EAGLE8とは

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組成化学式: MgO  +  KH2PO4  +  5H2O  →  MgKPO4・6H2O

酸化マグネシウム リン酸二水素カリウム  水  (酸・塩基反応)  リン酸カリウムマグネシウム・ 水

放射線を遮蔽し放射性廃棄物を長期間安定して保管する格納容器素材の開発を、アメリカエネルギー省がアルゴンヌ国立研究所(Argonne National Laboratory)に要請。
研究の結果1995年頃、試作品”CERAMICRETE"が開発された。
この素材の共同開発を行ったGrancrete社が建築土木用に改良した”GRANCRETE"を商品化。
アメリカ合衆国政府が国際特許を保有し、日本ではEagleVisionが独占販売権を取得し"EAGLE8"として展開している。


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EAGLE8の特徴

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商品ラインナップ

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EAGLE8-Q:

骨材を含まない純粋タイプ。強度・速硬性が高く、滑らかな仕上げや細かい隙間への充填に最適。

EAGLE8-P:

Qタイプに細骨材(珪砂)を約30%配合し、性能と、施工性、仕上がり等をバランスさせた標準タイプ。※珪砂は5,6,7号mix。

EAGLE8-S:

Qタイプに細骨材(珪砂)を約50%配合し、施工性に優れ、特にコテ仕上げが容易。※珪砂は5,6,7号mix。

EAGLE8-H:

耐火性を向上させたタイプ。骨材は含まずより緻密な構造となる為、強度が向上している。また、なめらかな表面となる。


圧縮強度

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超速硬・超早強:

打設後3時間で45N/mm2以上

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高強度:

打設後28日後で約70N/mm2


曲げ強度

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超速硬・超早強:

打設後24時間で6.9N/mm2以上

付着強度

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高付着力

プライマーなしでセメント板に付着。破断面は母材破壊。
対コンクリート →  2.6 − 4.2 N/mm2
対 鋼材     →  1.2 − 3.5 N/mm2

靱性

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EAGLE8は靭性(じんせい)を持っています。
発泡スチロールに約5mm厚のEAGLE8を合わせた板に、ブロック(合計約30kg)を載せる実験です。

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靱性:

合計30kg載せました。EAGLE8板はかなりたわんでいますが、ひび割れはしていません。
重みによりしなやかに曲がり、重りを外すと元に戻ります。


鉄筋の防錆保護

腐食促進試験:

2010年6月米国土木学会国際技術委員会エジプトカイロ会議にてAlla El-Din Sharakawi博士発表論文より抜粋。

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ロリポップ型試験体を塩水に浸け、内部鉄筋と塩水中の電極間に電気を流すことで鉄筋の腐食を促進。

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ポルトランドセメントでは5日間で鉄筋が腐食しているのに対し
EAGLE8で作成もしくは保護した試験体では21日後でも腐食は見られませんでした。


RC床版の補強効果

1.概要:

RC床版試験体に静荷重を掛け破断直前状態にし、その下面に薄くEAGLE8を打設。
同様な静荷重を掛け破断直前までの変位量を計測、ひび割れ状況を観測した結果を記録。
⇒EAGLE8が老朽化したRC床版を最小限の時間・費用で修復可能であることの実証実験。

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2.試験方法:

2−1 RC床版試験体仕様
・外寸 3000×600×120mm、背筋ピッチ170mm ・配合 表1参照。

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2−2 断面修復材
・高機能セラミックEAGLE8-P(水比18%)  ・打設厚 約10mm

2−3 試験方法
・曲げ試験 静的曲げ試験法   JIS-A1106準拠(中央点載荷法)とし、100N毎に荷重を掛ける。(画1参照)
・付着試験 建築研究所方式付着試験法。

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3.試験結果:

3−1 ひび割れ発生状況
補修前では900N載荷時に約0.2mm幅のひび割れが発生した。
EAGLE8補修後では2180N載荷時にひび割れ発生は確認できたが、目視では確認困難なものであった。

3−2 変位
載荷量に対し変位は補修前後とも比例関係で変位している。但しEAGLE8補修後では2200N載荷時38mmの変位量を示した。
また層間剥離が無く一体化しRC床版では想定できない靱性結果が出た。(図1参照)

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3−3 付着
曲げ試験後のEAGLE8とRC試験体との付着結果を表2に示す。
付着箇所は背筋位置(A1〜A4)と無背筋位置(B1〜B4)各4か所で確認した。
本結果では曲げ応力約2000Nに対してもRCとEAGLE8が一体化されている結果を得た。

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4.考察:

老朽化RC床版の長寿命化を図る方法としてポリマー系セメント材料による下面増厚で補修をしているが、引張強度性能において十分な性能を得ることはできなかった。

本報告では高機能セラミックEAGLE8でRC床版を補修することにより、約2倍の引張強度と高い靱性性能が確認できた。また曲げ試験後の付着性能結果によってRC躯体と一体化し高強度部材になることが立証できた。

耐震改修・補強材としてのEAGLE8の可能性:

EAGLE8の力学特性は、伸び歪がコンクリートに比べて非常に大きい事が挙げられる

具体的には・・・about1

であり壁の層間せん断歪に換算すると「1200μ」となる


壁のように薄い構造体に対しては塗り厚1〜2cm程度でも相当な補強効果が期待される

EAGLE8の硬化速度⇒施工性に優れる

型枠不要、補強鉄筋不要の夢が実現。


耐柱のせん断強度の補強について:

日本建築学会「鉄筋コンクリート造建物の靱性保証型耐震設計指針・同解説」によれば、せん断強度発現の要因にアーチ効果が述べられている。アーチ効果はコンクリートの圧縮強度によるものと解説されている。私見によれば、この強度機構は部材に他の材を巻き付けるようなコンパクション効果に因っても上昇する(例えば鋼管巻き)ものであり、EAGLE8を他の繊維補強材と共に用いることにより可能である。


水中でも硬化します

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水中のコンクリートブロック上に流し込み実験。

約20分で硬化確認。 1時間経過後12N/mm2の強度を発現。

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事例:

水中でも硬化する特性を活かし、干満の差が大きい河口部の護岸工事で採用されました。
水流に洗われない様、簡単な型枠を設置するだけで打設可能。
工期とコストを大幅に削減しました。

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海水で混練しても硬化します



海水で混練しても、水道水と同じ強度を発現します。

緊急時には海水で構造物を構築可能。

施工が容易

水と混ぜ合わせるだけ。吹付け施工可能。雨中・水中施工可能。
コンクリート補修などでもプライマー無しに直接打設可能。
吹付け施工や雨中での施工も可能で高い施工性を備えています。

施工性  
  • 水との混練のみで施工可能。
  • 打設の他、吹付け等様々な施工方式が可能。
  • プライマーなしで付着
    (プラスチック、ステンレス、メッキ以外のほとんどのものに強固に付着)
  • 雨中/水中でも施工可能。
  • 氷点下でも施工可能。

早強性

早強性に優れ、硬化縮小ゼロ!施工後3時間以内に実用強度に到達。
コンクリート補修後、3時間以内で実用強度に達し、半日〜1日で作業が完了するのが特徴です。

硬化性   硬化に伴う収縮は一切なし。数千分の1の微膨張。
(膨張係数はセメントコンクリートとほぼ同じ)
コールドジョイント時の付着不良が発生しません。
早強性   実用強度に達するまでの時間が非常に短い。(30-60分)
          

高強度

圧縮強度は50N/m?以上、曲げ強度は10N/m?以上。鋼等に強固に付着。 コンクリートなどにも強固に付着し、
圧縮強度、曲げ強度、耐性、耐熱性、靭性にも優れています。

強度   圧縮強度 : 50N/mm2以上
曲げ強度 : 10N/mm2以上
引張強度 : 3N/mm2以上
断熱性   緻密な構造にもかかわらずモルタルの2倍。
耐性   耐火・耐熱性に優れている。
1,200℃の環境に長時間耐えることができます。
対塩・耐薬品性に優れている。
塩素イオンの透過度は通常モルタルの1/3以下。
pH3-11の溶液に28日間浸漬しても異常がでません。
鉄筋耐蝕性に優れている。
ポルトランドセメントに比較してEAGLE 8 中の鋼材の腐蝕進行度は非常に遅い。
靭性   曲げ歪0.06%程度までたわんで元に戻ります。
付着強度
試験結果

対 コンクリート → 26 - 42 N/mm2
対 鋼材     → 12 - 35 N/mm2

(参考/ポリマーセメント)
対 コンクリート → 24 - 26 N/mm2
対 鋼材     → 非付着 - 12N/mm2

※阪神高速技術様調べ

          

-5℃〜-60℃でも施工可能

低温環境下(-5℃)における強度発現性試験

EAGLE 8 は水と反応する事で自ら発熱し、硬化します。
氷点下5℃の寒冷環境下で混練養生。(材温10℃、水温10℃)
JIS適合のφ5cm×10cmの円柱供試体を作成し、圧縮試験を行いました。

JIS適合圧縮強度試験(φ5cm×10cmの鋼整型枠)

結果は左記のように
30分で強度発現し、 1時間で15N/mm2を超え、2時間で30N/mm2近い圧縮強度に達しました。

本実験から、EAGLE 8 は氷点下でも硬化し、
且つ早期に強度発現する事が実証されました。

(-60℃での冷凍倉庫施工実績あり)

          

性能スペック

他の補修材には無い優れた性能
性能項目  主たる特長と数値データ・スペック表など
施工性   水との混練のみで施工可能。
打設の他、吹付け等様々な施工方式が可能。
プライマーなしで付着。
(プラスチック、ステンレス以外のほとんどのものに強固に付着)
氷点下でも施工可能。
水中でも施工可能。
硬化性   硬化に伴う収縮は一切なし。数千分の1の微膨張。
(膨張係数はセメントコンクリートとほぼ同じ)
コールドジョイント時の付着不良が発生しません。
早強性   実用強度に達するまでの時間が非常に短い。(30-60分)
強度   圧縮強度 : 50N/mm2以上
曲げ強度 : 10N/mm2以上
引張強度 : 3N/mm2以上
付着性   コンクリートに対し2N/mm2以上、鋼材に対し0.5〜3.0N/mm2(表面状態による)
摩耗性   すりへり摩耗性 : 通常モルタルの1/10以下
衝撃摩耗性 : すりへり係数が水路用ポリマーセメントの1/2
pH   硬化後は弱アルカリ性(pH9-10)
断熱性   緻密な構造にもかかわらずモルタルの2倍。
耐性   耐火・耐熱性に優れている。
1,200℃の環境に長時間耐えることができます。
対塩・耐薬品性に優れている。
塩素イオンの透過度は通常モルタルの1/3以下。
pH3-11の溶液に28日間浸漬しても異常がでません。
鉄筋耐蝕性に優れている。
ポルトランドセメントに比較してEAGLE 8 中の鋼材の腐蝕進行度は非常に遅い。
靭性   曲げ歪0.06%程度までたわんで元に戻ります。
吸水性   吸水率は1%未満、10mm厚以上では透水しません。
環境性   有害物が含まれておらず、重金属等溶出試験でも環境省基準値以下。
製造に伴うCO2排出量はポルトランドセメントの1/10以下。

機能解説

EAGLE 8 なら、多種多様な利用、活用が可能です。
コンクリートに付着するので… 耐熱性が高いので…
鉄筋コンクリートの補修・補強・鉄筋防錆に
床版・床スラブの補修・補強に
ボイラー床など耐熱性の必要な施工に
硬化が早いので… 不透水性なので…
道路の即時補修(ポットホール)に
護岸など潮間帯の構造物補修に
水槽・水路の補修に
鋼構造物の防錆コーティングに
強度が強いので… 無機/無臭性なので…
高荷重のかかる道路に
重機の入る工場・倉庫の施工に
食品倉庫・厨房・畜産施設の補修に
氷点下でも硬化するので… 塩害に強いので…
厳冬期の施工に 冷凍倉庫の施工に 港湾・海岸沿い施設や護岸の補修に
  • ・マンション/ビルディング
    ・工場/倉庫 (EAGLE 8 は、多種多様な活用が可能)
    ・打設/左官/吹付け工法に対応
    ・外壁/床/天井面を問わず施工可能
    ・氷点下や雨天でも施工可能


  • 施工実績はこちら

現場・学識者からの声

その驚異的な力学的特性

‐石丸麟太郎博士のEAGLE 8 に関する考察を以下に紹介します。

この中で先生は「EAGLE 8 はコンクリート構造物の補修・補強方法を抜本的に変えてしまう可能性を秘めた“夢の素材”である」と述べておられます。

EAGLE 8 は最初の出会いから衝撃的であった - 石丸麟太郎 工学博士 談

コンクリート板の面外曲げ実験

厚さ8cm程度の発泡スチロール板両面に1cm厚のEAGLE 8 を塗布した1畳大の板に大人1人乗っても割れることなく大きく撓んで安定したからである。過去に種々のコンクリート板の面外曲げ実験を経験しているものとして、到底信じ難いものであった。

筆者が孫弟子にあたる鉄筋コンクリート板の権威者であるT先生が嘗て冗談交じりにつぎのような落し噺をされたことを思い出した。

「コンクリートの引っ張り強度は弱い。ゆえに、圧縮強度は強い。引張も圧縮も弱い材料はだれも使用しないからである。(笑い)」
コンクリートの引張強度は圧縮強度の1割程度と弱く、設計上は全く当にしていない。従って、引張力が作用する部位には鉄筋を配して補強しているのである。

コンクリートの引張強度について ここで、やや専門的になるが引張強度について述べる。

単に引張強度という場合、例えば棒状の部材を両端で引張り破断した荷重を断面積で除した値をいうが、コンクリートの場合この試験法は技術的に難しく、円筒形のブロックを直径方向に圧縮して縦に割る「割裂試験」で代用している。
(チーズを箸ではさむと縦に割れる状況を想定して貰えば判りやすいと思う)

一方棒材を折り曲げて破壊させた強度を基に算定したものを、曲げ(引張)強度として用いている。曲げ強度に対する割裂強度比は1.5〜2とされているが、この事実は設計上余り重要視されていない。即ち、鉄筋コンクリート構造設計では鉄筋による補強が常識であり、コンクリートの引張強度は最初から念頭にないからである。

さて、前述のように、割裂強度より曲げ強度が大きいのは、伸び率(歪)が関係する。コンクリート材では最大引張強度近くになると、伸び率の増加のわりに強度増加が低下(通常塑性化)することに由来する。従って、伸び率の大きいものは曲げ強度が増加する。コンクリートの場合最大引張歪は設計の必要性がないことから定式化されていないが、過去強度式から推定すると0.02〜0.03%である。


衝撃を受けたEAGLE 8 の伸び率 筆者が衝撃を受けたのは、

前出のスチロール板の撓み性から換算すると「この材料‐EAGLE 8 の伸び歪は0.1%近くまであるのではないか?」と考えられたからである。実験したところ、0.07%程度の曲げ歪が確認された。今後、水・素材比を工夫することによりこれ以上の値が得られそうである。

この事実から考察すると、EAGLE 8 は分子レベルでの結合がセメントのそれに対して原理的に異なることが予想される。セメントの場合、硬化に際し内部にヘアークラック(微細な亀裂)が生じ、引張力に対し、亀裂端に応力集中がおこり強度が低下する(グリフィスクラック理論)とされている。紙シートの中央部に横に切り込み(ノッチ)を入れると急に引張り強度が低下するのは日常経験することである。

一方EAGLE 8 では 内部の硬化に伴う亀裂がコンクリートに比較して数段少ないことが予想される。
EAGLE 8 を塗布するだけで強度が補強

この状態を受け入れると従来予想だにしなかった使用方法が考えられる。

先ず、鉄筋コンクリート床スラブである。設計は床板に作用する曲げ(モーメント)に対し鉄筋の補強量を定め余程特殊な荷重条件でない限りこれで終了である。一方、使用上の要求では床板の亀裂は避けなければならないが、一般に検討することは稀である。長期に亘った場合コンクリートには微細な亀裂が生じており、曲げ応力は鉄筋が負担しその歪はおよそ0.1%であり、その分剛性が低下している。ここにEAGLE 8 を施工すると、あと0.05〜0.06%の曲げ歪増加まで亀裂発生なく耐力増加が見込めることになる。

これは1cm厚さのEAGLE 8 を塗布した場合は剛性の低下が回復すると同時に0.05%/0.1%=0.5となって更に短期荷重を長期の50%まで亀裂なしで設計したことに相当するからである。また、これは1mあたり3〜4本のD10鉄筋を増加したことに相当する。要するにEAGLE 8 を塗布するだけで剛性・強度を事実上補強したことになるわけである。画期的な鉄筋コンクリート建物改修を実現することの出来る素材といえる。

曲げ亀裂のみならず、すでにせん断亀裂を有する耐震壁面に塗布した場合も同様な効果が見込めることが予想される(具体的数値は今後の実験による)。


EAGLE 8 はコンクリート構造物の補修・補強の手法を抜本的に変える、正に我々が長い間探し求めてきた、「夢の素材」であると考える。

2010年11月16日

工学博士 石丸麟太郎

EAGLE 8 誕生の経緯

試作品開発
  米国エネルギー省(DOE)が、「放射性廃棄物を封入するための容器に使用する素材」の開発を
  アルゴンヌ研究所(Argonne Lab.)に要請し、ほぼ10年がかりで1995年頃、試作品が開発された。
Argonne Lab/試作品について
  Argonne Lab.はDOEの一部であり、運営はシカゴ大学が行っている。
  http://www.anl.gov/about-argonne            
試作品に関するデータはこちら
  (現在このページは閉じられています。)
特許出願
  その開発を共同で行ったのが、Jim Paulという人物。
  特許出願もArgonne所属の博士とJim Paulで行なわれた。
  試作品は現在もDOEが使用し、NASAも採用している。
EAGLE 8 日本国内での歩み
2010.10.15 
  東京都港湾局「港湾局新材料・新工法データベース」に選定される。
  登録No. 22002
  詳細は掲載案件の一覧 平成22年度へ。
  http://www.kouwan.metro.tokyo.jp/business/shin-gijutsu/index.html
2012.10.12
  国土交通省「NETIS(New Technology Information System:新技術情報提供システム)」に登録される。
  登録No. KT-120069-A
  詳細はNETISのWebサイトへ。
  http://www.netis.mlit.go.jp
  Webサイトの検索窓にて「EAGLE8」もしくは[条件で検索]ページにて、
  「登録No.」にEAGLE 8 登録No「KT-120069-A」を入力の上、[検索開始]をクリック。
2014.1.31
  首都高速道路株式会社様の新技術に登録される。
2014.4.20/dt>
  EAGLE8-Qタイプが国土交通大臣より「不燃材料」に 認定される。