高靭性セメント系複合材料

高靭性セメント系複合材料（こうじんせいセメントけいふくごうざいりょう）とは、柔軟性を有した特殊なコンクリートである。英語では「engineered cementitious composite」と書くため、ECCと略される。なお、英語では「strain hardening cement-based composites」とも書かれ、SHCCと略される場合もある。力を加えると柔軟性を発揮して、ある程度は曲がるため、英語では俗に「bendable concrete（曲げられるコンクリート）」とも呼ばれる。本稿では、これ以降、全て「ECC」という略記で記載する。
概要.
ECCは、モルタルを短い繊維材料を混ぜ込んで強化して、型の中で固めて作る物であり、何らかのモノマーを重合させて作る、ポリマーの繊維材料を用いる事が通常である
一般的なコンクリートとは異なり、ECCのは3パーセントから7パーセントに達する。参考までに一般的なコンクリートやモルタルのstrain capacityは、0.01パーセントに過ぎない。この性質のために、ECCは一般的なコンクリートのように硬くて脆いというよりは、むしろ、柔軟に変形する材料と言える。この性質を利用して、ECCの応用が考えられ、使用されてきた。
なお、ECCは一般的な繊維補強コンクリートとも似ていない
。
物性・特性.
ECCは、通常のセメントやコンクリートだけでなく、通常の繊維補強コンクリートと比べても、張力を受けた際に、特異な性質を有する。ECCには、その体積の2パーセント以内の繊維材料が混入されている
この繊維材料とセメント材料とが相互作用をするので、ECCは用途に合わせて、その物性を設計する事も、ある程度は可能である。繊維材料を含んだECCは、一般的なコンクリートが破壊される段階で見られるような幾つかの大きな亀裂ではなく、むしろ、非常に微細な亀裂を多数作る性質を有する。普通のコンクリートならば破壊されてしまうような状況において、この性質は、ECCを変形させる。
さらに、微細な亀裂は、その内部に雨水が浸透する事を難しくするため、ECCで塗り込めた鉄材を腐食させ難くするために有利であり
、そして、この微細な亀裂が自動的に修復される意味でも有利である
。
この微細な亀裂の自動的な修復は、何らかの理由で水に曝露された場合に、微細な亀裂の中で、例えば、方解石やケイ酸カルシウム水和物のような、セメント材料の水和物が自動的に生成し、それが微細な亀裂を埋めてしまうという機序によって達成される。こうして微細な亀裂の中で生成したセメント材料の水和物は、白い傷跡のように微細な亀裂の中に現れる。この自動修復によって、微細な亀裂を塞いで、水が浸透する事を妨げるだけでなく、ECCの強度も回復する。
もっとも、この水に曝露された場合に、セメント材料の水和物が生成される現象は、ECCに限らず、一般的なコンクリートやセメントで普遍的に見られ、さらに、ECCのように微細な亀裂が自動的に修復される部分も有るのだが、それは亀裂の幅が充分に狭くなければ、亀裂の回復は充分に起こらない。そして、残念ながら一般的なコンクリートが破壊される段階で出現する亀裂は、大きく成長し勝ちである。一方で、ECCに発生する微細な亀裂の幅は、内部の繊維材料の御蔭で、全ての亀裂が自動的に修復される幅に、しっかりと制御される傾向にある。いずれにしても、どのようなセメントであろうと、適切な繊維材料を混合すれば、その強度を高められるし、上手くすれば自動修復能を持たせられる場合もある。ただし、そもそもECC自体が、2010年代に入っても、未だ発展途上の材料である
。
種類.
一口にECCと言っても、幾つかのタイプが存在する。
施工例.
2012年の段階で既に、アメリカ合衆国、スイス、日本、大韓民国、オーストラリアなどで大規模にECCが使用された事例が、多数見られる。以下に、幾つか施工例を挙げる。