JPH0694647B2 - マトリックスの強化方法、土壌強化機および強化材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可撓性オープンメツシユ構造体の一般に平らな
片を微粒状マトリツクスに埋設することよりなる微粒状
マトリツクスの強化方法に関する。語「強化」には、補
強及び／又は安定化が含まれる。

一般的に述べると、マトリツクスは耐荷重性か否かは問
わずどの微粒状マトリツクスであつてもよい。形成され
た構造体は例えば構造地質学的構造体すなわち材料を組
み立て又は平らにするための構造上の構成要素であるこ
とができる。マトリツクスは、土壌（これには、岩，石
砂利，砂，粘土等，並びにセメント安定化土壌，および
セメント結合粒状物（普通はセメント２〜12％を含
有）、および採掘土およびスラグが含まれる），アスフ
アルト，瀝青アスフアルトまたはタールなどの炭化水素
結合材よりなる物質，セメント，コンクリート，セメン
トの割合の低いコンクリートまたはプラスター（これら
は微粒状物と考えられる）などの水硬結合材または充填
よりなる物質，ボゾラン結合材よりなる物質，およびチ
ツプボードなどの樹脂質結合材よりなる物質など、いず
れの好適な形態のものでもよい。マトリツクスは微粒状
でかつ非粘着性または粘着性、あるいは本来実質的に硬
いものであつてもよい；粘土またはタールなどの物質は
粘性がありかつ大きく移動または変形可能であり、ある
いはセメントまたはコンクリートなどの物質は硬くかつ
大きくは移動または変形不可能である。微粒状マトリツ
クスは例えば水および／または空気で満されることがで
きる自然の空隙空間を有する。

英国特許第2,073,090A号には、土壌を強化する方法が記
載されており、この方法では、可撓性プラスチツク材メ
ツシユ構造体の長くかつかなり幅広の長尺物がマトリツ
クスに埋設され、これら長尺物は平行な層をなしており
かつ層の全体を覆うように各層において互に平行であ
る。このメツシユ構造体はしつかりした接続点すなわち
交点を有し、かつ構造体の平面において寸法安定性が高
い。この方法はほとんどの応用で非常に効果的である
が、使用にあたり熟練および注意を要するとともに、別
途製造されるメツシユ構造体を必要とする。

スイス国特許第592219号には、セメント，タールまたは
瀝青質を強化する方法が開示されており、この方法は多
量の余分の空隙空間を生じさせることなしに多数のプラ
スチツク材メツシユ構造体の可撓性片をマトリツクスに
任意に埋設することよりなり、各片の各面はマトリツク
スのサイズに比較して小さく、各片は１以上のメツシユ
開口を有している。しかしながら、片は初め、混合中に
開口または縒り戻しするように配置された短い縒りコー
ドの形態で供給され；混合はコードが十分に縒り戻され
るように、しかし再び縒りまたは閉鎖し始めないように
時間を調節しなければならない。コードが適切に縒りお
よび開口するのを確実にすることは非常に困難であり、
いくらかの開口片が再び閉鎖するのを回避することは困
難である（片は混合中いくらかのローリング運動がある
ならば巻き上がる傾向がある）と思われる。さらに、メ
ツシユ構造体はプラスチツク材フイルムに平行スリツト
を形成し、次いでフイルムを出来るだけいくらかの熱硬
化につれて横方向に引つ張ることにより開口することに
よつて製造されると思われる。この構造体は横方向の強
さがほとんどなく、非常に低い補強体として作用する。

C.R.Coll.Int.のレインフオースメント・デス・ソルズ
（パリ、1979年）の47〜52頁の論文には、土壌補強用の
小さいストリツプが開示されているが、これらストリツ
プは、横方向の顕著な強さはなくかつ土壌には利点が乏
しいので、最適の補強効果を示さない。

英国特許第1539898号には、鋼溶接メツシユ片のコンク
リートを強化するための用途が開示されている。これら
片は比較的堅く、各々は８本の突出ワイヤを有している
ので、余分の空隙空間を橋架けしかつ形成する傾向があ
る。

本発明は、以下に記載の点を特徴とする可撓性のオープ
ンメッシュ構造体の一般に平らな片をマトリックスに埋
設することよりなる微粒状マトリックスを強化する方
法、強化されるべき土壌上で移動するように配置された
土壌強化機、および可撓性オープンメッシュ構造体のロ
ールを備えた強化材を提供するものである。

すなわち、本発明に係わる微粒子状マトリックスの強化
方法は実質的に多量の余分な空隙空間を生じさせること
なしに、実質的にマトリックスの１立方メートルあたり
多数の一般的に平らかつ可撓性のオープンメッシュ構造
の片をマトリックスにランダムに埋設することによりな
る微粒子状マトリックスを強化する方法において、 諸片はマトリックスと比較して小さい面積で、20000mm²
以下の面積を有し、 諸片は１個以上の完全なメッシュ開口からなり、 諸片は標準化曲げ回復試験で測定される少なくとも83％
以上の曲げ回復度を有し、 諸片における片のメッシュ開口の任意の対角線を横切っ
て加えられる時にメッシュ開口の面積を半分だけ減少さ
せる張力は１平方メートルあたりの片の重量の少なくと
も50％以上に等しいことを特徴とするものである。

本発明に係わる土壌強化機は、強化されるべき土壌上で
移動するように配置された土壌強化機において、 メッシュ構造体のロール用の支持体と、ロールのメッシ
ュ構造体を方向変換するための手段と、メッシュ構造体
をマトリックスと比較して小さい面積を有する諸片に横
断的に切断するためのブレード手段と、諸片を土壌に落
とす案内用の案内手段と、実質的に多量の余分な空隙空
間を生成せずに片を土壌にランダムに混合し、それによ
り強化土壌マトリックスを形成するための手段を有する
ことを特徴とするものである。

本発明に係わる強化材は、諸片に分割されるべき可撓性
オープンメッシュ構造を巻回したロールを備えた強化材
において、 ロールは、共軸に横に並んでロールとなる複数のメッシ
ュ構造の長く細幅のストリップの形態をなし、 各ストリップは、ストリップが諸片に分割された時に諸
片がマトリックスと比較して小さい面積で、20000mm²以
下の面積を有し、１個以上の完全なメッシュ開口からな
り、標準化曲げ回復試験で測定される少なくとも83％以
上の曲げ回復度を有し、片のメッシュ開口の任意の対角
線を横切って加えられる時にメッシュ開口の面積を半分
だけ減少させる張力は１平方メートルあたりの片の重量
の少なくとも50％以上に等しくなるような性状を有する
ことを特徴とするものである。

メッシュ構造体の諸片はマトリックスとの確実なからみ
合いをなすので、片の材料とマトリックスとの摩擦また
は化学結合に全く依存しない。言い換えると、異なるメ
ツシユ開口中のマトリツクスの粒子は互いにからみ合わ
される。土壌において、少なくとも、メツシユ片プラス
からみ合つた土壌粒子は土壌塊内で粒子の凝集体を形成
する。十分なメツシユ片があるならば、これら凝集体は
全体の土壌塊がからみ合つて単一の改良塊となるように
相互作用する。諸片の効果性は諸片がしつかりした接続
点すなわち交点を有するかどうかによつて左右され、有
することにより、各片が引き離されることなしにマトリ
ツクスと効果的にからみ合いかつ片の材料の強さを適宜
利用することができる。さらに、各片はその平面におい
て高い寸法安定性を有しており、これにより、片はその
平面において力に耐えかつマトリツクスの安定性を維持
することができる。

通常、アスフアルトは所定の最大のサイズから細粉まで
の粒子を含有するように類別され、本発明のマトリツク
スでは、大きい粒子がメツシユ片によつて固着され、よ
り小さい粒子がより大きい粒子によつて固着される。

一般に、メツシユ構造体の片は容易に製造することがで
き、安価な強化体を得ることができる。この強化体は例
えばコンパクトなロールをなして供給することができ、
またマトリツクスとの混合の直前に諸片に切断すること
もできる。

諸片とマトリツクスとの混合はランダム（ランダム方法
で三次元分布）であり、メツシユ構造体の諸片は一般に
互いに平行ではない。かくして、プラスターボードまた
はコンクリートパネル（またはスラブ）の特定の場合、
いくつかの片はパネルの厚によつて異なるが、面と直角
ならびに面と平行な方向に延びてもよく；薄いパネル
（またはシート）では、片はパネルと一般に共平面をな
す。

各片が全体としてのマトリツクスのサイズと比較して小
さいので、かつ混合がランダムであるので、諸片はたと
え多数あつたとしても高い技術および熟練を必要とする
ことなしに容易にマトリツクスに組み入れることができ
る。それにもかかわらず、諸片は実質的な量の余分な空
隙空間が生じないならばマトリツクスを強化するのに非
常に効果的であるということが意外にもわかり；この明
細書のためには、メツシユ片自身の材料で占められた空
間は空隙空間とはみなされない〔メツシユ片の介在はマ
トリツクス（プラス諸片）のかさ密度を減少させるべき
ではないということが必須ではないが望ましい〕。

以下、本発明の方法の適用の例を一般的に述べる。

土壌強化としては、安定化； アスベストセメントシート化におけるアスベストの代
用； セメント／コンクリート生成物の一般補強； プラスターボードの補強； チツプボードの補強；および アスフアルトの補強が含まれる。

土壌では特別の利点がある。用地の土壌が質の悪いもの
である場合、この土壌を取り除き、良質の微粒状または
粒状物質、すなわち非粘着性物質を取り入れることがし
ばしば実施されている；メツシユ構造体の諸片が既存の
土壌と混合されるならば、その質は向上される。既存の
土壌の耐荷重性は増大され、例えば道路建設のための土
壌上の必要充填量は減少される。メツシユ片は、正確な
割合で土壌中に適宜混合されると、土壌マトリツクスを
変えることによつて、土壌安定化技術と称する改良処理
挙動につれて比較的均一の塊を形成するように作用す
る。最適の強化では、メツシユ片の配合は２°または３
°、すなわち強化層全体にわたる荷重分散効果だけの全
土壌摩擦角の増大に相当し、足場の幅が効果的に増大す
ることになる。さらに、土壌は普通は意味ある弾性回復
性を有してはいなく；諸片で強化された土壌はいくらか
は弾性回復性を有しているようであり、車道，道路また
は鉄道用の補助基層などの力学的に荷重のかかる場所に
は特に有用である。そのうえ、高いひずみ（すなわち、
かなりの移動後）では、強化土壌はなお高い耐荷重性を
有しかつ起伏しない。

マトリツクスがコンクリートすなわちセメント安定化土
壌またはセメント結合粒状物質の場合のように剛性であ
ると、片は亀裂が生じかついくらかの弾性回復性を与え
るならば動きを制限することができる；例えば、セメン
ト安定化土壌では、普通、多数の非常に小さい亀裂が形
成されることが予期される。

片の材料 好ましい片は分子の配向したストランドよりなる一体の
プラスチツク材メツシユ構造体のものである。プラスチ
ツク材メツシユ構造体は製造および取扱いが容易であ
る。コンクリートクラツドシートなどの特定の場合、耐
摩食性は非常に有利である。メツシユ構造体を製造する
方法が適切に選択されるならば、多量の配向が存在する
ことができる、すなわち、各片のすべての帯域は少なく
とも部分的にまたはさらに高く配向されてプラスチツク
材料の浪費を回避することができ、また片の引つ張り強
さおよびモジユラスを最大にすることができる。メツシ
ユ体が四辺形であり、かつ各接続点すなわち交点から４
本のストランドが出ている普通の場合には、メツシユ構
造体は好ましくはストランドの整合列に沿つた二方向に
延伸される。実際には、これは連続的な二軸延伸、すな
わち、まず一組のストランドの整合列に沿つて、次いで
他の組のストランドの整合列に沿つて延伸することによ
つて、あるいは別法として菱形メツシユ体を単一方向に
延伸してストランドのすべてを延伸し、メツシユ体を横
方向に開口し、メツシユ体を熱硬化することによつて、
行うことができる。二軸延伸された構造体は寸法安定性
を達成するのが比較的容易であるので好ましい。

一般的に述べると、例えば、英国特許第836555号，同第
969655号，同第1210354号，同第1250478号，同第129043
7号，同第2034240号または同第2035191B号に開示される
ように、どの好適な一体プラスチツク材メツシユ構造体
も使用することができ；英国特許第1210354号の構造体
などの深いストランド構造体は固着またはからみ合いが
より良好であるため非常に好適である（これらストラン
ドは非円形であり、深さの方が幅より大である。

一般的に述べると、プラスチツク材料を使用する場合、
好ましい材料は密度の高いポリエチレン（HDPE）、ポリ
プロピレン（PP），またはポリエステルである。HDPEま
たはPPは6:1以上、好ましくは10:1以上の延伸比に相当
する程度まで配向することができ；ポリエステルの延伸
比はより小さく、例えば、最高約5:1までである。例え
ば、諸片を温アスフアルトと混合するアスフアルト補強
体では、ポリエステルなどの好適な耐高温性プラスチツ
ク材料を使用するべきであり；メツシユ構造体は例えば
230℃までの温度で熱硬化したこともある。

一体のプラスチツク材構造体以外の材料、例えば、樹脂
結合オープンメツシユ織成構造体などの非金属すなわち
有機系材料を使用することができ、好ましいこのような
構造体は紗織物である。土壌のためには、この材料は生
物非劣化性であるべきである。

他の強化材 本発明はマトリツクス中を部分方向すなわち実質的に右
方向に延びる細長い部材の形態をなす他の強化材と併せ
て使用するならば著しい利点を有する。このような細長
い部材は、英国特許第1069361号（この特許では、細長
い部材は択一的にフアイバグラスで製造することがで
き、例えば水浸透性保護塗膜を有している）、同第2035
191B号，同第2073090B号，または同第2096531A号に開示
されているものであつてもよい。細長い部材は土壌マト
リツクスにばかりではなく、より一般的には例えば、炭
化水素，水硬またはポゾラン結合材よりなるマトリツク
スにも使用することができる。

しつかりした接続点すなわち交点 メツシユ体の接続点すなわち交点はしつかりしていなけ
ればならず、かつ力が片にどの方向に加えられても張力
下であまりにも容易には破断してはならない。これは諸
片が主としてマトリツクス中に多方向に、すなわち、ほ
とんど全体的にランダムに分散されるためである。マト
リツクスが微粒状であるので、諸片の効果はからみ合い
に依存し、これは張力がストランドの軸に沿つて加えら
れたとしても、接続点すなわち交点がしつかりしていな
いかぎり接続点すなわち交点の分裂に原因する。

一般的に述べると、語「しつかりした接続点すなわち交
点」とは、接続点すなわち交点が弱くなくかつあまりに
も容易には破断することなしにどの方向にも応力付加さ
れることができるということを意味している。好ましく
は、対向張力が片を横切るどの方向に加えられても、ス
トランドは接続点すなわち交点より先に破断（破壊また
は分裂）する。しかしながら、片を横切る任意の方向
（および片の平面）における破壊時の張力が片を横切る
他の任意の方向における破壊時の張力の50％より実質的
に小さくないならば、それは申し分ない；すなわち、実
際には、接続点すなわち交点はストランドより弱く、こ
れは好ましくないということがわかつた。

等方性強さ 片の平面における対向張力下で等方性強さをできるだけ
遠くまで得ることを目指している。これは、破壊がスト
ランドに生じるか、あるいは接続点で生じるかいずれに
せよ、片を横切る任意の方向における破壊時の張力が片
を横切る他の任意の方向における破壊時の張力よりは実
質的に小さくないということを意味している。しかしな
がら、片を横切る任意の方向（および片の平面）におけ
る破壊時の張力が片を横切る他の任意の方向における破
壊時の張力の50％より実質的に小さくなければ、それは
申し分ない。一般的には、ストランドが延びている二方
向に実質的に等しい強さを有するように正方形または矩
形のメツシユ体を構成することが望ましい。

高い曲げ回復性 メツシユ片は混合または埋設の前は一般に平らである、
すなわち、片の生成源であるロールの弯曲に基因して多
くともほんのわずかに弯曲している。片はいくらかは可
撓性であり、かつマトリツクスに埋設されるとき、普
通、完全には平らではない。しかしながら、片はマトリ
ツクス中に実質的な量の余分の空隙空間を生じさせない
ようにマトリツクスの材料について選択されるべきであ
る。メツシユ片は埋設すなわち混合中ある程度まで折り
たためるかあるいは巻き付くことができ；単一折りで
は、片の有効面積が減少し、従つて望ましくないが、そ
れにもかかわらずマトリツクスの材料と片とのからみ合
いが生じ、実質的な余分の空隙空間は生じない。余分の
空隙空間は同一片のあまりにも多くの層が互いに接触ま
たは互いに非常に接近しているときに生じると思われる
（折りたたまれた片の場合のように、二層は著しい効果
を有するとは思えない）。それにもかかわらず、メツシ
ユ片の密な「凝縮」、例えば、ロール巻き、縒り、球状
巻きまたはクランプリング・アツプ（しわくちやに丸め
ること）では、余分の空隙空間が生じず；この密な凝縮
はマトリツクスの材料がメツシユ構造体中へ浸入するこ
とを妨げかつ諸片とマトリツクスとの適切なからみ合い
を達成せず；さらに、片が例えばロール巻きされる場
合、マトリツクスの材料の浸入困難な実質的な空隙空間
が途中で生じることがある。従つて、密に凝縮される片
がかなりの数または割合になるのを回避することが望ま
しい。

片は埋設すなわち混合中に凝縮されない高い割合の片に
ついては十分な曲げ回復性を有しており、これは本明細
では「高い曲げ回復性」と呼ぶ。曲げ回復性はたわむ前
に大いに曲げることが可能である片材料の硬さまたはバ
ネ弾性によるものと考えることができる。曲げ回復性お
よび／または曲げ硬さは基本的な特性であり、メツシユ
片の曲げ回復性または硬さは決定的な規準として考慮す
る必要はなく；片の長さ、マトリツクスの性質および埋
設方法が重要である。

実質的な余分の空隅空間が生じるかどうか測定するため
に種々の試験を工夫することができる。例えば、材料は
過剰の塑性変形なしに片を所定の角度で曲げることがで
きるように選択してもよく、試験はマトリツクス中への
配合温度で短時間にわたつて行う。好適な標準化曲げ回
復性試験は次の如くである。すなわち、四つの試料（40
×100mm）を切断する。これらの一つはその長辺が一組
のストランドに平行であり、他のものはそれらの長辺が
各方向に45°かつ上記第一の試料の長辺と90°をなして
いる。比較的小さい試片のみが利用される場合、結果は
推定することができる。試料が水平であると、長さ60mm
が半径3mmの縁に隣接して締めつけられて、40mmがこの
縁を突出する。先端が垂下し、この垂下距離が垂下片の
弦に沿つて測定して３°より大きい角度に相当するなら
ば、それは望ましくないと考えられる。次いで、試料を
縁の上方で90°折り下げ、５秒間保持し、解放し、さら
に５秒後、戻つた角度を読む（再び、弦に沿つて測定す
る）。曲げ回復度はもとの曲げ角の回復パーセントであ
る、すなわち、もとの垂下がa゜でありかつ試料がb゜（a゜
より大きい）の垂下まで戻るならば、曲げ回復度は100
×（90−b）／（90−a）％である。実際には、100％の
回復度を得ることは最も近い程度まで可能であるが、合
理的な質の片は95％の回復度を有し、75％未満の回復度
を有する片を使用しない方が好ましく、83％以上のもの
が比較的良好である。試験は異なるサイズの試片につい
て行うことができるが、片のサイズ自身により、例えば
混合中にロール巻きする傾向が決まる、すなわち、より
大きい片はより容易にロール巻きする傾向がある。

好適な土壌、例えば、砂については、有用な実際の曲げ
回復試験は次の如くである。強化された土壌の十分に大
きい試料を圧縮容器に入れ、ブリテイツシユ・スタンダ
ードBS5930-1981まで圧縮する。圧縮後、メツシユ片の
ない同土壌をさらに100mm添加して圧縮済みの混合物の
表面を覆う。次いで、この試料を容器に入れたままで加
熱オーブンに移送し、混合および圧縮中なしていた形態
で砂を乾燥しかつメツシユ片を熱硬化するのに適した時
間および温度でオーブン中に滞留させる。冷却後、混合
物を容器から金属格子上に放出し、次いで実質的にすべ
ての土壌が格子を通過するまで、格子を振動させて熱硬
化メツシユ片を検査に対して有効にする。実質的どのメ
ツシユ片もいかなる実質的程度のロール巻き，ボール
巻，縒りまたはクランプリングを示すべきではない。コ
ンクリートまたはセメント複合体についても同様の試験
を行うことができ、セメントのみは省かれるかあるいは
出来るかぎり非常に細かい砂と交替される。

有利な強化土壌試料が実験作業に必要とされる場合、こ
の試料は次の如く調製することができる。メツシユ構造
体の諸片を十分に改良した砂（例えば、ミツド−ロスサ
ンド）に回転混合によつて漸次添加する。この砂は混合
を容易にするパーセント湿分含有量を有する（湿分含有
量は実験に基づいて測定することができる）。所要の介
在物パーセントに達するまで混合を続ける。次いで、混
合をさらに１分間続けるべきである。

高い寸法安定性 片の平面における高い一次寸法安定性とは、張力が一組
のストランドと平行な方向に片を横切つて加えられると
きに相当の耐伸び性があることを意味し；これは重要で
ある。高い二次寸法安定性とは、特に張力がメツシユ体
の対角線を横切つて加えられるとき、混合中にメツシユ
体が閉鎖することに対する相当の耐性があることを意味
する。メツシユ体が混合中に閉鎖したならば、マトリツ
クス材料がメツシユ体中に入ることが制限される。ゆが
み変形後に、もとのメツシユ体形状の良好な回復性があ
ることは重要であることもある。

二次寸法安定性の有用な測定では、「ひずみ荷重」から
単位面積あたりの片の重量が求まる。ひずみ荷重は、メ
ツシユ体の任意の対角線を横切つて加えられると、メツ
シユ開口の面積を半分（その非荷重面積に関し）だけ減
少させる張力である。一般に、ゆずみ荷重対１平方メー
トルあたりの重量の比は0.5:1（つまり50％）,0.6:1
（つまり60％）または0.75:1ほどに低くてもよいが（0.
5:1未満の比は好ましくないが除外されない）、好まし
い最小値は1:1,1.5:1,2:1,3:1または3.5:1である。

試験は対角線方向に行うべきである。普通、二次安定性
が十分に高いと、一次安定性は十分に高く、別々に試験
する必要はない。上記の試験は例えば非常に細長い矩形
のメツシユを有するかあるいは正方形またはほぼ正方形
のメツシユを有する片に適用することができる。

正方形またはほぼ正方形のメツシユ体について、修正ひ
ずみ荷重が相対対角線寸法を半分だけ減少させるひずみ
荷重とみなされるならば、より簡単な計算を行うことが
でき（むしろより小さい荷重が加えられる必要があ
る）、相対的減少は異なるメツシユ体サイズおよび重量
により硬さが変わるため異なる。修正ひずみ荷重対１平
方メートルあたりの重量の比は好ましくは少なくとも0.
6:1であり、そして少なくとも0.8:1または1:1であつて
もよいが、いくつかの材料では、2:1または2.5:1以下の
最少値を実現することができる。

密度 メツシユ構造体片の材料の相対密度は混合方法および例
えば硬化すなわち強固前のマトリツクスのコンシステン
シイによつては重要であることもある。諸片はマトリツ
クス全体にわたつてランダムに分散されたままであるべ
きであり、すなわち、頂部まで上昇あるいは底部まで沈
下する傾向が必ずしもある必要はない。

引つ張りモジユラス 片の効果的な引つ張りモジユラスは、マトリツクスが剛
性であるならば、コンクリートなどのマトリツクスに対
して高モジユラス構造体を使用してマトリツクスの引つ
張りモジユラスと理想的には類似するべきである：しか
しながら、本発明はそれでも、モジユラスがより低いな
らば有利である。低モジユラス構造体は土壌などのマト
リツクスに使用することができる。

マトリツクスに対する片の割合 任意のマトリツクスには、大多数の片が存在する。任意
の特定マトリツクスおよびメツシユ片については、特性
の最大の向上を得るのに単位容積あたり最適数の片が存
在する：これは実験に基づいて測定することができる。
片の使用割合は、中でも、マトリツクスの性質，マトリ
ツクスの粒子サイズ分布，ストランドサイズ，メツシユ
ピツチ，片の全体サイズおよび形状，およびメツシユ片
の曲げ硬さおよび引つ張り硬さにより決まる。メツシユ
片の量があまりに多いと、メツシユ片は全体的に互いに
妨げ（折りたたまれることもある）、マトリツクス／片
のからみ合い作用が抑制され、マトリツクスの強さを減
少させる−かくして、個々の片の不適当な強さは非常に
多量の片を使用することによつて補償することができな
い。それにもかかわらず、マトリツクスが存在すること
なしに諸片がほぼ同じ容積の自己支持性塊をなすほど多
くの片が単位容積あたり存在してもよい−正常の場合、
ストランドは片の縁から突出していると、塊は突出スト
ランドとしてある程度までコヒーレントであることがで
き、あるいは一片の隅でさえ他の片のメツシユ開口内に
係合することができ；特により大きいメツシユピツチを
使用するときに効果が生じた。効果は、ほんの四つの完
全なメツシユ開口（２×２）を有する18mmピツチメツシ
ユの片が強化砂に対して0.5％w/w（乾燥重量）で使用さ
れたときに明確に示された。

好ましい最小値は１立方メートルあたり片数約5000乃至
10000であり、好ましい最大値は１立方メートルあたり
片数約500000であると思われるが、数は中でも片のサイ
ズによつて決まる。一般に、マトリツクスに対する片の
割合w/wは好ましくはマトリツクスが最大密度を有する
ことになる割合の10分の１からその割合の2.5倍までで
ある。ここでは、乾燥重量に対してあらゆる割合が与え
られる。土壌について、割合は好ましくは約２％または
１％未満で、好ましくは0.05％以上である。炭化水素，
水硬およびポラゾン結合材生成物では、割合は好ましく
は土壌の場合と同じであり、あるいは５％までであつて
もよい。

片のメツシユ開口数 好ましくは、各片は1000、500、又は250個までの完全な
メツシユ開口を有し、より好ましい数は約25乃至20であ
るが、例えば、８または９個も可能である。３または４
個ほどの少ない完全なメツシユ開口を有する片で操作す
ることもまた可能である。

片のサイズ 片の各面は強化されるべきマトリツクスのサイズと比較
して小さい面積を有する。片の最も大きい寸法はマトリ
ツクスの最も大きい寸法と比較して小さく、例えば、マ
トリツクスの最も大きい寸法の10分の1,100分の１また
は1000分の１未満である。メツシユ構造体片は、小さい
幅を有するかぎり、非常に長くてもよく、例えば、30
0、400または500mmの長さであつてもよく、あるいはそ
れより長くてもよい。それにもかかわらず、片が大よそ
正方形であること、あるいは少なくとも長さが横幅と同
じ程度、例えば、多くて横幅の10倍、より好ましくは多
くて横幅の２倍であることが好ましい。

土壌を強化する場合、片の各面の面積は好ましくは約10
000mm²以下であり、好ましい面積は約1000mm²、例え
ば、35mm平方または30×40mmである。しかしながら、片
が長くかつ比較的細幅であると、各面は10000mm²より著
しく大きい、例えば、20000mm²以下のサイズを有するこ
とができる。

炭化水素結合剤生成物の場合、片のサイズは土壌の場合
よりむしろ大きく、例えば、約20000mm²以下であること
ができる。

水硬またはポラゾン結合材生成物の場合、片のサイズは
土壌の場合と同じであつてもよいが、それよりもつと小
さい、例えば、約100mm²（各面の面積）までの片が考え
られ；メツシユサイズは凝集体または充填材のサイズに
よつて決まることもあるが、しかし例えばセメント被覆
シートの場合、片は土壌強化の場合よりももつと小さく
てもよい。

メツシユサイズおよびストランド厚さ メツシユサイズよりピツチを考えることは容易である。
ピツチはマトリツクスの粒子サイズについて選択しても
よい。土壌の粒子サイズについては、D85値が普通考え
られ、この値は土壌の85％w/wが通過する格子サイズで
ある。ピツチが粒子サイズより実質的に大きいのは好ま
しく、好ましい最大値は粒子サイズの25倍であり、好ま
しい最小値は粒子サイズの２倍である。一般に、普通使
用されるこれらの土壌および粒状材料について、ピツチ
は５と40mmとの間であつてもよい。1mmD85値を有する細
砂の場合、片は約3mmの大よそ正方形のピツチおよび例
えば約0.1mmのストランド厚さを有することができる。2
0mmの最大粒子サイズを有する炭化水素，水硬およびポ
ラゾン結合剤生成物の場合、片は約50mmの大よそ正方形
のピツチおよび例えば約2mmのストランド厚さを有する
ことができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例によつてさら
に説明する。

第1a図乃至第1e図 第1a図はマトリツクス２とランダムに混合された一体の
プラスチツク材メツシユ構造体の諸片１を示している。
図示のスライスは特定の厚さ、例えば、パネルまたは層
の高さの10分の１であり、スライス内のすべての片１
（すなわち、その諸部分）は破線で示してあり−明確の
ために、諸片１はスライスの縁で切り離して示してはい
なく、突出部分は実線で示してある。所望に応じて、連
続の細長い強化すなわち補強部材３をマトリツクス２に
配合することができる。

第1b図および第1c図は上記した実際の曲げ回復性試験で
混合および圧縮後回収されたメツシユ片の試料を示して
いる。第1b図は一方向にのみ試験の必要条件に合う不適
のメツシユ片を使用しての結果を示している。第1c図は
好適な片（以下の表１の実施例４）を使用しての結果を
示している。第1d図は単一の片１のフイラメント１′に
よつてからみ合わされた土壌２′を有する理論的なから
み合い土壌集合体を示している。第1e図は土壌塊状態の
からみ合い集合体を示している。

第２図乃至第４図 第２図の片１は英国特許第836555号の熱硬化した配向二
平面菱形メツシユ構造体であつた。第３図の片１は英国
特許第1250478号の熱硬化した二平面の二軸配向正方形
メツシユ構造体であつた。第２図および第３図は諸片が
「菱形上」または「正方形上」であることができること
を示している。第４図の片１は英国特許第1210354号に
開示のように深いストランド構造であつた。第２図乃至
第４図の各々では、高配向ストランド６によつて相互連
結された交点すなわち接続点５があり；第２図および第
３図では、交点５は未配向であり、第４図では、いくら
かの配向が交点５に生じた。

第５図 種々のメツシユ構造体を「フツク試験」して構造体を横
切る種々の方向のそれらの引つ張り強さを測定した。結
果を以下の表１および表２に示す。メツシユ構造体の各
々は90°をなす二方向の各々に大よそ同じ延伸比に延伸
して二軸配向させ；ストランドは高配向させた。メツシ
ユ構造体１〜３は第３図のものと同様であり、全体とし
て4.5:1に延伸した。配向は交点にも及んだが、各交点
において未配向のものもいくらかはあつた。メツシユ構
造体４〜６は英国特許第969655号の方法によつて製造さ
れかつ全体として4:1に延伸された二平面メツシユ構造
体であつた。メツシユ構造体７は第４図のものと同様で
あり、熱硬化することなしに全体として6:1に延伸した
ものであつた。メツシユ構造体８は第３図のものと同様
であり、全体として4:1に延伸しかつ180℃で熱硬化した
ものであつた。

第５図に示すように、力は異なる四つ乃至五つの方向Ａ
〜ＤまたはＡ〜Ｅに加えたが、二つの方向はそれぞれの
ストランドに沿つてであり、二つの方向はそれぞれの対
角線に沿つてである。これら方向は最大強さおよび最小
強さを少なくとも大よそに表わすべきであるため選択さ
れた。表１および表２に材料のいくつかの詳細とともに
ピーク荷重での強さを示す。どの場合も接続部すなわち
交点は破壊しなかつた。各場合、破壊時の最小力は最大
値の50％より大きかった。ＡおよびＢについてのピーク
荷重時伸びをパーセント（メツシユ構造体１〜３の平均
値として）表２に示す。任意のストランドの最も薄い部
分はその中間点で大よそであつた。また、表３にひずみ
荷重および修正ひずみ荷重をメツシユ構造体の単位メー
トルあたりの重量比として示す。メツシユが正方形であ
り、かつ構造体が均衡が取れていると、それぞれの対角
線にかかる荷重の比は互いに非常に近似していた。表１
に平均値を示す。すべての場合に、メツシユ構造体は高
い一次寸法安定性を有していた。すべての場合に、材料
は上記の実際の曲げ回復性試験に合格した（メツシユ構
造体４は第1c図に示されている）。

メツシユ構造体７および８は有効ではなく、試験しなか
つたが、それらの単位重量は評価した。

第6a図乃至第6c図 第6a図は、メツシユ片（ｘ）の含有量を変えた場合（含
有量は乾燥砂の％w/wとして示す）、9.3％w/w湿分含有
量（最適値よりわずかに高いと思われる）を有するミツ
ド・ロス・サンドの平均（頂部と底部）CBR値の変化を
示している。第6b図はトン／m³での混合物（ｙ）の乾燥
密度がメツシユ片（ｘ）の含有量w/wにつれてどのよう
に変るかを示しており；密度は片が空隙空間のいくらか
を占めるので初めは上昇する。メツシユ片は上記の40×
40mm平方のメツシユ構造体（以下の表４および表５の実
施例４のものと同様）。混合物はBS5930-1981に従つて
圧縮し、耐性強さはCBR標準試験に従つて測定した。

第6a図中の最大値は約0.65％（しかし、大よそ0.5％か
ら0.7％までに及ぶ）であり、第6b図中の最大値は約0.3
2％である。かくの如く、最大強さは最大密度を示す割
合の約２倍である片の割合で生じた。メツシユ片が最適
量介在すると、CBRがもとの値の８倍以上の値まで増大
した。しかしながら、メツシユ片の介在量を減少させる
ことは経済的である−例えば、CBR値は未強化砂と比較
して0.1％w/wで２倍を越えている。

第6c図は、長さ500mm×幅75mm×深さ500mmのタンクに深
く装入された湿分含有量9.3％のミツド・ロス・サンド
を垂直下方に動く正方形断面75×75mmの板によつて圧縮
したときのひずみＳ（動きmmとして表わす）に対する耐
応力性すなわち耐荷重性（KN/m²）の変化を示してい
る。曲線Ｗは砂単独の場合であり；曲線X,YおよびＺは
頂部37.5,75および150mmを第6a図および第6b図について
と同様にメツシユ片0.1％w/wと混合した砂でそれぞれ交
替した以外は曲線Ｗの場合と同様である。最大耐荷重性
を越えると、砂は横へ動き、板のまわりに盛り上がる。
メツシユ片を配合すると、最大耐荷重性が増大するばか
りではなく、より大きなひずみでも生じることになる。

また、グラフは板を最大耐荷重性の点から負荷しないと
きの逆戻りを破線で示している。砂単独の場合（Ｗ）、
最小の回復性すなわち弾性がある。強化砂の場合
（Ｚ）、著しい回復性すなわち弾性がある。

表４および表５には、メツシユ構造体４〜６を使用して
湿分含有量9.3％w/wのミツド・ロス・サンドを強化した
最適のCBR値を示す。

表４は正方形の片に関してのものであるが、これら片は
細長くてもよい。詳細には、土壌を強化するための例と
して、実施例１〜４の片は400mmの長さおよび40mmの幅
を有してもよい。

次の諸実施例は理論的なものである。いくつかの詳細を
以下の表６に照合する。

実施例５（土壌を強化） 以下の第８図の機械を使用して、土壌塊（５m³から５×
10⁸m³までのものであることができる）を強化した。土
壌は1.7mmのD85値および2000kg/m³の乾燥密度を有する
ミツド・ロス・サンドであつた（湿分含有量は9.3％w/w
であつた）。

実施例６〜９（土壌を強化） 実施例６は実施例５についてと同様であるが、メツシユ
片はより低い割合を使用した。実施例７〜９では、より
軽いメツシユ構造体を使用した（この場合、メツシユ構
造体６は15.0の単位重量を使用していた）。

実施例10（コンクリートを強化） 従来の混合器で、最大サイズ10mmの類別凝集体，砂，ポ
ルトランドセメントおよび実施例８の片を1250:370:24
0:6.7（片は全乾燥重量の0.3％であつた）の割合（乾燥
重量）で混合することによつて、1000×500×50mmのコ
ンクリートスラブを形成した。この際、水180部もまた
添加した。スラブは、多くの亀裂を含んでいても、多く
のメツシユ片が亀裂をふさぐため、使用可能な状態にあ
る。より小さいメツシユ片を使用することが可能であつ
た。メツシユ構造体８は熱硬したが、熱硬化はセメント
に使用するのには不必要である。この実施例では（また
実施例11でも同様）、例えば砂と比較して大きい凝集体
中に粒子が存在することにより、普通のメツシユ構造体
を使用することができる；しかしながら、実施例４と同
様に深いストランド構造体を使用することができた。

実施例11（アスフアルト強化） 最大粒子サイズ10mmの間隙類別凝集体をアスフアルト混
合機で諸片と混合し、混合物を170℃でアスフアルトと
混合した。アスフアルトを道路表面に摩耗層として厚さ
50mm（長さ少なくとも10mおよび幅3m）に塗つた。この
アスフアルトは車輪走行試験でわだち付けを示すのが未
強化アスフアルトより少なかつた。

第７図乃至第９図 第７図および第８図は２種の類似する機械を示し、同一
参照符号は同一部分を示している。各機械は車両または
トレイラーの形態をしている。各機械は走行ホイール11
および圧縮ローラ12を有している。各機械は幅が例えば
2mであつてもよい例えば直径1mのメツシユ構造体ロール
14用の支持体13を有している。機械が走行すると、メツ
シユ構造体はホール・オフロール15によつて方向変換さ
れ、長さ方向切断ナイフ16によつてストリツプ（例え
ば、50ストリツプ）に分割され、そして傾斜ガイド20の
下方の台石バー19と協働する回転カツター18によつて諸
片１に分割される。別法として、第９図に示すように、
ロール14をリボン状の長く細幅のストリツプ（各ストリ
ツプはその幅の端から端までに少なくとも２個の完全な
メツシユ開口を有する）に予備切断することもできる。
諸片１はフアネル21によつて下方に案内される。諸片１
がフアネル21内に粘着することがあるので、ブロワー
（図示せず）を組み入れて諸片１をフアネル21の下方に
吹き送つてもよい。

第７図の機械において、片１を地中に設置または押し込
むための回転多歯工具22が設けられている。個々の歯は
長さが異なつており、そしてなめらかな切頭円錐である
例えば15×15乃至35×35mmの先端横断面を有してもよ
い。工具22には約5000の歯を設けてもよい。

第８図の機械において、片１を地中に設置するための手
段は土壌の頂層を掘り起すための回転工具23の形態をな
している。押し上げられた土壌をフアネル21の底部まで
案内するシユラウド24が設けられており、このシユラウ
ドにおいてゆるい土壌が片１と混合される。

両機械とも風によつて片１が乱れる可能性を低減させる
ためにサイドカーテン25を備えることができる。これら
機械は矢印の方向に引かられる（または押される）。片
１が地中に一度設置されると、この地はローラ12によつ
て圧縮される。

【図面の簡単な説明】 第1a図は本発明により強化されたマトリツクスのスライ
スの略図；第1b図は本発明によらないメツシユ片を示す
図；第1c図は本発明によるメツシユ片を示す図；第1d図
および第1e図は強化マトリツクスの挙動を示す理論的略
図；第２図乃至第４図は本発明により使用される３種の
異なるメツシユ構造体片の図；第５図は片を試験すると
きに片に加えられる張力を示す図；第6a図乃至第6b図は
メツシユ片含有量に対しての耐性比および乾燥密度のグ
ラフ；第6c図はひずみに対する耐荷重性のグラフ；第７
図および第８図は本発明による第一および第二の土壌強
化機の概略側面立面図；および第９図は第７図および第
８図の強化機に使用することができるメツシユ構造体材
料のロールの等大投影図である。 １……片、１′……フイラメント、２……マトリツク
ス、２′……土壌粒子、３……強化部材、５……接続点
すなわち交点、６……ストランド、11……走行ホイー
ル、12……圧縮ローラ、13……支持体、14……ロール、
15……ホール・オフロール、16……長さ方向切断ナイ
フ、18……回転カツタ、19……台石バー、20……傾斜ガ
イド、21……フアネル、22……回転多歯工具、23……回
転工具、21……フアネル、25……サイドカーテン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に多量の余分な空隙空間を生じさせ
   ることなしに、実質的にマトリックス（２）の１立方メ
   ートルあたり多数の一般的に平らかつ可撓性のオープン
   メッシュ構造の片（１）をマトリックス（２）にランダ
   ムに埋設することによりなる微粒子状マトリックス
   （２）を強化する方法において、 諸片（１）はマトリックス（２）と比較して小さい面積
   で、20000mm²以下の面積を有し、 諸片（１）は１個以上の完全なメッシュ開口からなり、 諸片（１）は標準化曲げ回復試験で測定される少なくと
   も83％以上の曲げ回復度を有し、 諸片（１）における片（１）のメッシュ開口の任意の対
   角線を横切って加えられる時にメッシュ開口の面積を半
   分だけ減少させる張力は１平方メートルあたりの片の重
   量の少なくとも50％以上に等しいことを特徴とする微粒
   子状マトリックスの強化方法。
2. 【請求項２】実質的に多量の余分な空隙空間を生じさせ
   ることなしに、実質的にマトリックス（２）の１立方メ
   ートルあたり多数の一般的に平らかつ可撓性のオープン
   メッシュ構造の片（１）をマトリックス（２）にランダ
   ムに埋設することによりなる微粒子状マトリックス
   （２）を強化する方法において、 諸片（１）はマトリックス（２）と比較して小さい面積
   で、20000mm²以下の面積を有し、 諸片（１）は１個以上の完全なメッシュ開口からなり、
   メッシュ開口はおおよそ正方形であり、 諸片（１）は標準化曲げ回復試験で測定される少なくと
   も83％以上の曲げ回復度を有し、 諸片（１）における片（１）のメッシュ開口の任意の対
   角線を横切って加えられる時に反対側の対角線寸法を半
   分だけ減少させる張力は１平方メートルあたりの片の重
   量の少なくとも60％以上に等しいことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の微粒子状マトリックスの強化方
   法。
3. 【請求項３】強化されるべき土壌上で移動するように配
   置された土壌強化機において、 メッシュ構造体のロール（14）用の支持体（13）と、ロ
   ール（14）のメッシュ構造体を方向変換するための手段
   （15）と、メッシュ構造体をマトリックス（２）と比較
   して小さい面積を有する諸片（１）に横断的に切断する
   ためのブレード手段（18,19）と、諸片（１）を土壌に
   落とす案内用の案内手段（21）と、実質的に多量の余分
   な空隙空間を生成せずに片（１）を土壌にランダムに混
   合し、それにより強化土壌マトリックス（２）を形成す
   るための手段（22,23,24）を有することを特徴とする土
   壌強化機。
4. 【請求項４】諸片（１）に分割される可撓性オープンメ
   ッシュ構造を巻回したロールを備えた強化材において、 ロール（14）は、共軸に横に並んでロールとなる複数の
   メッシュ構造の長く細幅のストリップの形態をなし、 各ストリップは、ストリップが諸片（１）に分割された
   時に諸片（１）がマトリックス（２）と比較して小さい
   面積で、20000mm²以下の面積を有し、１個以上の完全な
   メッシュ開口からなり、標準化曲げ回復試験で測定され
   る少なくとも83％以上の曲げ回復度を有し、片（１）の
   メッシュ開口の任意の対角線を横切って加えられる時に
   メッシュ開口の面積を半分だけ減少させる張力は１平方
   メートルあたりの片の重量の少なくとも50％以上に等し
   くなるような性状を有することを特徴とする強化材。