比較例５〜７の水硬性材料に含まれる補強繊維がＰＰ繊維とＰＶＡ繊維であり、ＰＶＡ繊維は高い親水性を有する、即ちセメントマトリックスとの親和性も高い繊維であるが、破断伸度が６％と低伸度の繊維である。そのため、水硬性材料硬化体を変形させていくと、疎水性の樹脂からなる繊維と異なり、セメントマトリックスからの引き抜けは抑えられるものの、繊維が伸びないため繊維が破断してしまい、破壊エネルギーが向上しなかったと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の水硬性材料は、補強繊維として単繊維強度が３〜９cN/dtexである脂肪族ポリアミド繊維（中強度脂肪族ポリアミド繊維）と、単繊維強度が前記脂肪族ポリアミド繊維よりも大きい高強度補強繊維を含む水硬性材料であり、十分に硬化させた水硬性材料硬化体とすることで、従来の水硬性材料では発揮されない、高い破壊エネルギーを有する水硬性硬化体となる。このような高い破壊エネルギーを示す水硬性材料は、一般的に水硬性材料が使用される各種大型建造物の構造材料に使用できるだけでなく、衝撃が加わったとしても、完全に破壊されないことが求められる用途、具体的には高速道路の壁面やトンネル内部の構造物や、防護シェルターなど、物理的衝撃が加わっても破壊されにくいことが求められる用途に特に適した水硬性材料であると考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１  試験体
２ａ，２ｂ  チャック
３ａ，３ｂ  変位計
１０  試験装置
【図１】
0006778025.tif 000005
【図２】
0006778025.tif 000006