(57)【要約】  少なくとも１つのセメント状材料ならびに（ｉ）水を除いたひび割れ低減材の全質量に対して、少なくとも１つのアルコール０〜約５質量％；および（ｉｉ）式（ＩＩＩ）〔式中：ｖは、０〜５０の整数であり；およびｗは、０〜５０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の化学構造を有する化合物を含むセメント状組成物。また、本明細書中に記載されたようなセメント状組成物のための低減材を使用して、前記セメント状組成物を製造するか、セメント状組成物が硬化する場合に、セメント状組成物中でのひび割れの形成を減少させるかまたは取り除き、およびセメント状組成物が硬化する場合にセメント状組成物中に形成されるひび割れの寸法を減少させる方法。
2016538222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのセメント状材料ならびに（ｉ）水を除いたひび割れ低減材の全質量に対して、少なくとも１つのアルコール０〜約５質量％；および（ｉｉ）式（ＩＩＩ）：
【化１】
2016538222.tif 000019
〔式中：
ｖは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；および
ｗは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の化学構造を有する化合物を含む、少なくとも１つのひび割れ低減材を含むセメント状組成物であって；
前記ひび割れ低減材が、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．２５〜約４ガロンの量でセメント状組成物中に存在しており；および
硬化中に、前記セメント状組成物が、約１７５μｍよりも広幅のひび割れを示さない、前記セメント状組成物。
【請求項２】
ｖが２であり、かつｗが２である、請求項１記載のセメント状組成物。
【請求項３】
さらに、少なくとも１つの空気連行剤を含む、請求項１または２記載のセメント状組成物。
【請求項４】
前記空気連行剤が、少なくとも１つの合成空気連行剤および／または少なくとも１つの天然の空気連行剤を含む、請求項３記載のセメント状組成物。
【請求項５】
前記空気連行剤が、脂肪酸空気連行剤、アルキルベンゼンスルホネートベースの空気連行剤、α−オレフィンスルホネートベースの空気連行剤、エトキシル化アルコールベースの空気連行剤、トール油、ヴィンソルレジンまたはロジンの少なくとも１つを含む、請求項４記載のセメント状組成物。
【請求項６】
さらに、骨材および水を含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載のセメント状組成物。
【請求項７】
前記ひび割れ低減材が、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．５〜約３ガロン、任意に約１〜約２ガロンの量でセメント状組成物中に存在している、請求項６記載のセメント状組成物。
【請求項８】
硬化中に、前記セメント状組成物が、約１００μｍよりも広幅のひび割れを示さない、請求項６または７記載のセメント状組成物。
【請求項９】
前記ひび割れ低減材が、さらに、該低減材中での沈殿物の形成を減少させるかまたは取り除くために、少なくとも１つの酸を、該低減材を少なくとも部分的に中和するのに有効な量で含有することを含み、任意に、少なくとも１つの酸が、酢酸を含む、請求項１から８までのいずれか１項に記載のセメント状組成物。
【請求項１０】
セメント状組成物が硬化する場合に、セメント状組成物中でのひび割れの形成を減少させるかまたは取り除く方法であって、硬化されていないセメント状組成物に、式（ＩＩＩ）：
【化２】
2016538222.tif 000020
〔式中：
ｖは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；およびｗは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の化学構造を有する化合物を含む、少なくとも１つのひび割れ低減材を添加することを特徴とする、前記方法。
【請求項１１】
セメント状組成物が硬化する場合に、セメント状組成物中に形成されるひび割れの寸法を、約１７５μｍ以下の幅、任意に約１００μｍ以下の幅に制限する方法において、硬化されていないセメント状組成物に、式（ＩＩＩ）：
【化３】
2016538222.tif 000021
〔式中：
ｖは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；および
ｗは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の化学構造を有する化合物を含む、少なくとも１つのひび割れ低減材を添加することを特徴とする、前記方法。
【請求項１２】
ｖは２であり、かつｗは２である、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
さらに少なくとも１つの空気連行剤を前記セメント状組成物に添加し、任意に、空気連行剤が少なくとも１つの合成空気連行剤および／または少なくとも１つの天然の空気連行剤を含み、さらに、任意に、前記空気連行剤は、脂肪酸空気連行剤、アルキルベンゼンスルホネートベースの空気連行剤、α−オレフィンスルホネートベースの空気連行剤、エトキシル化アルコールベースの空気連行剤、トール油、ヴィンソルレジンまたはロジンの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、骨材および水を前記セメント状組成物に添加することを特徴とする、請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ひび割れ低減材を前記セメント状組成物に、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．２５〜約４ガロン、任意に約０．５〜約３ガロン、さらに任意に約１〜約２ガロンの量で添加し、前記ひび割れ低減材が、任意にさらに、該低減材中での沈殿物の形成を減少させるかまたは取り除くために、少なくとも１つの酸を、該低減材を少なくとも部分的に中和するのに有効な量で含有し、任意に、少なくとも１つの酸は、酢酸を含む、請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．（条文））第１１９条（ｅ）の規定により、２０１３年１１月２２日に出願された、仮出願６１／９０７７７９の出願日を有効出願日として請求するものである。
【０００２】
セメント状組成物のためのひび割れ低減材が提供される。
【０００３】
セメント状組成物は、多くの硬化されたセメント状組成物の低い引張強さに基づき、種々の理由のために、セメント状組成物の硬化中にひび割れを受けやすいかもしれない。予防措置を取らなければ、セメント状組成物は、硬化中に起こる化学反応ならびに硬化中の水の損失の結果として、硬化中に収縮すると思われる。ひび割れは、硬化されたセメント状組成物の寿命にとって有害である。それというのも、ひび割れは、一般に、硬化されたセメント状組成物の負荷容量を減少させるからである。また、ひび割れは、有害物を硬化されたセメント状組成物の容積内に侵入させ、この有害物は、さらに硬化されたセメント状組成物を劣化しうる。水が硬化されたセメント状組成物のひび割れまたは細孔に侵入した場合には、当該劣化の１つのモードが起こり、水の膨張を生じ、硬化されたセメント状組成物中にさらなるひび割れを形成しうる力を、硬化されたセメント状組成物に印加する。いわゆる、“凍結−融解の繰返し”は、時間と共に、この特別な問題を悪化させうる。
【０００４】
収縮調整剤は、収縮の規模および硬化中のセメント状組成物のひび割れの潜在性の双方を減少させるために使用される物質の類である。しかし、常用の収縮調整剤を含有するセメント状組成物の硬化中に結局はひび割れが形成される場合には、このひび割れは、収縮調整剤なしのセメント状組成物の硬化中に形成されるひび割れと同様の幅になりうる。
【０００５】
さらに、常用の収縮調整剤は、空気連行剤と相容性ではないかもしれない。空気連行剤は、セメント状組成物中に空気間隙を形成させるために使用される物質の類である。前記空気間隙は、凍結−融解の繰返し中に、硬化されたセメント状組成物に対する応力を減少させるために機能することができ、硬化されたセメント状組成物の寿命を改善する。しかし、常用の収縮調整剤は、空気連行剤の使用によって形成された空気間隙系の構造に対して有害効果をもつ可能性があり、それによって、凍結−融解の繰返しによって引き起こされうる損傷に対する、硬化されたセメント状組成物の耐性を低減させる。
【０００６】
必要なものは、（ｉ）硬化中にセメント状組成物のひび割れの潜在性を減少させること；および／または（ｉｉ）セメント状組成物の硬化中に形成しうるひび割れの幅を減少させることを可能にするセメント状組成物のためのひび割れ低減材である。
【０００７】
前記対象の実施態様は、図に関連して開示されており、かつ例示する目的のためだけである。
【０００８】
式（Ｉ）：
【化１】
2016538222.tif 000003
〔式中：
Ｒ1Ｏは、分枝鎖状または直鎖状の、飽和または不飽和Ｃ3〜Ｃ14アルコール誘導体部分、任意に分枝鎖状または直鎖状の、飽和または不飽和Ｃ4〜Ｃ10アルコール誘導体部分、さらに任意に分枝鎖状または直鎖状の、飽和または不飽和Ｃ4〜Ｃ6アルコール誘導体部分であり；および
［Ｒ2Ｏ］xは、１．５％水溶液中で約６０℃〜約７０℃の曇り点を有するブロックポリオキシアルキレンポリマーまたは異形（ｈｅｔｅｒｉｃ）／ブロックポリオキシアルキレンポリマーであり、この曇り点は、式ＨＰ−［Ｒ2Ｏ］x−Ｈの化合物の曇り点を測定することによって定めることができる〕の少なくとも１つのポリオキシアルキレンアルコール誘導体を含む、セメント状組成物のためのひび割れ低減材が提供される。
【０００９】
また、式（Ｉ）のひび割れ低減材を、硬化されていないセメント状組成物に添加することを含む、ひび割れ低減を備えさせる方法が提供される。
【００１０】
ある一定の実施態様において、そのつどＲ2Ｏは、独立して、Ｃ1〜Ｃ6アルキレンオキシドであってよく；およびｘは、０〜５０の整数であってよい。例えば、Ｒ2Ｏは、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレンまたはテトラヒドロフランの少なくとも１つであってよい。ある一定の実施態様において、ｘは、１〜２５の整数であってよい。ある一定の実施態様において、ｘは、２〜１０の整数であってよい。さらに、ｘの値の範囲の最小値は、両端の数字を含めて、０〜４９の任意の整数であってよく、およびｘの値の範囲の最大値は、両端の数字を含めて、１〜５０の任意の整数であってよいと解釈されるべきである。
【００１１】
ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材は、式（ＩＩ）：
【化２】
2016538222.tif 000004
〔式中：
Ｒ3Ｏは、分枝鎖状または直鎖状の、飽和または不飽和Ｃ3〜Ｃ14アルコール誘導体部分であり；
Ｒ4Ｏは、Ｃ1〜Ｃ6アルキレンオキシドであり；
Ｒ5Ｏは、Ｒ4Ｏとは異なる、Ｃ1〜Ｃ6アルキレンオキシドであり；
ｍは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；および
ｎは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｍとｎの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の少なくとも１つのポリオキシアルキレンアルコール誘導体を含んでいてよい。
【００１２】
ｍおよび／またはｎの値の範囲の最小値は、独立して、両端の数字を含めて、０〜４９の任意の整数であってよく、およびｍおよび／またはｎの値の範囲の最大値は、独立して、両端の数字を含めて、１〜５０の任意の整数であってよいと解釈されるべきである。ただし、ｍとｎの総和は、５０を上回らないものとする。
【００１３】
ある一定の実施態様において、式（ＩＩ）のひび割れ低減材を、硬化されていないセメント状組成物に添加することを含む、ひび割れ低減を備えさせる方法が提供される。
【００１４】
ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材は、式（ＩＩＩ）：
【化３】
2016538222.tif 000005
〔式中：
ｖは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；およびｗは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の少なくとも１つのポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドイソプレノール誘導体を含んでいてよい。
【００１５】
ｖおよび／またはｗの値の範囲の最小値は、独立して、両端の数字を含めて、０〜４９の任意の整数であってよく、およびｖおよび／またはｗの値の範囲の最大値は、独立して、両端の数字を含めて、１〜５０の任意の整数であってよいと解釈されるべきである。ただし、ｖとｗの総和は、５０を上回らないものとする。
【００１６】
ある一定の実施態様において、式（ＩＩＩ）のひび割れ低減材を、硬化されていないセメント状組成物に添加することを含む、ひび割れ低減を備えさせる方法が提供される。
【００１７】
ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材は、式（ＩＶ）：
【化４】
2016538222.tif 000006
の化学構造を有する化合物を含んでいてよい。
【００１８】
ある一定の実施態様において、式（ＩＶ）のひび割れ低減材を、硬化されていないセメント状組成物に添加することを含む、ひび割れ低減を備えさせる方法が提供される。
【００１９】
ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材は、式（Ｉ）、（ＩＩ）または（ＩＩＩ）の少なくとも１つのひび割れ低減材の１つ以上を、任意に式（ＩＶ）のひび割れ低減材と組み合わせて含んでいてよい。
【００２０】
ある一定の実施態様において、式（Ｉ）、（ＩＩ）または（ＩＩＩ）の少なくとも１つのひび割れ低減材の１つ以上を、任意に式（ＩＶ）のひび割れ低減材と組み合わせて硬化されていないセメント状組成物に添加することを含む、ひび割れ低減を備えさせる方法が提供される。
【００２１】
ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材は、さらに、少なくとも１つのアルコール、例えばイソプレノールを、任意に、水を除いた前記ひび割れ低減材の全質量に対して、０〜約５質量％の量で含むことができる。ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材は、さらに、少なくとも１つのアルコール、例えばイソプレノールを、任意に、水を除いた前記ひび割れ低減材の全質量に対して、０〜約５質量％の量で含むことができる。ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材中に存在する、少なくとも１つのアルコールの最小量は、水を除いた前記ひび割れ低減材の全質量に対して、約０．５質量％、任意に約１質量％、さらに任意に約１．５質量％、さらに任意に約２質量％、さらに任意に約２．５質量％、さらに任意に約３質量％、さらに任意に約３．５質量％、さらに任意に約４質量％、さらに任意に約４．５質量％であってよい。ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材中に存在する、少なくとも１つのアルコールの最大量は、水を除いた前記ひび割れ低減材の全質量に対して、約４．５質量％、任意に約４質量％、さらに任意に約３．５質量％、さらに任意に約３質量％、さらに任意に約２．５質量％、さらに任意に約２質量％、さらに任意に約１．５質量％、さらに任意に約１質量％、さらに任意に約０．５質量％であってよい。ある一定の実施態様において、少なくとも１つのアルコールは、ポリオキシアルキレンアルコール誘導体を製造するために使用される、未反応の量の単数または複数のアルコールを含むことができる。
【００２２】
ある一定の実施態様において、前記ひび割れ低減材は、さらに、該ひび割れ低減材中で沈殿物、例えば炭酸カリウムの形成を減少させるかまたは取り除くために、該ひび割れ低減材を少なくとも部分的に中和するのに効果的な量の酸、例えば酢酸を含んでいてよい。ある一定の実施態様において、沈殿物の形成を少なくとも部分的に回避させるには、少なくとも約７５％の中和で十分であることができる。炭酸カリウムが沈殿物として形成されうる実施態様において、カリウムは、残留重合用触媒として存在していてよい。
【００２３】
また、セメント材料および本明細書中に記載されたような少なくとも１つのひび割れ低減材を含むセメント状組成物が提供される。ある一定の実施態様において、前記セメント状組成物は、空気連行剤、骨材または水の少なくとも１つを含んでいてもよい。前記空気連行剤は、少なくとも１つの合成空気連行剤、例えば脂肪酸空気連行剤、アルキルベンゼンスルホネートベースの空気連行剤、α−オレフィンスルホネートベースの空気連行剤、またはエトキシル化アルコールベースの空気連行剤および／または少なくとも１つの天然の空気連行剤、例えばトール油、ヴィンソルレジンまたはロジンを含むことができる。
【００２４】
また、セメント材料および本明細書中に記載されたような少なくとも１つのひび割れ低減材を混合することを含む、セメント状組成物の製造法が提供される。
【００２５】
ある一定の実施態様において、前記対象のセメント状組成物は、セメント、本明細書中に記載されたような少なくとも１つのひび割れ低減材、骨材および水を含んでいてよい。少なくとも１つのひび割れ低減材は、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．２５〜約４ガロンの量でセメント状組成物中に存在していてよい。ある一定の実施態様において、少なくとも１つのひび割れ低減材は、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．５〜約３ガロンの量でセメント状組成物中に存在していてよい。ある一定の実施態様において、少なくとも１つのひび割れ低減材は、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約１〜約２ガロンの量でセメント状組成物中に存在していてよい。ある一定の実施態様において、セメント状組成物に添加されたひび割れ低減材の容量は、セメント状組成物中の同じ容量の水と置き換えることができる。
【００２６】
ある一定の実施態様において、前記対象のひび割れ低減材は、前記対象のひび割れ低減材を含まないセメント状組成物と比べて、セメント状組成物が硬化する場合にセメント状組成物中でのひび割れの形成を減少させることができるかまたは取り除くことができる。ある一定の実施態様において、前記対象のひび割れ低減材は、収縮調整剤として機能してもよい。
【００２７】
ある一定の実施態様において、前記対象のひび割れ低減材は、セメント状組成物の硬化中にセメント状組成物中に形成されるひび割れの寸法を、約１７５μｍ以下の幅に制限することができる。ある一定の実施態様において、前記対象のひび割れ低減材は、セメント状組成物の硬化中にセメント状組成物中に形成されるひび割れの寸法を、約１００μｍ以下の幅に制限することができる。硬化するかまたは硬化されたセメント状組成物中のひび割れの寸法は、任意の公知の手段、例えばこれに限定されるものではないが、線形可変差動変圧器センサー（ＬＶＤＴＳ）の使用またはハンドヘルドクラックコンパレータ（ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ  ｃｒａｃｋ  ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）の使用によって定めることができる。ハンドヘルドクラックコンパレータ（ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ  ｃｒａｃｋ  ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）は、視野面に最も近いレンズ上に目盛りを有する手持ち顕微鏡である。
【００２８】
本明細書中で使用されたように、ひび割れの形成に関連する“硬化中”は、少なくとも部分的に硬化されたセメント状組成物に印加されてよい外部の力の結果として形成されうるひび割れと対照的に、任意の条件下でセメント状組成物の硬化の結果として形成されるひび割れを意味する。このような外部の力は、制限されることなく、セメント状組成物のすぐ下の材料の沈下、沈降力、凍結−融解の繰返し、および／または引張力を含む。本明細書中で使用されたように、“硬化”の用語は、前記対象のセメント状組成物に水が添加された後に起こる水和反応に起因する。したがって、前記対象のセメント状組成物は、水を含んでいてもよいし、含んでいなくともよい。
【００２９】
幾つかの研究は、約１７５μｍ以下の幅のひび割れを有する硬化されたセメント状組成物が力、例えば引張力を、ひび割れを横切って伝達することができ、かつ結果として遮水セメント状組成物を生じうることも示した。
【００３０】
理論によって制限されることを望むものではないが、ひび割れの小さな寸法はコンクリートが“自己治癒”することを可能にするので、前記のことは可能なことであると考えられる。“自己治癒”または“自己修復”の場合に意味することは、ヒトの介入なしに時間と共に機械の利用によって引き起こされた本質的に適正な損傷に対する材料の能力である。セメント状組成物が自己治癒しうる１つの考えられうるモードは、ひび割れが硬化するかまたは硬化したセメント状組成物中に形成される場合に、セメント状組成物中のひび割れのどちらかの側に存在する未反応のセメントが環境内の水および／または水蒸気に晒されて未反応のセメントを反応させ、かつひび割れによって形成された隙間を少なくとも部分的に橋架けすることである。
【００３１】
また、ひび割れ低減材が存在する場合に、製造された、硬化するセメント状組成物中に起こりうるひび割れの小さな寸法が、ひび割れのどちらかの側でセメント状組成物の食い込み部分によってひび割れを横切って力を伝達する程度に、ひび割れのどちらかの側でのセメント状組成物の少なくとも部分的な食い込みを可能にすることが考えられる。
【００３２】
硬化するセメント状組成物中に形成されうるひび割れの幅を硬化および／または減少させる間のセメント状組成物のひび割れに対する潜在性を減少させることは、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験した場合に、セメント状組成物の破損に対して時間を延ばすことを可能にし、この場合このＡＳＴＭ  Ｃ１５８１は、参照のために本明細書に援用される。ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１は、拘束された収縮下でのセメント状組成物のひび割れ時の材齢および誘発された引張応力特性の実験室での決定を説明する試験方法である。この手順は、自己収縮および水和熱によって引き起こされる乾燥収縮および変形の双方に基づくひび割れ時のセメント状組成物の割合および材料特性における変形の効果を定めるために使用されてよい。
【００３３】
ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１では、新たに混合されたセメント状組成物の供試体は、装着されたスチールリングの周りの円形型内で圧縮される。前記の硬化するセメント状組成物の収縮によって引き起こされる、スチールリング中で展開される圧縮歪みは、成形時間から測定される。試験片のひび割れは、スチールリングによって受けた圧縮歪みの突然の減少によって知らされる。試験片における、ひび割れ時の材齢および引張応力の展開速度は、拘束された収縮下でのセメント状組成物のひび割れ抵抗性の指標である。
【００３４】
また、さらに、空気連行剤を含むセメント状組成物中に前記対象のひび割れ低減材を利用することで、前記セメント状組成物は、凍結−融解の繰返しに対する耐性のＡＳＴＭ  Ｃ６６６（これは、参照のために本明細書に援用される）試験要件に合格することができる。
【００３５】
本明細書中で討論したように、セメント状組成物中に前記対象のひび割れ低減材を利用することで、硬化中に、セメント状組成物中でのひび割れの形成を減少させることができるかまたは取り除くことができる。ある一定の実施態様において、前記対象のセメント状組成物は、約１７５μｍよりも広幅のひび割れがないことを示すことができ、ある一定の実施態様において、約１００μｍよりも広幅のひび割れがないことを示すことができる。試験中に、前記対象のセメント状組成物は、ひび割れがないことを示すか、約５０μｍ〜約１７５μｍのひび割れ寸法を示すことが証明された。
【００３６】
硬化中にセメント状組成物中でのひび割れ形成を減少させるかまたは取り除くことの可能性を増大させるために、前記対象のひび割れ低減材は、繊維も含むセメント状組成物中に使用されてよい。建設分野では、セメント状組成物を引張応力およびその後のひび割れから保護する多数の方法が数年間に亘り開発された。１つの方法は、新しいセメント混合物の隅から隅まで繊維を分布させることを含む。硬化中、このセメント状組成物は、繊維強化セメントと呼称される。繊維は、ジルコニウム材料、カーボン、スチール、ガラス繊維、または合成材料、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、レーヨン、高強度アラミド、これらの混合物から製造されていてよい。
【００３７】
前記対象のひび割れ低減材が繊維を含むセメント状組成物中に使用されるかどうかで、前記対象のひび割れ低減材を含むセメント状組成物は、保水構造体、目地なし床、および／またはブリッジデッキ中に使用されてよく、および当該セメント状組成物は、凍結−融解の繰返しおよび腐食性物質、例えば除氷剤への暴露に適していてよい。
【００３８】
前記セメント材料は、ポートランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、リン酸マグネシウムセメント、リン酸マグネシウムカリウムセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメントまたは任意の他の適当な水硬性結合材であってよい。骨材は、前記セメント状組成物中に含まれていてよい。前記骨材は、シリカ、石英、砂、破砕された大理石、グラススフィア、花崗岩、石灰岩、方解石、長石、沖積砂、任意の他の耐性骨材、およびこれらの混合物であることができる。
【００３９】
前記対象のひび割れ低減材は、他の混和剤または成分を含有していてよく、必ずしも前記組成物に制限されるべきではない。
【００４０】
本明細書中に記載されたようなセメント状組成物は、他の混和剤または成分を含有していてよく、必ずしも前記配合物に制限されるべきではない。前記の混和剤および／または成分は、次のもの：ポゾラン材料、分散剤、凝固促進剤／凝固増強剤および強度促進剤／強度増強剤、凝固遅延剤、減水剤、腐食防止剤、湿潤剤、水溶性ポリマー、レオロジー改質剤、撥水剤、非分解性繊維、防湿混和剤、透水性低減剤、抗真菌混和剤、殺菌性混和剤、殺虫性混和剤、アルカリ反応低下剤（ａｌｋａｌｉ−ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ  ｒｅｄｕｃｅｒ）、結合混和剤（ｂｏｎｄｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）、収縮調整剤、およびセメント状組成物中への使用に適した、任意の他の混和剤または添加剤を含むが、しかし、これらに限定されるものではない。本明細書中に記載された前記混和剤およびセメント状組成物は、前述の成分を何ら含有する必要はないが、しかし、前述の成分を幾つでも含有していてよい。
【００４１】
骨材は、微細な骨材を含むモルタル、および微細な骨材および粗大な骨材を含むコンクリートを提供するために、セメント状組成物中に含まれていてよい。この微細な骨材は、Ｎｏ．４の篩（ＡＳＴＭ  Ｃ  １２５およびＡＳＴＭ  Ｃ  ３３）を殆んど完全に通過する材料、例えばシリカ砂である。粗大な骨材は、Ｎｏ．４の篩（ＡＳＴＭ  Ｃ  １２５およびＡＳＴＭ  Ｃ  ３３）上に大部分が保留される材料、例えばシリカ、石英、破砕された大理石、ガラス小球、花崗岩、石灰岩、方解石、長石、沖積砂、砂または任意の他の耐性骨材およびその混合物である。
【００４２】
ポゾラン材料は、セメント質の価値を殆んど有しないかまたは全く有しない珪酸質材料またはアルミノ珪酸質材料であるが、しかし、水の存在で微粒状の形で、水和中にセメント状材料と化学的に反応し、セメント質の性質を有する材料を形成する。珪藻土、オパール質チャート、クレー、頁岩、フライアッシュ、スラグ、シリカフューム、凝灰岩および軽石は、公知のポゾランの幾つかである。一定に粉砕され造粒された高炉スラグおよび高カルシウムフライアッシュ（ｈｉｇｈ  ｃａｌｃｉｕｍ  ｆｌｙ  ａｓｈｅｓ）は、ポゾランの性質とセメント質の性質の双方を有する。天然のポゾランは、天然で発生するポゾラン、例えば凝灰岩、軽石、トラッス、珪藻土、オパール質チャートおよび幾つかの頁岩を定義するために使用される１つの用語である。名目上、不活性材料は、微粒状の未処理の石英、ドロマイト、石灰石、大理石、花崗岩等を含むこともできる。フライアッシュは、ＡＳＴＭ  Ｃ６１８に定義されている。
【００４３】
使用される場合、シリカフュームは、圧縮されていなくともよいか、または部分的に圧縮されていてもよいか、またはスラリーとして添加されてもよい。シリカフュームは、さらに、セメント結合材の水和副生成物と反応し、この場合このセメント結合材は、完成品の増大された強度を提供し、かつ完成品の透過性を減少させる。シリカフュームまたは他のポゾラン、例えばフライアッシュまたは焼成クレー、例えばメタカオリンは、セメント状材料の質量に対して、約５％〜約７０％の量でウェットキャスト法によるセメント状混合物に添加されてよい。
【００４４】
分散剤は、使用される場合、ポリエーテル単位、ナフタリンスルホネートホルムアルデヒド縮合体樹脂、またはオリゴマー分散液の有り無し両方で、任意の適当な分散剤、例えばリグノスルホネート、β−ナフタリンスルホネート、スルホン化メラミンホルムアルデヒド縮合物、ポリアスパラギン酸塩、ポリカルボン酸塩であってよい。
【００４５】
ペンダント側鎖を有する炭素骨核を有する分散剤を意味するポリカルボキシレート分散剤を使用することができ、この場合側鎖の少なくとも一部分は、カルボキシル基、エーテル基、アミド基またはイミド基によって骨格に結合されている。分散剤の用語は、セメント状組成物のための可塑剤、広範囲の減水剤、流動化剤、抗凝集剤または超可塑剤としても機能する化学薬品を含むことも意味する。
【００４６】
オリゴマー分散剤の用語は、成分Ａと任意に成分Ｂと成分Ｃとの反応生成物であるオリゴマーに起因し；ここで、そのつど成分Ａは、独立して、セメント状粒子上に吸着される、非ポリマーの官能性部分であり；ここで、成分Ｂは、任意の部分であり、存在する場合には、そのつど成分Ｂは、独立して、成分Ａの部分と成分Ｃの部分との間に配置されている非ポリマー部分であり；および、ここで、成分Ｃは、実質的にセメント状粒子に吸着しない、直鎖状または分枝鎖状の、水溶性の非イオン性ポリマーである少なくとも１つの部分である。オリゴマー分散液は、米国特許第６１３３３４７号明細書、米国特許第６４９２４６１号明細書および米国特許第６４５１８８１号明細書中に開示されている。
【００４７】
使用されてよい凝固促進剤／凝固増強剤および強度促進剤／強度増強剤は、次のもの：アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムの硝酸塩；アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムの亜硝酸塩；アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムのチオシアン酸塩；アルカノールアミン；アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムのチオ硫酸塩；アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムの水酸化物；アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアルミニウムのカルボン酸塩（好ましくは、ギ酸カルシウム）；ポリヒドロキシルアルキルアミン；および／またはアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハライド塩（好ましくは、臭化物）を含むが、しかし、これらに限定されるものではない。
【００４８】
硝酸塩は、一般式Ｍ（ＮＯ3）a〔式中、Ｍは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属またはアルミニウムであり、ａは、アルカリ金属塩には１であり、アルカリ土類金属塩には２であり、かつアルミニウム塩には３である〕を有する。Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ＣａおよびＡｌの硝酸塩が好ましい。
【００４９】
亜硝酸塩は、一般式Ｍ（ＮＯ2）a〔式中、Ｍは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属またはアルミニウムであり、ａは、アルカリ金属塩には１であり、アルカリ土類金属塩には２であり、かつアルミニウム塩には３である〕を有する。Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ＣａおよびＡｌの亜硝酸塩が好ましい。
【００５０】
チオシアン酸塩は、一般式Ｍ（ＳＣＮ）b〔式中、Ｍは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属またはアルミニウムであり、ｂは、アルカリ金属塩には１であり、アルカリ土類金属塩には２であり、かつアルミニウム塩には３である〕を有する。これらの塩は、スルホシアネート、スルホシアニド、チオシアン酸塩またはチオシアン化物として、種々に公知である。Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ＣａおよびＡｌのチオシアン酸塩が好ましい。
【００５１】
アルカノールアミンは、三価窒素がアルキルアルコールの炭素原子に直接結合している化合物の群の一般的用語である。代表的な式は、Ｎ［Ｈ］c［（ＣＨ2）dＣＨＲＣＨ2Ｒ］e〔式中、Ｒは、独立して、ＨまたはＯＨであり、ｃは、３−ｅであり、ｄは、０〜約４であり、かつｅは、１〜約３である〕である。例は、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンおよびトリイソプロパノールアミンであるが、しかし、これに限定されるものではない。
【００５２】
チオ硫酸塩は、一般式Ｍf（Ｓ2Ｏ3）g〔式中、Ｍは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属またはアルミニウムであり、およびＭ金属元素の原子価に依存して、ｆは、１または２であり、かつｇは、１、２または３である〕を有する。Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ＣａおよびＡｌのチオ硫酸塩が好ましい。
【００５３】
カルボン酸塩は、一般式ＲＣＯＯＭ〔式中、Ｒは、ＨまたはＣ1〜約Ｃ10アルキルであり、またはＭは、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属またはアルミニウムである〕を有する。Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、ＣａおよびＡｌのカルボン酸塩が好ましい。カルボン酸塩の例は、ギ酸カルシウムである。
【００５４】
ポリヒドロキシルアルキルアミンは、一般式：
【化５】
2016538222.tif 000007
〔式中、ｈは、１〜３であり、ｉは、１〜３であり、ｊは、１〜３であり、かつｋは、０〜３である〕を有していてよい。好ましいポリヒドロキシアルキルアミンは、テトラヒドロキシエチルエチレンジアミンである。
【００５５】
凝固遅延混和剤、即ち遅延凝固混和剤または水和制御混和剤としても知られている凝固遅延混和剤は、セメント状組成物の凝固を遅らせるか、遅延させるか、または緩徐にさせるために使用される。凝固遅延剤は、セメント状組成物の凝固時に暑い天候の促進効果を相殺させるために使用されるか、または配置条件または仕事の現場への搬送の問題が困難な場合に、セメント状組成物の初期凝固を遅延させるために使用されるか、または特殊な仕上げ処理の時間を許容させるために使用される。大部分の凝固遅延剤は、低いレベルの減水剤としても作用し、かつ、或る程度の空気をセメント状組成物中に連行させるために使用されてもよい。リグノスルホネート、ヒドロキシル化カルボン酸、ボラックス、グルコン酸、酒石酸および他の有機酸およびこれらの相応する塩、ホスホネート、一定の炭水化物、例えば糖、多糖類および糖酸およびその混合物は、遅延混和物として使用されてよい。
【００５６】
腐食防止剤は、埋設された強化鋼を腐食から保護するために役に立つ。セメント状組成物の高アルカリ性の性質は、受動の非腐食性保護酸化皮膜を鋼上に形成させることを引き起こす。しかし、炭酸化または除氷剤もしくは海水からのクロリドイオンの存在は、酸素と一緒になって、前記皮膜を破壊するかまたは侵入する可能性がありかつ結果として腐食を生じる。腐食防止混和剤は、この腐食反応を化学的に緩徐にする。腐食防止に最も普通に使用される物質は、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、一定のリン酸塩またはフルオロケイ酸塩、フルオロアルミン酸塩、アミン、有機ベースの撥水剤、および関連した化学薬品である。
【００５７】
防湿混和剤は、低いセメント含量、高い水セメント比または骨材部分中の微細粒の欠如を有するコンクリートの透過性を減少させる。この混和剤は、湿潤コンクリート中への湿分の侵入を遅延させ、かつ一定の石鹸、ステアレートおよび石油製品を含む。
【００５８】
透水性低減剤は、圧力下の水がセメント状組成物を透過する速度を減少させるために使用される。シリカフューム、フライアッシュ、粉砕スラグ、メタカオリン、天然のポゾラン、減水剤およびラテックスは、セメント状組成物の透過性を減少させるために使用されてよい。
【００５９】
硬化されたセメント状組成物上または硬化されたセメント状組成物中での細菌類および真菌類の成長は、抗真菌混和剤、殺菌性混和剤および殺虫性混和剤の使用によって部分的に制御されうる。前記目的のために最も効果的な物質は、ポリハロゲン化フェノール、ディルドリン（ｄｉｅｌｄｒｉｎ）エマルジョンおよび銅化合物である。
【００６０】
着色混和剤は、通常、顔料、有機顔料、例えばフタロシアニンまたは無機顔料、例えばこれに限定されるものではないが金属酸化物等を有する金属含有顔料から構成されており、鉄酸化物含有顔料、酸化クロム、酸化アルミニウム、クロム酸鉛、酸化チタン、亜鉛白、酸化亜鉛、硫化亜鉛、硫化亜鉛、鉛白、鉄マンガン黒、コバルト緑、マンガン青、マンガンバイオレット、カドミウムスルホセレン化物、クロムオレンジ、ニッケルチタン黄、クロムチタン黄、硫化カドミウム、亜鉛黄、ウルトラマリーンブルーおよびコバルトブルーを含むが、これに限定されるものではない。
【００６１】
アルカリ反応低下剤（ａｌｋａｌｉ−ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ  ｒｅｄｕｃｅｒ）は、アルカリ骨材の反応を減少させることができ、かつこの反応が硬化されたセメント状組成物中で形成しうる破壊的な膨張力を制限する。ポゾラン（フライアッシュ、シリカフューム）、高炉スラグ、リチウム塩およびバリウム塩は、殊に効果的である。
【００６２】
さらなる混和剤および添加剤の上記記載は、例示的であり、かつ全てを網羅している訳でもないし、これに制限されるものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験された、比較のセメント状組成物および例示的なセメント状組成物の時間に対する圧縮歪みを示す線図である。
【図２】図２は、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験された、例示的なセメント状組成物の時間に対する圧縮歪みを示す線図である。
【図３】図３は、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験された、例示的なセメント状組成物の時間に対する圧縮歪みを示す線図である。
【図４】図４は、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験された、例示的なセメント状組成物の時間に対する圧縮歪みを示す線図である。
【００６４】
下記の複数の例は、前記対象のひび割れ低減材をさらに説明するために単に明示したにすぎない。例示的な例は、いかなる方法によっても、前記ひび割れ低減材を限定するものと解釈すべきではない。
【実施例】
【００６５】
下記の複数の例を、Ｌｅｈｉｇｈ型Ｉ／ＩＩセメント、＃５７石灰岩（“ＬＳ”）、＃８石灰岩、砂、水、減水混和剤（ｗａｔｅｒ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）（“ＷＲＡ”）および上記式ＩＶの化合物を含むひび割れ低減材（“ＣＲＡ”）で第１表中に示された量で調製した。セメント、石灰岩、砂および水の量は、ｌｂｓ／ｙｄ3であり、および混和剤の量は、１ハンドレッドウェイトのセメント当たり、１液量オンスである。
【００６６】
【表１】
2016538222.tif 000008
【００６７】
実施例１〜９および比較例１０を、ＡＳＴＭ  Ｃ１４３による初期スランプ（インチ）、ＡＳＴＭ  Ｃ１３８による空気含量（％）、密度（ｌｂ／ｆｔ3）、比較例１０と比べた、ＡＳＴＭ  Ｃ１５７による収縮低減率（％）、およびＡＳＴＭ  Ｃ３９による、７日目および２８日目の圧縮強さ（ｐｓｉ）について試験した。結果は、第２表中に報告されている。
【００６８】
【表２】
2016538222.tif 000009
【００６９】
下記の複数の例を、Ｌｅｈｉｇｈ型Ｉ／ＩＩセメント、＃８石灰岩、砂、水、減水混和剤（ｗａｔｅｒ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）（“ＷＲＡ”）、空気連行混和剤（“ＡＥ”）および上記式ＩＶの化合物を含むひび割れ低減材（“ＣＲＡ”）で第３表中に示された量で調製した。セメント、石灰岩、砂および水の量は、ｌｂｓ／ｙｄ3であり、および混和剤の量は、１ハンドレッドウェイトのセメント当たり、１液量オンスである。
【００７０】
【表３】
2016538222.tif 000010
【００７１】
実施例１１〜１８および比較例１９を、ＡＳＴＭ  Ｃ１４３による初期スランプ（インチ）、ＡＳＴＭ  Ｃ１３８による空気含量（％）および密度（ｌｂ／ｆｔ3）について試験した。また、前記実施例を急速凍結−融解に耐える能力を定めるために、ＡＳＴＭ  Ｃ６６６により試験した。試験体は、６０％を上回る耐性ファクタ（“ＤＦ”）で少なくとも３００回の凍結−融解の繰返しに耐えうる場合にＡＳＴＭ  Ｃ６６６に合格したものであるとみなされる。ＡＳＴＭ  Ｃ６６６の結果に関連して、表された結果は、３つの試験体の結果を加算平均することによって得られた。結果は、第４表中に報告されている。
【００７２】
【表４】
2016538222.tif 000011
【００７３】
実施例１〜９および１１〜１８は、比較例１０および１９と比べると、前記対象のひび割れ低減材が収縮調整剤としても機能することができ、かつ空気連行混和剤を含むセメント状組成物が、セメント状組成物の他の物理的性質に重大な影響を与えることなく、凍結−融解の耐性のＡＳＴＭ  Ｃ６６６試験に合格しうることを示す。
【００７４】
下記の複数の例を、Ｌｅｈｉｇｈ型Ｉ／ＩＩセメント、クラスＦ  フライアッシュ、シリカフューム、＃８石灰岩（“ＬＳ”）、砂、水、減水混和剤（ｗａｔｅｒ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）（“ＷＲＡ”）およびさらなる混和剤なしか、常用の収縮調整剤（“ＳＲＡ”）または上記式ＩＶの化合物を含むひび割れ低減材（“ＣＲＡ”）で、第５表中に示された量で調製した。セメント、フライアッシュ、シリカフューム、石灰岩、砂および水の量は、ｌｂｓ／ｙｄ3であり、および混和剤の量は、１ハンドレッドウェイトのセメント当たり、１液量オンスである。また、第５表は、各例のインチでのスランプおよび％での空気含量を提供する。
【００７５】
【表５】
2016538222.tif 000012
【００７６】
比較例２０および２１、ならびに実施例２２によるセメント状組成物の供試体を、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験した。この試験の結果は、図１中に示されている。図１は、対象のＣＲＡを含むセメント状組成物が、ＳＲＡまたはＣＲＡを含まないセメント状組成物および通常のＳＲＡだけを含みＳＲＡは含まないセメント状組成物よりも長い破損までの時間（ここで、線図上のそれぞれの線は、０μ歪みに達する）を生じることを示す。さらに、図１は、比較例２０および２１の双方が最初のひび割れ時に破損し、圧縮歪みの最初に突然の減少（または絶対歪みの増加）がセメント状組成物の完全な破損を生じることを示す。これとは異なり、実施例２２は、ひび割れ後に圧縮歪みの荷重を維持することができ、この場合このひび割れは、約４５日目および約７７日目に示された圧縮歪みの突然の減少によって示唆される。
【００７７】
実施例２２によるセメント状組成物の３つのさらなる供試体、供試体Ａ、ＢおよびＣ、をＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験した。この試験の結果は、図２中に示されている。図２は、対象のＣＲＡを含むセメント状組成物が、少なくとも１２５日間圧縮歪みを維持することができ、圧縮歪みの突然の減少を生じるひび割れを示すことがないことを示す。また、供試体ＡおよびＢは、対象のＣＲＡを含むセメント状組成物が圧縮歪みの緩やかな減少を被りうることを示す。このことは、前記セメント状組成物がセメント状組成物の強度を大幅に低下させる程度まで広がらない、ナノスケールおよび／またはミクロスケールでのひび割れを受けていることを示す。
【００７８】
下記の複数の例を、Ｌｅｈｉｇｈ型Ｉ／ＩＩセメント、クラスＦ  フライアッシュ、シリカフューム、＃８石灰岩（“ＬＳ”）、砂、水、減水混和剤（ｗａｔｅｒ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）（“ＷＲＡ”）およびさらなる混和剤なしか、上記式ＩＶの化合物を含むひび割れ低減材（“ＣＲＡ”）で第６表中に示された量で調製した。セメント、フライアッシュ、シリカフューム、石灰岩、砂および水の量は、ｌｂｓ／ｙｄ3であり、およびＷＲＡの量は、１ハンドレッドウェイトのセメント当たり、１液量オンスであり、かつＣＲＡの量は、セメント状組成物一立方ヤード当たり、１ガロンである。第６表は、各例について、スランプをインチで提供し、かつ空気含量を％で提供する。
【００７９】
【表６】
2016538222.tif 000013
【００８０】
比較例２３および実施例２４〜２６によるセメント状組成物の供試体を、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験した。この試験の結果は、図３中に示されている。図３は、対象のＣＲＡを含むセメント状組成物が、ＣＲＡを含まないセメント状組成物よりも長い破損までの時間（ここで、線図上のそれぞれの線は、０μ歪みに達する）を示すことを表す。実施例２４および２５のためのデータの収集は、試験装置の位置を再び定めるために、約３０〜３５日目のひび割れよりも前に停止させた。実施例２６の試験を、１９６日目のひび割れよりも前に停止させた。これとは異なり、比較例２３は、約９日目にひび割れした。
【００８１】
下記の複数の例を、Ｌｅｈｉｇｈ型Ｉ／ＩＩセメント、クラスＦ  フライアッシュ、シリカフューム、砂、水、減水混和剤（ｗａｔｅｒ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）（“ＷＲＡ”）およびさらなる混和剤なしか、または上記式ＩＶの化合物を含むひび割れ低減材（“ＣＲＡ”）で第７表中に示された量で調製した。セメント、フライアッシュ、シリカフューム、砂および水の量は、ｌｂｓ／ｙｄ3であり、およびＷＲＡの量は、１ハンドレッドウェイトのセメント当たり、１液量オンスであり、かつＣＲＡの量は、セメント状組成物一立方ヤード当たり、１ガロンである。
【００８２】
【表７】
2016538222.tif 000014
【００８３】
大規模な拘束スラブ試験を、未処理のモルタル混合物およびＣＲＡ処理されたモルタル混合物の拘束収縮ひび割れ潜在性を評価するために行った。前記の拘束スラブ試験は、約８４インチの全長を有する、“ドッグボーン（ｄｏｇ−ｂｏｎｅ）”形状のモルタルのスラブを含んでいた。前記モルタルのスラブは、該スラブによって受けた歪みを該スラブの“乾燥表面”部分に対して遮断する拘束装置によって拘束され、この場合この“乾燥表面”部分は、約８インチ×約４８インチの上面寸法を有する、“ドッグボーン（ｄｏｇ−ｂｏｎｅ）”形状の狭い部分である。約２８インチの長さを有する線形可変差動変圧器（“ＬＶＤＴ”）ゲージを、スラブの乾燥表面部分内で形成されうる任意のひび割れの形態および幅を検出するために、スラブ試験片の乾燥表面の中心部分に固定した。
【００８４】
比較例２７の６つのスラブおよび実施例２８の３つのスラブを、大規模な拘束スラブ試験を用いて試験した。比較例２７のスラブのひび割れ時の平均材齢は、２０９μｍの平均初期ひび割れ幅で、２．７日目であった。実施例２８のスラブのひび割れ時の平均材齢は、１２２μｍの平均初期ひび割れ幅で、８．０日目であった。
【００８５】
下記の複数の例を、Ｌｅｈｉｇｈ型Ｉ／ＩＩセメント、クラスＦ  フライアッシュ、シリカフューム、＃８石灰岩（“ＬＳ”）、砂、水、減水混和剤（ｗａｔｅｒ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）（“ＷＲＡ”）およびさらなる混和剤なしか、または上記式ＩＩＩの少なくとも１つの化合物を含むひび割れ低減材（“ＣＲＡ”）で第８表中に示された量で調製した。実施例３０は、式ＩＩＩ〔式中、ｖは、２であり、かつｗは、２であった〕の化合物を含むＣＲＡを含んでいた。実施例３１は、式ＩＩＩ〔式中、ｖは、５であり、かつｗは、０であった〕の化合物を含むＣＲＡを含んでいた。実施例３２は、例３２のＣＲＡのための、ｖの平均値が約２．５であるように、式ＩＩＩ〔式中、ｖは、２であり、かつｗは、０であった〕の化合物および式ＩＩＩ〔式中、ｖは、３であり、かつｗは、０であった〕の化合物を含むＣＲＡを含んでいた。実施例３３は、式ＩＩＩ〔式中、ｖは、４であり、かつｗは、０であった〕の化合物を含むＣＲＡを含んでいた。セメント、フライアッシュ、シリカフューム、石灰岩、砂および水の量は、ｌｂｓ／ｙｄ3であり、ＷＲＡの量は、１ハンドレッドウェイトのセメント当たり、１液量オンスであり、かつＣＲＡの量は、セメント状組成物一立方ヤード当たり、１ガロンである。
【００８６】
【表８】
2016538222.tif 000015
【００８７】
比較例２９および実施例３０〜３３によるセメント状組成物の供試体を、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１により試験した。この試験の結果は、図４中に示されている。図４は、式（ＩＩＩ）による少なくとも１つの化合物を含み、対象のＣＲＡを含むセメント状組成物が、ＣＲＡを含まないセメント状組成物よりも長い破損までの時間（ここで、線図上のそれぞれの線は、０μ歪みに達する）を示すことを表す。
【００８８】
第１の実施態様において、少なくとも１つのセメント状材料ならびに（ｉ）水を除いた前記混和剤の全質量に対して、少なくとも１つのアルコール０〜約５質量％；および（ｉｉ）式（ＩＩＩ）：
【化６】
2016538222.tif 000016
【００８９】
〔式中：ｖは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；およびｗは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の化学構造を有する化合物を含む、少なくとも１つのひび割れ低減材を含むセメント状組成物が提供され；硬化中に、前記セメント状組成物は、約１７５μｍよりも広幅のひび割れを示さない。
【００９０】
第１の実施態様のセメント状組成物は、さらに、ひび割れ低減材がセメント状組成物中に、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．２５〜約４ガロンの量で存在することを含んでいてよい。
【００９１】
第１の実施態様またはその後の実施態様のどちらか１つまたは双方のセメント状組成物は、さらに、ｖが２でありかつｗが２であることを含んでいてよい。
【００９２】
第１の実施態様またはその後の実施態様のいずれかのセメント状組成物は、さらに、少なくとも１つの空気連行剤を含んでいてよい。前記空気連行剤は、少なくとも１つの合成空気連行剤および／または少なくとも１つの天然の空気連行剤を含んでいてよい。前記空気連行剤は、脂肪酸空気連行剤、アルキルベンゼンスルホネートベースの空気連行剤、α−オレフィンスルホネートベースの空気連行剤、エトキシル化アルコールベースの空気連行剤、トール油、ヴィンソルレジンまたはロジンの少なくとも１つを含むことができる。
【００９３】
第１の実施態様またはその後の実施態様のいずれかのセメント状組成物は、さらに、骨材および水を含むことができる。
【００９４】
第１の実施態様またはその後の実施態様のいずれかのセメント状組成物は、さらに、ひび割れ低減材がセメント状組成物中に、セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．５〜約３ガロン、任意に約１〜約２ガロンの量で存在することを含んでいてよい。
【００９５】
第１の実施態様またはその後の実施態様のいずれかのセメント状組成物は、さらに、硬化中に、セメント状組成物が約１００μｍよりも広幅のひび割れを示さないことを含んでいてよい。
【００９６】
第１の実施態様またはその後の実施態様のいずれかのセメント状組成物は、さらに、前記ひび割れ低減材が、該低減材中の沈殿物の形成を減少させるかまたは取り除くために、さらに少なくとも１つの酸を、該低減材を少なくとも部分的に中和するのに有効な量で含有していてよく、任意に、少なくとも１つの酸は、酢酸を含む。
【００９７】
第２の実施態様には、セメント状材料と第１の実施態様またはその後の実施態様のいずれかのセメント状組成物のひび割れ低減材とを混合させることを含む、セメント状組成物の製造法が提供される。
【００９８】
第３の実施態様において、硬化されていないセメント状組成物に、式（ＩＩＩ）：
【化７】
2016538222.tif 000017
【００９９】
〔式中：ｖは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；およびｗは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の化学構造を有する化合物を含む少なくとも１つのひび割れ低減材を添加することを含む、セメント状組成物が硬化する場合にセメント状組成物中でのひび割れの形成を減少させるかまたは取り除く方法が提供される。
【０１００】
第４の実施態様において、硬化されていないセメント状組成物に、式（ＩＩＩ）：
【化８】
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【０１０１】
〔式中；ｖは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ｗは、０〜５０の整数；任意に１〜２５；さらに任意に２〜１０の整数であり；ただし、ｖとｗの総和は、少なくとも１であるが、しかし、５０を上回らないものとする〕の化学構造を有する化合物を含む、少なくとも１つのひび割れ低減材を添加することを含む、セメント状組成物が硬化する場合にセメント状組成物中で形成されるひび割れの寸法を、約１７５μｍ以下の幅、任意に約１００μｍ以下の幅に制限する方法が提供される。
【０１０２】
第３の実施態様または第４の実施態様の何れかまたは双方の方法は、さらに、ｖが２でありかつｗが２であることを含んでいてよい。
【０１０３】
第３の実施態様、第４の実施態様またはその後の実施態様のいずれかの方法は、さらに、少なくとも１つの空気連行剤をセメント状組成物に添加することを含んでいてよい。前記空気連行剤は、少なくとも１つの合成空気連行剤および／または少なくとも１つの天然の空気連行剤を含んでいてよい。前記空気連行剤は、脂肪酸空気連行剤、アルキルベンゼンスルホネートベースの空気連行剤、α−オレフィンスルホネートベースの空気連行剤、エトキシル化アルコールベースの空気連行剤、トール油、ヴィンソルレジンまたはロジンの少なくとも１つを含むことができる。
【０１０４】
第３の実施態様、第４の実施態様またはその後の実施態様のいずれかの方法は、さらに、骨材および水をセメント状組成物に添加することを含んでいてよい。
【０１０５】
第３の実施態様、第４の実施態様またはその後の実施態様のいずれかの方法は、さらに、ひび割れ低減材をセメント状組成物に、前記セメント状組成物一立方ヤード当たり、約０．２５〜約４ガロン、任意に約０．５〜約３ガロン、さらに任意に約１〜約２ガロンの量で添加することを含んでいてよい。
【０１０６】
第３の実施態様、第４の実施態様またはその後の実施態様のいずれかの方法は、前記ひび割れ低減材がさらに少なくとも１つの酸を、該低減材を少なくとも部分的に中和するのに有効な量で含有して該低減材中の沈殿物の形成を減少させるかまたは取り除くことを含んでいてよく、任意に、少なくとも１つの酸は、酢酸を含む。
【０１０７】
本明細書中に記載された実施態様は、単に例示的なものにすぎないこと、および当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、変更および修正することができるものと解釈されるであろう。このような全ての変更および修正は、上記に記載された本発明の範囲内に含まれることを意図するものである。さらに、開示された全ての実施態様は、本発明のさまざまな実施態様が望ましい結果を提供するために組み合わされてよいように、必ずしも二者択一である必要はない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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