JPH0243696B2 - - Google Patents
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- JPH0243696B2 JPH0243696B2 JP59249819A JP24981984A JPH0243696B2 JP H0243696 B2 JPH0243696 B2 JP H0243696B2 JP 59249819 A JP59249819 A JP 59249819A JP 24981984 A JP24981984 A JP 24981984A JP H0243696 B2 JPH0243696 B2 JP H0243696B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/06—Aluminous cements
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- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
本発明は高強度の硬化かつ乾燥されたセメント
質組成物に関する。 水硬性セメントは比較的高いかつばらつきのな
い圧縮強度、たとえば70〜100MN/m2程度の圧
縮強度を有するセメント質製品、たとえばコンク
リート、の製造に慣用されている。しかしなが
ら、これらの製品は比較的低いかつ信頼性の劣る
引張強度及び破壊係数、たとえば5〜10MN/m2
程度の破壊係数、を有するものであつた。これら
の強度特性から、セメント質組成物はより高い強
度をもつ材料で内部補強された場合を除いてかな
りの曲げ荷重に耐えねばならない状況下では従来
使用されなかつた。すなわち、これまでセメント
質組成物は高い圧縮強度を利用する用途及び圧縮
強度が改善されても引張強度又は破壊係数には何
等対応する有用な改善は与えられないような場合
に主として使用されてきた。 いくつかの因子によつてセメント質組成物の圧
縮強度の極限値が支配されることは知られてい
る。これらの因子には、圧縮の密度及び程度、水
とセメントとの割合及び水硬性セメントの化学成
分の硬化、すなわち養生(Curing)中の温度及
び湿度条件がある。しかしながら、圧縮の密度及
び程度は未硬化セメント質組成物の製造に使用さ
れる水の量によつて著しく左右される。通常は、
単に完全に水和された組成物を形成するのに要す
る量よりも過剰量の水を用いて該組成物を容易に
取扱うことができるが、該組成物を硬化させる場
合には、この過剰量の水は蒸発させねばならな
い。この水を蒸発させると硬化組成物中に空隙が
残るのは避けられず、かゝる空隙は該材料に応力
をかけたときに欠陥箇所として作用するおそれが
ある。曲げ及び圧縮による破損の現象は多くの研
究者によつて広く研究されており、現在では前記
した型の空隙及び欠陥箇所は、該材料中の応力を
該材料の極限引張強度を越え、したがつて破壊が
生ずるような大きさで分子的な規模で局部に集中
めしめるものと考えられている。セメント質組成
物の圧縮強度は該組成物の製造に使用される水の
量を減少させることにより著しく改善され得るこ
とは既知である。しかしながら、少量の水を使用
する場合には、普通には使用されていない、困難
な又は不都合な該材料加工手段又は形成手段の使
用を必要とすることは避けられず;たとえば水−
セメント混合物又は水和前の乾燥セメント粉末を
圧縮するためにきわめて高い圧縮圧度を用いねば
ならず、このような処理法は大規模では実施不可
能である。 セメント質組成物のレオロジーを改良して該組
成物の取扱いをより容易にし及び/又はこの利点
を減ずることなしにより少量の水の使用を可能に
するためにある種の有機物質を使用することも知
られている。通常“分散剤”と呼ばれているが、
当該技術においては“可塑剤”、“超可塑剤”又は
“水の減少助剤”とも呼ばれているかゝる有機物
質の1群はスルホン化合成樹脂及び木材のパルプ
処理工程から得られるスルホン化天然重合体のご
とき物質を包含する。これらの分散剤は、水硬性
セメント粒子の水中への分散性を改良することに
よりセメント質組成物のレオロジーを変え、それ
によつて水の使用量を減少せしめるものである。
しかしながらかゝる分散剤の使用量にはそれ以上
使用しても加工性の改良に関してより以上の利点
が得られない限界がある。ある場合には、より高
濃度の分散剤を使用すると極限強度に悪影響が認
められる。“分散剤”の別の一群は水に分散性の
重合体であり、それらの水溶液は水の粘度より著
しく大きい粘度を有する。これらの物質は従来は
ある種の繊維含有セメント質組成物のレオロジー
を改良するために用いられてきた。これは繊維を
補強有効量で添加すると一般にセメント質組成物
のレオロジーに悪影響を与えるためである。一般
に分散剤の目的は、セメント質組成物のレオロジ
ーを変えて該組成物物を特定の方法、たとえば押
出成形又は圧縮成形による加工によりよく適合さ
せることであつた。しかしながら、同時に補強に
適当な量で繊維を用いると、硬化組成物の“マト
リツクス”すなわち“母材”の破壊係数、すなわ
ち繊維が埋封されている“マトリツクス”につい
ての応力−歪関係の正比例限度が不可避的に低く
なるような量の水を用いるこことを必要とするの
が通常であつた。それでもなお、繊維で補強され
た組成物全体としての破壊係数を高くすることが
望ましい。 今般、本発明者らは、水硬性セメント、水及び
選定された“分散剤”(以下水分散性重合体とい
う)から本質的に構成される成分から驚くべき程
度に高い破壊係数を有するある種の硬化したセメ
ント質組成物を製造し得ることを知見した。これ
らの組成物の破壊係数はかゝる組成物についての
応力/歪関係の比例限度と合致する。 本発明者らはさらに、これらの高破壊係数のセ
メント組成物中にある型の繊維をある割合で存在
せしめ得ることを認めた。これらの繊維は破壊係
数を有意な程度までは高めないが耐衝撃性のよう
な強度特性を改善するような割合で存在するのが
好ましい。しかしながら、無機鉱物繊維、特に石
綿繊維は最初に挙げた成分の合計重量に基づいて
1重量%を超える割合で存在させるべきではな
く、もし存在するとしても、かゝる無機鉱物繊維
の最大含量は1%に限定される。建康に有害であ
る点から、無機鉱物繊維は全く存在しないことが
好ましい。 したがつて、本発明は、つぎの成分: (a) 水硬性セメント; (b) 水;及び (c) 水分散性重合体; を含有しかつつぎの条件: (i) 水対水硬性セメントの重量比が15〜28対100
の範囲内であること; (ii) 水分散性重合体対水硬性セメントの重量比が
0.1〜3.0対100の範囲内であること; (iii) 水分散性重合体は水硬性セメントに関連しか
つ前記重合体及び水の選定された割合に関連し
て、これらの配分成分の均質化(ホモジニエイ
シヨン)処理を容易にしかつ該均質化処理によ
つて加圧下で成形可能でありしかも成形保形性
を示す均質化生成物を与える適性を有するもの
を選定すること;及び (iv) 追加の成分として繊維質物質を含有し得る
が、無機鉱物繊維含量は組成物の0〜1重量%
であること; を満たすものである未硬化のセメント質組成物を
均質化処理し、かく得られる均質化された未硬化
のセメント質組成物を硬化しかつ乾燥することに
よつて製造された15MN/m2より大きい破壊係数
を有する硬化かつ乾燥されたセメント質組成物を
提供するものである。 水分散性重合体は水硬性セメントとの関連にお
いて後述する試験−これは水分散性重合体、水極
性セメント及び水の規定された重量割合の混合物
によつて最大発熱率が達成されるに要する時間が
水硬性セメント及び水のみの前記と同一重量割合
の混合物によつて最大発熱率が達成されるに要す
る時間と比較して顕著に延長されることを立証す
るものである−を行なつてさらに選定することが
好ましい。一般に、かく選択された重合体は
20MN/m2より大きい破壊係数を有する硬化かつ
乾燥されたセメント質組成物を提供する。 本発明に従う硬化かつ乾燥されたセメント質組
成物は20MN/m2より大きい破壊係数を有するこ
とが好ましく、30MN/m2より大きい破壊係数を
有することがより好ましい。 本発明はさらに、前述のごとき硬化かつ乾燥さ
れたセメント質組成物からなる成形物品を提供す
るものである。 材料の破壊係数(時には曲げ強度呼ばれる)な
る用語は、オイラー・ベルヌーイ(Euler−Brrn
−oulli)の曲げ理論に基づいて計算して、曲げ
に供される材料の試片が破損する前に耐え得る最
大引張応力を意味するものである。本明細書中の
実施例においては、強度特性を最大とすることが
知られている種々の因子を考慮した条件下でセメ
ント質組成物を硬化させてから該セメント質組成
物の破壊係数を測定した。適当な材料の試片を、
引張試験機(張力計)、たとえばインストロン引
張試験機を用いて3点曲げ試験における破断点に
まで変形させた。この試験では、試片は10:1よ
り小さくない支点間距離対歪の深さ(span to
depth)の比率を有するものであつた。ついで前
記の曲げ理論を用いて加えられた力から最大引張
応力を求めた。 硬化したセメント質組成物の最終強度特性は、
用いられる硬化及び乾燥条件に応じて著しく左右
されるものであることは当業者に広く認められて
いるところである。所与の場合における最適条件
は多数の因子、たとえば水硬性セメントの種類、
水分散性重合体の種類及びこれらの成分及び水の
相対的な割合に応じて決まることは明らかであ
る。 本発明において前記特定した均質な未硬化のセ
メント質組成物を当業者に知られている条件下で
硬化かつ乾燥させることによつて硬化組成物の強
度特性、特に破壊係数を最大となし得ることを理
解すべきである。一般に、これらの条件は水硬性
セメントを水和させる際に恒温及び高湿度の保持
を確保するであろう。水硬性セメント、分散剤及
び水の簡単な混合物について本発明者らが見出し
た特に適当な硬化及び乾燥条件はつぎのごとくで
ある: 少なくとも3日間、好ましくは少なくとも7日
間、高い相対湿度、たとえば100%の相対湿度で
かつ少なくとも20℃の温度で硬化させる。乾燥は
少なくとも50℃の温度で少なくとも24時間行な
う。 “水硬性セメント”なる用語は、カルシウム、
アルミニウム、ケイ素、酸素及び/又は硫黄の化
合物から主として構成されるセメントであつて、
これらの化合物を水と反応させることにより凝結
しかつ硬化するセメントを意味する。この定義に
は、通常ポルトランド・セメントとして分類され
るセメント、たとえば普通ポルトランド・セメン
ト、速硬性及び特別速硬性のポルトランド・セメ
ント、硫酸塩耐性のポルトランド・セメント及び
他の変性ポルトランド・セメント;アルミナ質セ
メント、高アルミナセメントとして通常知られて
いるセメント;すなわちアルミン酸カルシウムセ
メント;及び少量の促進剤、遅延剤、空気連行剤
等を含有する前述したセメント類の変種がある。 本発明者らは、複数のセメントを組合わせて、
たとえば主セメントとこの主セメントに基づいて
0.2〜20重量%の共セメントとを組合わせて用い
るのが有利であり得ることを認めめた。主セメン
ト及び共セメントは前記の水硬性セメントの任意
のものから構成され得る。 水対水硬性セメントの比は水硬性セメント100
重量部に対して水16〜25重量部の範囲にあるのが
好ましい。また水分散性重合体対水硬性セメント
の比は水硬性セメント100重量部に対して該重合
体0.5〜2.0重量部の範囲にあるのが好ましい。 水硬性セメント、水及び水分散性重合体の相対
的割有及び使用される特定の水分散性重合体は以
下に述べる均質化処理を容易にしかつ加圧下で成
形可能であり、保形性であり、しかも硬化しかつ
乾燥する際高強度のセメント質組成物を与える未
硬化のセメント質組成物を形成するように選定さ
れる。高い破壊係数を得るためには水の割合を最
小限に保持すべきである点を考慮して、使用され
る水分散性重合体の種類及び割合は未硬化のセメ
ント質組成物に望まれるレオロジーによつて主と
して決定される。 水分散性重合体の多くは水の粘度を増大させる
ものである。さらに、これらの溶液の流動学的挙
動はそのほとんどが非ニユートン挙動を示す点で
水の流動学的挙動とは著しく相違する。これらの
特性は、水のごとき低粘度の液体媒質中の固体粒
子の懸濁液、スラリー又は分散液からなる組成物
の処理に有利に用いることができる。このような
重合体を用いると、高剪断下ではこれらの組成物
を流動せしめ得るが、低剪断下ではこれらの組成
物の粘度をそれらが流動性を示さないような高い
値に保持し得る−換言すれば該組成物は偽塑性を
示す−という利点が得られる。 種々の重合体が未硬化のセメント質組成物のレ
オロジーに及ぼす作用は重合体溶液それ自体のレ
オロジーからは必ずしも予測し得るものではな
い。未硬化のセメント質組成物のレオロジーを適
当な様式で変える水分散性重合体を決定するため
につぎの試験を適用し得る: セメント、水及び選定された水分散性重合体の
混合物100gを厚い円頒の形におおまかに形成し
そして厚さ約0.95cm(3/8インチ)のパースペツ
クス(Perspex)板の中心に置く。既知重量の同
様なパースペツクス板を上記セメントペースト板
の頂部に置き、そして約0.95cmのスペーサーを板
同志の間にそれぞれ定置させ、次いでこれらを一
緒に押付ける。該セメント組成物で被覆された面
積を測定する;それが60cm2±5%でない場合には
適当に調節したペースト体について試験を再開す
る。 前記のスペーサーを取去り、板同志を一緒に押
付けるために既知の荷重を頂部板に(供試物質の
円盤の中心上に)かける。供試組成物の拡展が停
止した時点でその面積を測定しそしてそれ以上の
荷重を頂部表面に置く。この方法を該供試セメン
トペーストで被覆された面積が最初の面積のほゞ
3倍となるまで反復する。 各々の荷重について供試セメント製成物の降伏
応力(Kg/cm2)を被覆された面積と加えた荷重と
から計算する。次いで降伏応力の対数をペースト
試料で被覆された面積(cm2)に対してグラフの座
標上に取る。適当な材料は0.05Kg/cm2、好ましく
は0.1Kg/cm2の初期降伏応力を有しなければなら
ないことが認められた。面積に対する対数降伏応
力のプロツトが直線状である場合には、勾配は少
なくとも0.00176cm-2でなければならず、一方プ
ロツトが直線状でない場合には勾配はx座標軸に
向かつて凹曲線であるべきである。勾配が0.1cm
-2より大きい場合又はプロツトが上向きに凹曲線
である場合には、押出成形処理においてたとえば
組成物は適用圧力の増加とともに押出成形がより
困難となることが認められるであろう。 特に適当な水分散性重合体の一群は、所与の水
硬性セメント、水及び供試重合体の規定された混
合物の反応中に得られる発熱率を測定する試験に
よつてさらに限定される。水分散性重合体を含ま
ない同様な混合物が最大発熱率に達する時間と比
較した場合に前記の最大発熱率に達するのにかな
りの遅れが認められた水分散性重合体は本発明に
おいて特に適当なものである。こゝで“かなりの
遅延”とは0.5時間(30分)と約20時間との間の
時間を意味し;約20時間より長い最大発熱率の遅
延を示す水分散性重合体は本発明には不適当なも
のである。 前記の試験に用いる方法はつぎのごとくであ
る: 試験すべき重合体を用いて1〜10重量%濃度の
水溶液を調製する。少量(10g)のセメント(又
はセメントの混合物)を秤量し、これに秤量した
重合体溶液を重合体/セメント比が0.3/1とな
るように加える。ついでこれらの成分を速やかに
かつ十分に混合してペーストを得る。約0.5gの
このペーストをポリテン製ストツパー付きの小さ
なアルミニウム・パンに入れこれをパーキン・エ
ルマー式差動走査熱量計中に置く。57℃の温度で
前記重合体が変化を受けることが知られていない
限りは温度を57℃で一定に維持し、一方この温度
で変化を受けることが知られている場合には、温
度を30℃に維持する。セメントの水和反応が進む
につれて熱が発生し、この発熱率をチヤート式レ
コーダー上に記録する。ついで最大発熱率に達す
るに要する時間を重合体の不存在下でのセメン
ト/水混合物の場合に要した時間と比較すること
ができる。 本発明に特に適当な水分散性重合体は非イオン
系のアルキル又はヒドロキシアルキル・セルロー
ス・エーテル及びアクリルアミド及びメタクリル
アミドの非イオン系重合体及び共重合体である。 未硬化のセメント質組成物が均質であることが
それを適当な条件下で硬化させることにより本発
明の高強度セメント質組成物を製造するために必
須の条件である。“均質な”なる用語は、組成物
の構成成分が組成物全体に規則正しく分散される
ような分散処理及び均質化処理をこれらの成分に
施すことを意味する。こゝで組成物の構成成分は
本質的には水硬性セメント、水分散性重合体及び
水であるが、さらに所望に応じて以下に示すごと
きその他の成分をも包含するものである。未硬化
のセメント質組成物にこのような状態を生じさせ
るのに特に適当な処理方法は押出成形及びカレン
ダー加工を包含する。好ましくは、所要成分をま
ず混合しそして高剪断混合及び脱気処理の第1工
程にかけ、これによつて全体的な不均質性を排除
してドウ(dough;生地)を調製する。ついでこ
のドウ材料を圧縮及び分散処理の第2工程にかけ
て未硬化のセメント組成物に所要の均質化(ホモ
ジナイゼーシヨン)を達成させる。この第2工程
は押出成形又はカレンダー加工処理からなること
が好ましいが、他の適当な処理方法としてプレス
成形、射出成形及び絞圧延法があげられる。しか
しながら、本発明の所要成分を、均質な組成物を
生成する適当な条件にかける任意の方法を用いる
ことができる。本明細書で用いた用語“均質化
(ホモジナイゼーシヨン)処理”とは高剪断混合
を伴ない、したがつて単なる充分な混合ではなく
て破砕分散を伴う均一混合処理を意味するもので
ある。 均質な未硬化のセメント質組成物は物品の形に
成形することができ、しかる後に硬化かつ乾燥さ
せて最終物品を形成する。成形操作は、たとえば
押出成形又はカレンダー加工により均質化処理中
に又は均質化処理直後に行なうことができる。 本発明の組成物は繊維を含有することができる
が、前述したごとく無機質繊維たとえば石綿、ガ
ラス繊維、を含む場合は最大限組成物の1重量%
までとし、かゝる無機質繊維を全く含まないこと
が好ましい。 前記の繊維は該組成物に関して繊維の臨界容量
部分より多くない割合で該組成物中に存在するの
が好ましい。かくして応力−歪関係を実質的に不
変に維持しつつ、該組成物の衝撃強度を向上させ
ることができる。衝撃強度を向上させる適当な繊
維はナイロン及びポリプロピレンを包含する。 高い引張強度を有しかつ既に高い応力−歪プロ
ツトの比例限度を越えて破壊係数をさらに増大さ
せる割合の繊維を本発明の組成物中に含有させる
のが望ましい。 本発明の組成物はまたそれが適当な場合にはい
つでも充填剤、顔料及びセメント質組成物の他の
適当な成分を含有し得る。 つぎに本発明を実施例により説明する。実施例
中の部及び%は特に示さない限り重量部及び重量
%である。 実施例 1 本実施例は均質な未硬化のセメント質組成物を
得るのに適当な均質化処理の重要性を説明するも
のであり、さらにかく得られる均質な未硬化のセ
メント質組成物を硬化しかつ乾燥させて得られる
本発明の高強度のセメント質組成物の特性を例証
するものである。水硬性セメント、水及び水分散
性重合体の混合物に2段階の均質化処理を施し、
各段階からの試料を強度特性について試験した。
第2段階後(すなわち押出処理後)にのみ、硬化
かつ乾燥後に本発明による高強度の硬化セメント
質組成物を与え得る未硬化のセメント質組成物が
得られた。 混合物がつぎの成分からなる。 普通ポルトランド・セメント 100部 アルミン酸カルシウム・セメント(「Secar250」
として市販されて入手しうる) 5部 ヒドロキシプロピルメチル・セルロース
(「Celacol HPM15000DS」として市販されて入
手しうる) 1.84部 水 21.16部 (ヒドロキシプロピルメチル・セルロースはセメ
ントに添加される前に水中に分散させ;ヒドロキ
シプロピルメチル・セルロースはレオロジー試験
と明細書に記載した「発熱率試験」とを満足させ
る水分散性重合体である)。 前記の配合物を10分間充分に混合させてドウ・
フツクを備えた遊星運動型の混合機中でドウを形
成する。水分散性重合体は本発明によつて定義さ
れた諸試験を満足させ;ドウは20.1部の水/100
部のセメントと1.75部の水分散性重合体/100部
のセメントとを含有する。 このドウの半分を保持し、残分を7.62cmのラム
押出機に装入し;ドウを736.6〜762mmHgの真空
下に3分間脱気し、次いで直径1.27cm、長さ
15.24cmの管状ダイを通して13.8MN/m2の加圧下
に押出成形する。この方法によつて製造したロツ
ドを100%の相対湿度で20℃で3日間養生・硬化
させ、次いで50℃で1日間乾燥させる。ロツドか
らの試料(A)を比例限度、破壊係数及び弾性率
(15.24cmの支点間距離により、明細書に示した如
き引張試験機を用いての3点曲げ試験)及び衝撃
強度(シヤルピー試験を用いる)について試験す
る。密度も測定する。ドウの最初の半分を成形型
に詰め、前記の押出成形されたロツドと同じ条件
下で硬化且つ乾燥させ、成形型からの生成物の試
料(B)を前記の如く試験する。 試験結果は次の如くである。
質組成物に関する。 水硬性セメントは比較的高いかつばらつきのな
い圧縮強度、たとえば70〜100MN/m2程度の圧
縮強度を有するセメント質製品、たとえばコンク
リート、の製造に慣用されている。しかしなが
ら、これらの製品は比較的低いかつ信頼性の劣る
引張強度及び破壊係数、たとえば5〜10MN/m2
程度の破壊係数、を有するものであつた。これら
の強度特性から、セメント質組成物はより高い強
度をもつ材料で内部補強された場合を除いてかな
りの曲げ荷重に耐えねばならない状況下では従来
使用されなかつた。すなわち、これまでセメント
質組成物は高い圧縮強度を利用する用途及び圧縮
強度が改善されても引張強度又は破壊係数には何
等対応する有用な改善は与えられないような場合
に主として使用されてきた。 いくつかの因子によつてセメント質組成物の圧
縮強度の極限値が支配されることは知られてい
る。これらの因子には、圧縮の密度及び程度、水
とセメントとの割合及び水硬性セメントの化学成
分の硬化、すなわち養生(Curing)中の温度及
び湿度条件がある。しかしながら、圧縮の密度及
び程度は未硬化セメント質組成物の製造に使用さ
れる水の量によつて著しく左右される。通常は、
単に完全に水和された組成物を形成するのに要す
る量よりも過剰量の水を用いて該組成物を容易に
取扱うことができるが、該組成物を硬化させる場
合には、この過剰量の水は蒸発させねばならな
い。この水を蒸発させると硬化組成物中に空隙が
残るのは避けられず、かゝる空隙は該材料に応力
をかけたときに欠陥箇所として作用するおそれが
ある。曲げ及び圧縮による破損の現象は多くの研
究者によつて広く研究されており、現在では前記
した型の空隙及び欠陥箇所は、該材料中の応力を
該材料の極限引張強度を越え、したがつて破壊が
生ずるような大きさで分子的な規模で局部に集中
めしめるものと考えられている。セメント質組成
物の圧縮強度は該組成物の製造に使用される水の
量を減少させることにより著しく改善され得るこ
とは既知である。しかしながら、少量の水を使用
する場合には、普通には使用されていない、困難
な又は不都合な該材料加工手段又は形成手段の使
用を必要とすることは避けられず;たとえば水−
セメント混合物又は水和前の乾燥セメント粉末を
圧縮するためにきわめて高い圧縮圧度を用いねば
ならず、このような処理法は大規模では実施不可
能である。 セメント質組成物のレオロジーを改良して該組
成物の取扱いをより容易にし及び/又はこの利点
を減ずることなしにより少量の水の使用を可能に
するためにある種の有機物質を使用することも知
られている。通常“分散剤”と呼ばれているが、
当該技術においては“可塑剤”、“超可塑剤”又は
“水の減少助剤”とも呼ばれているかゝる有機物
質の1群はスルホン化合成樹脂及び木材のパルプ
処理工程から得られるスルホン化天然重合体のご
とき物質を包含する。これらの分散剤は、水硬性
セメント粒子の水中への分散性を改良することに
よりセメント質組成物のレオロジーを変え、それ
によつて水の使用量を減少せしめるものである。
しかしながらかゝる分散剤の使用量にはそれ以上
使用しても加工性の改良に関してより以上の利点
が得られない限界がある。ある場合には、より高
濃度の分散剤を使用すると極限強度に悪影響が認
められる。“分散剤”の別の一群は水に分散性の
重合体であり、それらの水溶液は水の粘度より著
しく大きい粘度を有する。これらの物質は従来は
ある種の繊維含有セメント質組成物のレオロジー
を改良するために用いられてきた。これは繊維を
補強有効量で添加すると一般にセメント質組成物
のレオロジーに悪影響を与えるためである。一般
に分散剤の目的は、セメント質組成物のレオロジ
ーを変えて該組成物物を特定の方法、たとえば押
出成形又は圧縮成形による加工によりよく適合さ
せることであつた。しかしながら、同時に補強に
適当な量で繊維を用いると、硬化組成物の“マト
リツクス”すなわち“母材”の破壊係数、すなわ
ち繊維が埋封されている“マトリツクス”につい
ての応力−歪関係の正比例限度が不可避的に低く
なるような量の水を用いるこことを必要とするの
が通常であつた。それでもなお、繊維で補強され
た組成物全体としての破壊係数を高くすることが
望ましい。 今般、本発明者らは、水硬性セメント、水及び
選定された“分散剤”(以下水分散性重合体とい
う)から本質的に構成される成分から驚くべき程
度に高い破壊係数を有するある種の硬化したセメ
ント質組成物を製造し得ることを知見した。これ
らの組成物の破壊係数はかゝる組成物についての
応力/歪関係の比例限度と合致する。 本発明者らはさらに、これらの高破壊係数のセ
メント組成物中にある型の繊維をある割合で存在
せしめ得ることを認めた。これらの繊維は破壊係
数を有意な程度までは高めないが耐衝撃性のよう
な強度特性を改善するような割合で存在するのが
好ましい。しかしながら、無機鉱物繊維、特に石
綿繊維は最初に挙げた成分の合計重量に基づいて
1重量%を超える割合で存在させるべきではな
く、もし存在するとしても、かゝる無機鉱物繊維
の最大含量は1%に限定される。建康に有害であ
る点から、無機鉱物繊維は全く存在しないことが
好ましい。 したがつて、本発明は、つぎの成分: (a) 水硬性セメント; (b) 水;及び (c) 水分散性重合体; を含有しかつつぎの条件: (i) 水対水硬性セメントの重量比が15〜28対100
の範囲内であること; (ii) 水分散性重合体対水硬性セメントの重量比が
0.1〜3.0対100の範囲内であること; (iii) 水分散性重合体は水硬性セメントに関連しか
つ前記重合体及び水の選定された割合に関連し
て、これらの配分成分の均質化(ホモジニエイ
シヨン)処理を容易にしかつ該均質化処理によ
つて加圧下で成形可能でありしかも成形保形性
を示す均質化生成物を与える適性を有するもの
を選定すること;及び (iv) 追加の成分として繊維質物質を含有し得る
が、無機鉱物繊維含量は組成物の0〜1重量%
であること; を満たすものである未硬化のセメント質組成物を
均質化処理し、かく得られる均質化された未硬化
のセメント質組成物を硬化しかつ乾燥することに
よつて製造された15MN/m2より大きい破壊係数
を有する硬化かつ乾燥されたセメント質組成物を
提供するものである。 水分散性重合体は水硬性セメントとの関連にお
いて後述する試験−これは水分散性重合体、水極
性セメント及び水の規定された重量割合の混合物
によつて最大発熱率が達成されるに要する時間が
水硬性セメント及び水のみの前記と同一重量割合
の混合物によつて最大発熱率が達成されるに要す
る時間と比較して顕著に延長されることを立証す
るものである−を行なつてさらに選定することが
好ましい。一般に、かく選択された重合体は
20MN/m2より大きい破壊係数を有する硬化かつ
乾燥されたセメント質組成物を提供する。 本発明に従う硬化かつ乾燥されたセメント質組
成物は20MN/m2より大きい破壊係数を有するこ
とが好ましく、30MN/m2より大きい破壊係数を
有することがより好ましい。 本発明はさらに、前述のごとき硬化かつ乾燥さ
れたセメント質組成物からなる成形物品を提供す
るものである。 材料の破壊係数(時には曲げ強度呼ばれる)な
る用語は、オイラー・ベルヌーイ(Euler−Brrn
−oulli)の曲げ理論に基づいて計算して、曲げ
に供される材料の試片が破損する前に耐え得る最
大引張応力を意味するものである。本明細書中の
実施例においては、強度特性を最大とすることが
知られている種々の因子を考慮した条件下でセメ
ント質組成物を硬化させてから該セメント質組成
物の破壊係数を測定した。適当な材料の試片を、
引張試験機(張力計)、たとえばインストロン引
張試験機を用いて3点曲げ試験における破断点に
まで変形させた。この試験では、試片は10:1よ
り小さくない支点間距離対歪の深さ(span to
depth)の比率を有するものであつた。ついで前
記の曲げ理論を用いて加えられた力から最大引張
応力を求めた。 硬化したセメント質組成物の最終強度特性は、
用いられる硬化及び乾燥条件に応じて著しく左右
されるものであることは当業者に広く認められて
いるところである。所与の場合における最適条件
は多数の因子、たとえば水硬性セメントの種類、
水分散性重合体の種類及びこれらの成分及び水の
相対的な割合に応じて決まることは明らかであ
る。 本発明において前記特定した均質な未硬化のセ
メント質組成物を当業者に知られている条件下で
硬化かつ乾燥させることによつて硬化組成物の強
度特性、特に破壊係数を最大となし得ることを理
解すべきである。一般に、これらの条件は水硬性
セメントを水和させる際に恒温及び高湿度の保持
を確保するであろう。水硬性セメント、分散剤及
び水の簡単な混合物について本発明者らが見出し
た特に適当な硬化及び乾燥条件はつぎのごとくで
ある: 少なくとも3日間、好ましくは少なくとも7日
間、高い相対湿度、たとえば100%の相対湿度で
かつ少なくとも20℃の温度で硬化させる。乾燥は
少なくとも50℃の温度で少なくとも24時間行な
う。 “水硬性セメント”なる用語は、カルシウム、
アルミニウム、ケイ素、酸素及び/又は硫黄の化
合物から主として構成されるセメントであつて、
これらの化合物を水と反応させることにより凝結
しかつ硬化するセメントを意味する。この定義に
は、通常ポルトランド・セメントとして分類され
るセメント、たとえば普通ポルトランド・セメン
ト、速硬性及び特別速硬性のポルトランド・セメ
ント、硫酸塩耐性のポルトランド・セメント及び
他の変性ポルトランド・セメント;アルミナ質セ
メント、高アルミナセメントとして通常知られて
いるセメント;すなわちアルミン酸カルシウムセ
メント;及び少量の促進剤、遅延剤、空気連行剤
等を含有する前述したセメント類の変種がある。 本発明者らは、複数のセメントを組合わせて、
たとえば主セメントとこの主セメントに基づいて
0.2〜20重量%の共セメントとを組合わせて用い
るのが有利であり得ることを認めめた。主セメン
ト及び共セメントは前記の水硬性セメントの任意
のものから構成され得る。 水対水硬性セメントの比は水硬性セメント100
重量部に対して水16〜25重量部の範囲にあるのが
好ましい。また水分散性重合体対水硬性セメント
の比は水硬性セメント100重量部に対して該重合
体0.5〜2.0重量部の範囲にあるのが好ましい。 水硬性セメント、水及び水分散性重合体の相対
的割有及び使用される特定の水分散性重合体は以
下に述べる均質化処理を容易にしかつ加圧下で成
形可能であり、保形性であり、しかも硬化しかつ
乾燥する際高強度のセメント質組成物を与える未
硬化のセメント質組成物を形成するように選定さ
れる。高い破壊係数を得るためには水の割合を最
小限に保持すべきである点を考慮して、使用され
る水分散性重合体の種類及び割合は未硬化のセメ
ント質組成物に望まれるレオロジーによつて主と
して決定される。 水分散性重合体の多くは水の粘度を増大させる
ものである。さらに、これらの溶液の流動学的挙
動はそのほとんどが非ニユートン挙動を示す点で
水の流動学的挙動とは著しく相違する。これらの
特性は、水のごとき低粘度の液体媒質中の固体粒
子の懸濁液、スラリー又は分散液からなる組成物
の処理に有利に用いることができる。このような
重合体を用いると、高剪断下ではこれらの組成物
を流動せしめ得るが、低剪断下ではこれらの組成
物の粘度をそれらが流動性を示さないような高い
値に保持し得る−換言すれば該組成物は偽塑性を
示す−という利点が得られる。 種々の重合体が未硬化のセメント質組成物のレ
オロジーに及ぼす作用は重合体溶液それ自体のレ
オロジーからは必ずしも予測し得るものではな
い。未硬化のセメント質組成物のレオロジーを適
当な様式で変える水分散性重合体を決定するため
につぎの試験を適用し得る: セメント、水及び選定された水分散性重合体の
混合物100gを厚い円頒の形におおまかに形成し
そして厚さ約0.95cm(3/8インチ)のパースペツ
クス(Perspex)板の中心に置く。既知重量の同
様なパースペツクス板を上記セメントペースト板
の頂部に置き、そして約0.95cmのスペーサーを板
同志の間にそれぞれ定置させ、次いでこれらを一
緒に押付ける。該セメント組成物で被覆された面
積を測定する;それが60cm2±5%でない場合には
適当に調節したペースト体について試験を再開す
る。 前記のスペーサーを取去り、板同志を一緒に押
付けるために既知の荷重を頂部板に(供試物質の
円盤の中心上に)かける。供試組成物の拡展が停
止した時点でその面積を測定しそしてそれ以上の
荷重を頂部表面に置く。この方法を該供試セメン
トペーストで被覆された面積が最初の面積のほゞ
3倍となるまで反復する。 各々の荷重について供試セメント製成物の降伏
応力(Kg/cm2)を被覆された面積と加えた荷重と
から計算する。次いで降伏応力の対数をペースト
試料で被覆された面積(cm2)に対してグラフの座
標上に取る。適当な材料は0.05Kg/cm2、好ましく
は0.1Kg/cm2の初期降伏応力を有しなければなら
ないことが認められた。面積に対する対数降伏応
力のプロツトが直線状である場合には、勾配は少
なくとも0.00176cm-2でなければならず、一方プ
ロツトが直線状でない場合には勾配はx座標軸に
向かつて凹曲線であるべきである。勾配が0.1cm
-2より大きい場合又はプロツトが上向きに凹曲線
である場合には、押出成形処理においてたとえば
組成物は適用圧力の増加とともに押出成形がより
困難となることが認められるであろう。 特に適当な水分散性重合体の一群は、所与の水
硬性セメント、水及び供試重合体の規定された混
合物の反応中に得られる発熱率を測定する試験に
よつてさらに限定される。水分散性重合体を含ま
ない同様な混合物が最大発熱率に達する時間と比
較した場合に前記の最大発熱率に達するのにかな
りの遅れが認められた水分散性重合体は本発明に
おいて特に適当なものである。こゝで“かなりの
遅延”とは0.5時間(30分)と約20時間との間の
時間を意味し;約20時間より長い最大発熱率の遅
延を示す水分散性重合体は本発明には不適当なも
のである。 前記の試験に用いる方法はつぎのごとくであ
る: 試験すべき重合体を用いて1〜10重量%濃度の
水溶液を調製する。少量(10g)のセメント(又
はセメントの混合物)を秤量し、これに秤量した
重合体溶液を重合体/セメント比が0.3/1とな
るように加える。ついでこれらの成分を速やかに
かつ十分に混合してペーストを得る。約0.5gの
このペーストをポリテン製ストツパー付きの小さ
なアルミニウム・パンに入れこれをパーキン・エ
ルマー式差動走査熱量計中に置く。57℃の温度で
前記重合体が変化を受けることが知られていない
限りは温度を57℃で一定に維持し、一方この温度
で変化を受けることが知られている場合には、温
度を30℃に維持する。セメントの水和反応が進む
につれて熱が発生し、この発熱率をチヤート式レ
コーダー上に記録する。ついで最大発熱率に達す
るに要する時間を重合体の不存在下でのセメン
ト/水混合物の場合に要した時間と比較すること
ができる。 本発明に特に適当な水分散性重合体は非イオン
系のアルキル又はヒドロキシアルキル・セルロー
ス・エーテル及びアクリルアミド及びメタクリル
アミドの非イオン系重合体及び共重合体である。 未硬化のセメント質組成物が均質であることが
それを適当な条件下で硬化させることにより本発
明の高強度セメント質組成物を製造するために必
須の条件である。“均質な”なる用語は、組成物
の構成成分が組成物全体に規則正しく分散される
ような分散処理及び均質化処理をこれらの成分に
施すことを意味する。こゝで組成物の構成成分は
本質的には水硬性セメント、水分散性重合体及び
水であるが、さらに所望に応じて以下に示すごと
きその他の成分をも包含するものである。未硬化
のセメント質組成物にこのような状態を生じさせ
るのに特に適当な処理方法は押出成形及びカレン
ダー加工を包含する。好ましくは、所要成分をま
ず混合しそして高剪断混合及び脱気処理の第1工
程にかけ、これによつて全体的な不均質性を排除
してドウ(dough;生地)を調製する。ついでこ
のドウ材料を圧縮及び分散処理の第2工程にかけ
て未硬化のセメント組成物に所要の均質化(ホモ
ジナイゼーシヨン)を達成させる。この第2工程
は押出成形又はカレンダー加工処理からなること
が好ましいが、他の適当な処理方法としてプレス
成形、射出成形及び絞圧延法があげられる。しか
しながら、本発明の所要成分を、均質な組成物を
生成する適当な条件にかける任意の方法を用いる
ことができる。本明細書で用いた用語“均質化
(ホモジナイゼーシヨン)処理”とは高剪断混合
を伴ない、したがつて単なる充分な混合ではなく
て破砕分散を伴う均一混合処理を意味するもので
ある。 均質な未硬化のセメント質組成物は物品の形に
成形することができ、しかる後に硬化かつ乾燥さ
せて最終物品を形成する。成形操作は、たとえば
押出成形又はカレンダー加工により均質化処理中
に又は均質化処理直後に行なうことができる。 本発明の組成物は繊維を含有することができる
が、前述したごとく無機質繊維たとえば石綿、ガ
ラス繊維、を含む場合は最大限組成物の1重量%
までとし、かゝる無機質繊維を全く含まないこと
が好ましい。 前記の繊維は該組成物に関して繊維の臨界容量
部分より多くない割合で該組成物中に存在するの
が好ましい。かくして応力−歪関係を実質的に不
変に維持しつつ、該組成物の衝撃強度を向上させ
ることができる。衝撃強度を向上させる適当な繊
維はナイロン及びポリプロピレンを包含する。 高い引張強度を有しかつ既に高い応力−歪プロ
ツトの比例限度を越えて破壊係数をさらに増大さ
せる割合の繊維を本発明の組成物中に含有させる
のが望ましい。 本発明の組成物はまたそれが適当な場合にはい
つでも充填剤、顔料及びセメント質組成物の他の
適当な成分を含有し得る。 つぎに本発明を実施例により説明する。実施例
中の部及び%は特に示さない限り重量部及び重量
%である。 実施例 1 本実施例は均質な未硬化のセメント質組成物を
得るのに適当な均質化処理の重要性を説明するも
のであり、さらにかく得られる均質な未硬化のセ
メント質組成物を硬化しかつ乾燥させて得られる
本発明の高強度のセメント質組成物の特性を例証
するものである。水硬性セメント、水及び水分散
性重合体の混合物に2段階の均質化処理を施し、
各段階からの試料を強度特性について試験した。
第2段階後(すなわち押出処理後)にのみ、硬化
かつ乾燥後に本発明による高強度の硬化セメント
質組成物を与え得る未硬化のセメント質組成物が
得られた。 混合物がつぎの成分からなる。 普通ポルトランド・セメント 100部 アルミン酸カルシウム・セメント(「Secar250」
として市販されて入手しうる) 5部 ヒドロキシプロピルメチル・セルロース
(「Celacol HPM15000DS」として市販されて入
手しうる) 1.84部 水 21.16部 (ヒドロキシプロピルメチル・セルロースはセメ
ントに添加される前に水中に分散させ;ヒドロキ
シプロピルメチル・セルロースはレオロジー試験
と明細書に記載した「発熱率試験」とを満足させ
る水分散性重合体である)。 前記の配合物を10分間充分に混合させてドウ・
フツクを備えた遊星運動型の混合機中でドウを形
成する。水分散性重合体は本発明によつて定義さ
れた諸試験を満足させ;ドウは20.1部の水/100
部のセメントと1.75部の水分散性重合体/100部
のセメントとを含有する。 このドウの半分を保持し、残分を7.62cmのラム
押出機に装入し;ドウを736.6〜762mmHgの真空
下に3分間脱気し、次いで直径1.27cm、長さ
15.24cmの管状ダイを通して13.8MN/m2の加圧下
に押出成形する。この方法によつて製造したロツ
ドを100%の相対湿度で20℃で3日間養生・硬化
させ、次いで50℃で1日間乾燥させる。ロツドか
らの試料(A)を比例限度、破壊係数及び弾性率
(15.24cmの支点間距離により、明細書に示した如
き引張試験機を用いての3点曲げ試験)及び衝撃
強度(シヤルピー試験を用いる)について試験す
る。密度も測定する。ドウの最初の半分を成形型
に詰め、前記の押出成形されたロツドと同じ条件
下で硬化且つ乾燥させ、成形型からの生成物の試
料(B)を前記の如く試験する。 試験結果は次の如くである。
【表】
実施例 2
本実施例は本発明による硬化した組成物の必須
セメント質「母材」の破壊係数と比例限度との両
方が実質的に一定で高いまゝでありしかも「母
材」中に増大した割合の合成繊維が存在する時で
さえ実質的に同じであることを説明するものであ
る。加えた繊維の最大量の6重量%でさえ組成物
の破壊係数を増大させるには未だ不十分である。
しかしながら、この繊維は用いる水の量を増大さ
せる必要なく且つかくして硬化した「母材」の強
度が減少することなしに硬化組成物の衝撃強度を
増大させる点で有用である。 用いた諸成分は実施例1に記載されたものであ
る。遊星運動型混合機中で諸成分を混合すること
により実施例1で得られたのと同様なドウを8つ
の部分に分割し、添附の表に示した繊維含量の値
に対応する10mmのステープル長さの細断ナイロン
繊維(20デニール)の或る割合を前記の8つの部
分の各々に加える。各々の部分の混合を遊星運動
型混合機中で10分間持続させて繊維で改質した8
つのドウを調製する。各々のドウを7.62cmのラム
押出機に装入し、ダウを736.6〜76.2mmHgの真空
下で3分間脱気し、次いで直径1.27cm、長さ
15.24cmの管状ダイを通して13.8NM/m2/平方イ
ンチの圧力下に押出成形する。製造したロツドを
100%の相対湿度で20℃で3日間硬化させ、次い
で50℃で1日間乾燥させる。ロツドからの試料を
比例限度、破壊係数、弾性率(15.24cmの支点間
距離により、引張試験機を用いての3点曲げ試
験)及び衝撃強度(シヤルピー試験を用いる)に
ついて試験する。密度も測定する。 試験結果は次の如くである:
セメント質「母材」の破壊係数と比例限度との両
方が実質的に一定で高いまゝでありしかも「母
材」中に増大した割合の合成繊維が存在する時で
さえ実質的に同じであることを説明するものであ
る。加えた繊維の最大量の6重量%でさえ組成物
の破壊係数を増大させるには未だ不十分である。
しかしながら、この繊維は用いる水の量を増大さ
せる必要なく且つかくして硬化した「母材」の強
度が減少することなしに硬化組成物の衝撃強度を
増大させる点で有用である。 用いた諸成分は実施例1に記載されたものであ
る。遊星運動型混合機中で諸成分を混合すること
により実施例1で得られたのと同様なドウを8つ
の部分に分割し、添附の表に示した繊維含量の値
に対応する10mmのステープル長さの細断ナイロン
繊維(20デニール)の或る割合を前記の8つの部
分の各々に加える。各々の部分の混合を遊星運動
型混合機中で10分間持続させて繊維で改質した8
つのドウを調製する。各々のドウを7.62cmのラム
押出機に装入し、ダウを736.6〜76.2mmHgの真空
下で3分間脱気し、次いで直径1.27cm、長さ
15.24cmの管状ダイを通して13.8NM/m2/平方イ
ンチの圧力下に押出成形する。製造したロツドを
100%の相対湿度で20℃で3日間硬化させ、次い
で50℃で1日間乾燥させる。ロツドからの試料を
比例限度、破壊係数、弾性率(15.24cmの支点間
距離により、引張試験機を用いての3点曲げ試
験)及び衝撃強度(シヤルピー試験を用いる)に
ついて試験する。密度も測定する。 試験結果は次の如くである:
【表】
実施例 3
本実施例においては、セメントの或る混合物
(即ち主セメントと共セメント)を均質な未硬化
のセメント組成物の製造に用いた時には該混合物
から得られた本発明の硬化且つ乾燥した組成物は
共セメントの割合が増大するにつれて破壊係数が
増大することを示すものである。 用いた水分散性重合体はヒドロキシプロピルメ
チル・セルロース(HPMC)である。均質化、
硬化、乾燥及び生成物の試験は但し書きがなけれ
ば実施例1に記載した如く行う。 得られた試験結果は次の如くである。
(即ち主セメントと共セメント)を均質な未硬化
のセメント組成物の製造に用いた時には該混合物
から得られた本発明の硬化且つ乾燥した組成物は
共セメントの割合が増大するにつれて破壊係数が
増大することを示すものである。 用いた水分散性重合体はヒドロキシプロピルメ
チル・セルロース(HPMC)である。均質化、
硬化、乾燥及び生成物の試験は但し書きがなけれ
ば実施例1に記載した如く行う。 得られた試験結果は次の如くである。
【表】
【表】
実施例 4
本実施例は、水の割合は実質的に一定にしなが
ら、水分散性重合体の割合を増加した場合に本発
明による硬化したセメント組成物の破壊係数に及
ぼされる有利な効果を説明するものである。 (イ) 配合物は下記成分からなる; 部 速硬性ポルトランドセメント 100 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol 1500として市販) x(下表による) 細断したナイロン繊維(20デニール、10mmステ
ープル長) 0.5 水(ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先
ずこの水に分散させた) y(下表による) 前記配合物を実施例1に記載した二段階処理
によつて均質化し、押出成形したロツド(棒)
を20℃の温度で100%の相対湿度で7日間硬化
し、ついで70℃の温度において24時間乾燥し
た。 次の試験結果を得た。
ら、水分散性重合体の割合を増加した場合に本発
明による硬化したセメント組成物の破壊係数に及
ぼされる有利な効果を説明するものである。 (イ) 配合物は下記成分からなる; 部 速硬性ポルトランドセメント 100 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol 1500として市販) x(下表による) 細断したナイロン繊維(20デニール、10mmステ
ープル長) 0.5 水(ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先
ずこの水に分散させた) y(下表による) 前記配合物を実施例1に記載した二段階処理
によつて均質化し、押出成形したロツド(棒)
を20℃の温度で100%の相対湿度で7日間硬化
し、ついで70℃の温度において24時間乾燥し
た。 次の試験結果を得た。
【表】
(ロ) 配合物は下記の成分からなる;
(部)
速硬性ポルトランドセメント 105
ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol1500として市販) x(下表による) 細断したナイロン繊維(20デニール、10mmステ
ープル長) 0.5 水(ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先
ずこの水に分散させた) y(下表による) 前記配合物を実施例4(イ)に記載したのと同じ
要領で均質化し、硬化し、試験し次の試験結果
を得た。
(Celacol1500として市販) x(下表による) 細断したナイロン繊維(20デニール、10mmステ
ープル長) 0.5 水(ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先
ずこの水に分散させた) y(下表による) 前記配合物を実施例4(イ)に記載したのと同じ
要領で均質化し、硬化し、試験し次の試験結果
を得た。
【表】
実施例 5
この実施例は、一定濃度の水分散性重合体を含
有する本発明のセメント組成物の破壊係数に及ぼ
す水の割合の影響を示すものである。水の量がセ
メント100部につき28部がそれ以下のときにのみ
硬化したセメント組成物の強度は15MNm-2をこ
えることが出来た。 下記成分 (部) 速硬性ポルトランドセメント 100 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol1500として市販) 1.6 水 x(下表による) より成る配合物を実施例1に記載の二段階処理に
よつて均質化し、押出成形した棒を20℃で且つ
100%の相対湿度において7日間硬化し且つ20℃
で7日間乾燥した。次の試験結果を得た。
有する本発明のセメント組成物の破壊係数に及ぼ
す水の割合の影響を示すものである。水の量がセ
メント100部につき28部がそれ以下のときにのみ
硬化したセメント組成物の強度は15MNm-2をこ
えることが出来た。 下記成分 (部) 速硬性ポルトランドセメント 100 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol1500として市販) 1.6 水 x(下表による) より成る配合物を実施例1に記載の二段階処理に
よつて均質化し、押出成形した棒を20℃で且つ
100%の相対湿度において7日間硬化し且つ20℃
で7日間乾燥した。次の試験結果を得た。
【表】
実施例 6
本例は未硬化セメント組成物を暴露できる硬化
条件および乾燥条件を変化させた場合の破壊係数
に及ぼす影響を示すものである。未硬化のセメン
ト組成物は、前記条件を既定の実施法に従つて選
択した場合には15MNm-2以上の破壊係数を持つ
硬化し且つ乾燥した組成物を常に生成するもので
あるけれども、選択された組成物にとつて特に好
適な硬化条件および乾燥条件があることを示すも
のである (イ) 次の成分 (部) 速硬性ポルトランドセメント 105 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol HPM1500として市販) 1.6 細断したナイロン繊維(20デニール、10mmステ
ープル長) 0.5 水 ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先ずこ
の水に分散させた 18.4 より成る配合物をWerner−phleiderer式混練
器(pug mixer)中で一緒に混合した。こうし
て生成したドウとラム押出機のバレルに移し入
れて、閉じ込められた空気を排気した後に、真
径0.5インチ(2.74センチ)のダイから押出成
形した。複数本の材料をプラスチツク管中に押
入れ、相異なる環境中で種々の時間硬化した。
試料をプラスチツク管から取り出し、且つ最後
に20℃の温度および55%の相対湿度において乾
燥した。 次に試料を三点曲げ試験にかけて破壊し、そ
の破壊係数を測定した。その測定値
(MNm-2)を下表に記載した。
条件および乾燥条件を変化させた場合の破壊係数
に及ぼす影響を示すものである。未硬化のセメン
ト組成物は、前記条件を既定の実施法に従つて選
択した場合には15MNm-2以上の破壊係数を持つ
硬化し且つ乾燥した組成物を常に生成するもので
あるけれども、選択された組成物にとつて特に好
適な硬化条件および乾燥条件があることを示すも
のである (イ) 次の成分 (部) 速硬性ポルトランドセメント 105 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol HPM1500として市販) 1.6 細断したナイロン繊維(20デニール、10mmステ
ープル長) 0.5 水 ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先ずこ
の水に分散させた 18.4 より成る配合物をWerner−phleiderer式混練
器(pug mixer)中で一緒に混合した。こうし
て生成したドウとラム押出機のバレルに移し入
れて、閉じ込められた空気を排気した後に、真
径0.5インチ(2.74センチ)のダイから押出成
形した。複数本の材料をプラスチツク管中に押
入れ、相異なる環境中で種々の時間硬化した。
試料をプラスチツク管から取り出し、且つ最後
に20℃の温度および55%の相対湿度において乾
燥した。 次に試料を三点曲げ試験にかけて破壊し、そ
の破壊係数を測定した。その測定値
(MNm-2)を下表に記載した。
【表】
(ロ) プラスチツク管中に詰め込まないで組成物を
硬化させた際の作用効果を次に示した。 (イ)に記載した組成物を押出成形し且つ短い長
さに切りそれらを28℃、100%の相対湿度で7
日間硬化させた。次にこれらの試験を20℃にお
いて相異なる時間乾燥し、且つ三点曲げ試験に
かけた。プラスチツク管中に収容した試料の破
壊係数とプラスチツク管に入れない試料の破壊
係数とを下表中に記載し比較した。
硬化させた際の作用効果を次に示した。 (イ)に記載した組成物を押出成形し且つ短い長
さに切りそれらを28℃、100%の相対湿度で7
日間硬化させた。次にこれらの試験を20℃にお
いて相異なる時間乾燥し、且つ三点曲げ試験に
かけた。プラスチツク管中に収容した試料の破
壊係数とプラスチツク管に入れない試料の破壊
係数とを下表中に記載し比較した。
【表】
(ハ) この実験では最後の乾燥を70℃の温度で行つ
たときにより迅速に高い強度が得られることを
示すものである。 次に掲げる成分 (部) 速硬性ポルトランドセメント 100 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol HPM1500として市販) 1.6 細断したナイロン繊維(上述) 0.5 水 ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先ずこ
の水中に分散させた 18.5 を前記(イ)と同じ様に混合した。押圧成形した材
料を複数本に切断し且つ20℃、100%相対湿度
で7日間硬化した。次に試料を下表に記載した
様に20℃又は70℃で乾燥し且つ三点曲げ試験に
かけた。試料の破壊係数は次表の通りであつ
た。
たときにより迅速に高い強度が得られることを
示すものである。 次に掲げる成分 (部) 速硬性ポルトランドセメント 100 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol HPM1500として市販) 1.6 細断したナイロン繊維(上述) 0.5 水 ヒドロキシプロピルメチルセルロースを先ずこ
の水中に分散させた 18.5 を前記(イ)と同じ様に混合した。押圧成形した材
料を複数本に切断し且つ20℃、100%相対湿度
で7日間硬化した。次に試料を下表に記載した
様に20℃又は70℃で乾燥し且つ三点曲げ試験に
かけた。試料の破壊係数は次表の通りであつ
た。
【表】
(ニ) 相異なる環境条件と相異なる硬化時間の及ぼ
す影響を次に示すものである: 下記の各成分:
す影響を次に示すものである: 下記の各成分:
【表】
に分散させた
を一緒に混合し上記(ロ)及び(ハ)の如くして押出成
形した。 硬化後に、試料を全部70℃で24時間乾燥し且
つ3点曲げ試験にかけて下表の通りの破壊係数
を得た。
を一緒に混合し上記(ロ)及び(ハ)の如くして押出成
形した。 硬化後に、試料を全部70℃で24時間乾燥し且
つ3点曲げ試験にかけて下表の通りの破壊係数
を得た。
【表】
(ホ) 硬化温度と前記2種の組成物との相互作用を
更に下表に掲示した。
更に下表に掲示した。
【表】
実施例 7
本例は本発明に特に好適な一群の水分散性重合
体を本文記載の試験法によつて選択することを示
すものである。試験法は前記重合体の存在下にセ
メントの水和中に発生する最大発熱の有意な程に
大きい遅延作用を測定するものである。有意な程
に大きいが過剰ではない(即ち0.5〜20時間の間)
遅延作用を示す任意の水分散性重合体は本発明に
おいて特に有用であるがしかし本発明ではこれら
の特定の重合体の使用に何ら制限されるものでは
なくまた下表中に示す特定の重合体のみに限定さ
れるものでもない。
体を本文記載の試験法によつて選択することを示
すものである。試験法は前記重合体の存在下にセ
メントの水和中に発生する最大発熱の有意な程に
大きい遅延作用を測定するものである。有意な程
に大きいが過剰ではない(即ち0.5〜20時間の間)
遅延作用を示す任意の水分散性重合体は本発明に
おいて特に有用であるがしかし本発明ではこれら
の特定の重合体の使用に何ら制限されるものでは
なくまた下表中に示す特定の重合体のみに限定さ
れるものでもない。
【表】
実施例 8
本例は、均質な未硬化のセメント組成物の製造
であつて、組成物の製造に際しての該組成物の均
質化がカレンダー加工段階を包含する製造法を例
示する。 次の成分: (部) 普通ポルトランドセメント 100 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol15000DS) 1.92 水 22.08 ナイロン繊維(20デニール、10mmステープル長)
1 を一緒に混合し且つ遊星運動型ミキサー中で3分
間更にバンバリーミキサー(Banbary
compounding mixer)中で1分間混合してドウ
に形成した。次にこのドウを表面温度が25℃の極
めて良く磨き上げたロールを有する2段ロール式
カレンダーミルにかけた。生成物を数日間20℃の
温度で50%の相対湿度において硬化し次に乾燥し
た。硬化し乾燥した生成物は26MN/m2の破壊係
数、18GN/m2の弾性率および3.34KJ/m2の衝撃
強度を有していた。 実施例 9 本実施例は少量(1重量%以下)の天然無機繊
維を配合した際の作用効果を説明するものであ
る。天然無機繊維の容量部分が合成有機繊維につ
いて既に例示した量と同様であるか又はこれより
も低い時には、ナイロン含有組成物のレオロジー
と比較すると天然無機繊維含有組成物のレオロジ
ーは不利な方向に変わることが見出された。前記
の如く混合し且つ均質化しうる流動学的特性を得
るためには、組成物の水含量をわずかに増大させ
ねばならない。しかしながら破壊係数は有意な程
に大きくは変化しない。 下記の各成分を、ドウフツクを具えた遊星運動
型ミキサーのボウルの中に秤量して入れた。 (部) 速硬性ポルトランドセメント 100 “Cement Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース 1.6 水 19.9 ナイロン繊維(20デニール10mmステープル長)
0.5 これらの各成分を混合してドウに形成し次に更
に5分間混合して合着したかた練塊を得た。この
材料をラム押出機に入れて1700p.s.iの圧力で直径
14mmのダイを通して押出成形してこの材料の棒を
得た。これを100%相対湿度で7日間水和し次に
70℃で24時間乾燥した。 別の実験では、ナイロン繊維を除外して他は同
じ成分を混合ボウルに装入した。次にナイロン繊
維の容積よりも1/3少い容積の石綿繊維を(石綿
の使用に伴う危険性に対して当然の注意を払いな
がら)添加した。この材料は混合の結果非常に高
い合着強度を持つ極端にかた練りのドウになつ
た。このドウは2300p.s.iの圧力でさえ押出成形す
ることができない。 更に別の実験ではナイロンを使用しない外の周
じ成分を混合ボウルに装入した。上記と同じ容積
の石綿繊維を添加しし、別量0.5部の水も添加し
た。この材料は混合の結果非常に高い合着強度を
もつ非常にかた練りのドウになつた。これをラム
押出機に装入した後に、この材料を2300p.s.iで非
常にゆつくり押出成形すると棒を得、この棒を次
に最初の実験の様にして処理した。 最後の混合物の重量割合は下記の通りであつ
た。 速硬性ポルトランドセメント 110 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルエーテル 1.6 水 20.4 石綿(Canadian Chrysotile) 1 上記で得た試料を三点曲げ試験に掛けて次の結
果を得た。 ナイロン 石 綿 破壊係数 34MN/m3 34MN/m2
であつて、組成物の製造に際しての該組成物の均
質化がカレンダー加工段階を包含する製造法を例
示する。 次の成分: (部) 普通ポルトランドセメント 100 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース
(Celacol15000DS) 1.92 水 22.08 ナイロン繊維(20デニール、10mmステープル長)
1 を一緒に混合し且つ遊星運動型ミキサー中で3分
間更にバンバリーミキサー(Banbary
compounding mixer)中で1分間混合してドウ
に形成した。次にこのドウを表面温度が25℃の極
めて良く磨き上げたロールを有する2段ロール式
カレンダーミルにかけた。生成物を数日間20℃の
温度で50%の相対湿度において硬化し次に乾燥し
た。硬化し乾燥した生成物は26MN/m2の破壊係
数、18GN/m2の弾性率および3.34KJ/m2の衝撃
強度を有していた。 実施例 9 本実施例は少量(1重量%以下)の天然無機繊
維を配合した際の作用効果を説明するものであ
る。天然無機繊維の容量部分が合成有機繊維につ
いて既に例示した量と同様であるか又はこれより
も低い時には、ナイロン含有組成物のレオロジー
と比較すると天然無機繊維含有組成物のレオロジ
ーは不利な方向に変わることが見出された。前記
の如く混合し且つ均質化しうる流動学的特性を得
るためには、組成物の水含量をわずかに増大させ
ねばならない。しかしながら破壊係数は有意な程
に大きくは変化しない。 下記の各成分を、ドウフツクを具えた遊星運動
型ミキサーのボウルの中に秤量して入れた。 (部) 速硬性ポルトランドセメント 100 “Cement Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルセルロース 1.6 水 19.9 ナイロン繊維(20デニール10mmステープル長)
0.5 これらの各成分を混合してドウに形成し次に更
に5分間混合して合着したかた練塊を得た。この
材料をラム押出機に入れて1700p.s.iの圧力で直径
14mmのダイを通して押出成形してこの材料の棒を
得た。これを100%相対湿度で7日間水和し次に
70℃で24時間乾燥した。 別の実験では、ナイロン繊維を除外して他は同
じ成分を混合ボウルに装入した。次にナイロン繊
維の容積よりも1/3少い容積の石綿繊維を(石綿
の使用に伴う危険性に対して当然の注意を払いな
がら)添加した。この材料は混合の結果非常に高
い合着強度を持つ極端にかた練りのドウになつ
た。このドウは2300p.s.iの圧力でさえ押出成形す
ることができない。 更に別の実験ではナイロンを使用しない外の周
じ成分を混合ボウルに装入した。上記と同じ容積
の石綿繊維を添加しし、別量0.5部の水も添加し
た。この材料は混合の結果非常に高い合着強度を
もつ非常にかた練りのドウになつた。これをラム
押出機に装入した後に、この材料を2300p.s.iで非
常にゆつくり押出成形すると棒を得、この棒を次
に最初の実験の様にして処理した。 最後の混合物の重量割合は下記の通りであつ
た。 速硬性ポルトランドセメント 110 “Ciment Fondu” 5 ヒドロキシプロピルメチルエーテル 1.6 水 20.4 石綿(Canadian Chrysotile) 1 上記で得た試料を三点曲げ試験に掛けて次の結
果を得た。 ナイロン 石 綿 破壊係数 34MN/m3 34MN/m2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 つぎの成分: (a) 水硬性セメント; (b) 水;及び (c) 水分散性重合体; を含有しかつつぎの条件: (i) 水対水硬性セメントの重量比が15〜28対100
の範囲内であること; (ii) 水分散性重合体対水硬性セメントの重量比が
0.1〜3.0対100の範囲内であること; (iii) 水分散性重合体は水硬性セメントに関連しか
つ前記重合体及び水の選定された割合に関連し
て、これらの配合成分の均質化(ホモジニエイ
シヨン)処理を容易にしかつ該均質化処理によ
つて加圧下で成形可能でありしかも成形後保形
性を示す均質化生成物を与える適性を有するも
のを選定すること;及び (iv) 追加の成分として繊維質物質を含有し得る
が、無機質繊維含量は組成物の0〜1重量%で
あること; を満たすものである未硬化のセメント質組成物を
均質化処理し、かく得られる均質化された未硬化
のセメント質組成物を硬化しかつ乾燥することに
よつて製造された15MN/m2より大きい破壊係数
を有する硬化かつ乾燥されたセメント質組成物。 2 20MN/m2より大きい破壊係数を有する特許
請求の範囲第1項記載の組成物。 3 30MN/m2より大きい破壊係数を有する特許
請求の範囲第2項記載の組成物。 4 無機質繊維以外の繊維質物質を繊維無含有組
成物に対する該繊維の臨界容量より多くない割合
で含有する特許請求の範囲第1項ないし第3項の
いずれかに記載の組成物。 5 無機質繊維以外の繊維質物質を繊維無含有組
成物に対する該繊維の臨界容量より多い割合で含
有する特許請求の範囲第1項ないし第3項のいず
れかに記載の組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB4436975 | 1975-10-28 | ||
| GB44369 | 1975-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60151268A JPS60151268A (ja) | 1985-08-09 |
| JPH0243696B2 true JPH0243696B2 (ja) | 1990-10-01 |
Family
ID=10432967
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51128897A Pending JPS5253927A (en) | 1975-10-28 | 1976-10-28 | Homogeneous composite of unhardened cement |
| JP59249819A Granted JPS60151268A (ja) | 1975-10-28 | 1984-11-28 | 硬化且つ乾燥したセメント組成物 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51128897A Pending JPS5253927A (en) | 1975-10-28 | 1976-10-28 | Homogeneous composite of unhardened cement |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4070199A (ja) |
| JP (2) | JPS5253927A (ja) |
| AT (1) | AT378171B (ja) |
| AU (1) | AU506007B2 (ja) |
| BE (1) | BE847763A (ja) |
| CA (1) | CA1081882A (ja) |
| CH (1) | CH603506A5 (ja) |
| DE (1) | DE2649120A1 (ja) |
| DK (1) | DK159819C (ja) |
| ES (1) | ES453208A1 (ja) |
| FR (1) | FR2329610A1 (ja) |
| IE (1) | IE45045B1 (ja) |
| IT (1) | IT1068427B (ja) |
| LU (1) | LU76091A1 (ja) |
| NL (1) | NL187848C (ja) |
| NO (1) | NO146132C (ja) |
| NZ (1) | NZ182443A (ja) |
| SE (1) | SE455944B (ja) |
| ZA (1) | ZA766356B (ja) |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4240840A (en) * | 1975-10-28 | 1980-12-23 | Imperial Chemical Industries Limited | Cementitious compositions |
| SE418736B (sv) * | 1976-12-23 | 1981-06-22 | Bofors Ab | Sett att vid framstellning av ett cementbruk innefattande cement, sand och vatten initiera en indragning av finfordelad luft i bruket |
| ZA782268B (en) * | 1977-04-27 | 1979-04-25 | Ici Ltd | Cementitious compositions |
| EP0006279B1 (en) * | 1978-02-22 | 1982-01-27 | Imperial Chemical Industries Plc | Cementitious composition, a method to prepare it and shaped article derived therefrom |
| US4218258A (en) * | 1978-05-30 | 1980-08-19 | Laticrete International, Inc. | Hydraulic cement adhesive compositions |
| GB2041906A (en) * | 1979-01-26 | 1980-09-17 | Grab Resins Leicester Ltd | Building materials |
| EP0021682B1 (en) * | 1979-06-26 | 1985-09-25 | Imperial Chemical Industries Plc | Cementitious product |
| DE3005748C2 (de) * | 1980-02-15 | 1984-05-03 | Wilhelm Schön KG, 4428 Rosendahl | Trockenmörtelmischung zum Verlegen von Fliesen, Kacheln, Platten und anderen Belägen |
| EP0038126B1 (en) | 1980-04-11 | 1984-08-22 | Imperial Chemical Industries Plc | Cementitious composition and cement product produced therefrom |
| MX158665A (es) * | 1980-12-22 | 1989-02-24 | Ici Plc | Composicion mejorada a base de cemento hidraulico y un polimero o copolimero de acetato de vinilo hidrolizable |
| EP0055035B1 (en) * | 1980-12-22 | 1988-03-30 | Imperial Chemical Industries Plc | Cementitious composition and cementitious product of high flexural strength |
| ATE18895T1 (de) * | 1981-07-07 | 1986-04-15 | Marley Tile Ag | Polymere enthaltende zementmoertel und -betons und verfahren zu deren herstellung. |
| JPS60103059A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-06-07 | 信越化学工業株式会社 | コンクリ−ト組成物 |
| AU568040B2 (en) * | 1985-07-08 | 1987-12-10 | Mitsubishi Rayon Company Limited | Cured fibre-reinforced article |
| JPH0647489B2 (ja) * | 1985-12-16 | 1994-06-22 | 清水建設株式会社 | セメント繊維材 |
| JPH0733272B2 (ja) * | 1986-09-25 | 1995-04-12 | 呉羽化学工業株式会社 | 繊維補強セメント複合材およびその成形物 |
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