JP3036792B2 - キャスタブル用結合材 - Google Patents
キャスタブル用結合材Info
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- JP3036792B2 JP3036792B2 JP17638390A JP17638390A JP3036792B2 JP 3036792 B2 JP3036792 B2 JP 3036792B2 JP 17638390 A JP17638390 A JP 17638390A JP 17638390 A JP17638390 A JP 17638390A JP 3036792 B2 JP3036792 B2 JP 3036792B2
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- Japan
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- binder
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- alumina cement
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、キャスタブル耐火物に用いられるアルミナ
セメント及び高炉急冷スラグ粉末（以下高炉スラグと称
す）を主とする結合材に関する。
セメント及び高炉急冷スラグ粉末（以下高炉スラグと称
す）を主とする結合材に関する。
従来、キャスタブル耐火物は、耐火骨材に結合材であ
るアルミナセメントを配合し、水を加えて混練し、施工
されていた。
るアルミナセメントを配合し、水を加えて混練し、施工
されていた。
しかし、その施工されたアルミナセメント硬化体が高
温雰囲気下で使用され、加熱された場合、温度上昇に伴
ないその強度は、暫次増伸するが、800〜1000℃（以
下、中間温度という）の範囲では、著しく低下する。
温雰囲気下で使用され、加熱された場合、温度上昇に伴
ないその強度は、暫次増伸するが、800〜1000℃（以
下、中間温度という）の範囲では、著しく低下する。
そこで、従来、その改善策として、次の２通りの結合
材が提案されている。
材が提案されている。
その一つは、カルシウムアルミネートを主体とした高
アルミナ質結合材である。例えば、CaO・2Al2O3を主材
として、これに水和活性の高いカルシウムアルミネー
ト、例えば12CaO・7Al2O3、CaO・Al2O3等を、さらに、
高純度のアルミナ粉末、界面活性剤、凝結遅延剤等を適
宜添加した、Al2O3含有量70重量％以上の特殊な高アル
ミナ質アルミナセメント組成物が知られている（特公昭
63−37055、特開昭55−121934）。
アルミナ質結合材である。例えば、CaO・2Al2O3を主材
として、これに水和活性の高いカルシウムアルミネー
ト、例えば12CaO・7Al2O3、CaO・Al2O3等を、さらに、
高純度のアルミナ粉末、界面活性剤、凝結遅延剤等を適
宜添加した、Al2O3含有量70重量％以上の特殊な高アル
ミナ質アルミナセメント組成物が知られている（特公昭
63−37055、特開昭55−121934）。
もう一つは、スラグを主材とした結合材である。例え
ば、ステンレス等の合金製造時に副産するスラグにアル
カリ金属化合物、ホウ素化合物及び蛍石を配合したの
ち、再溶融し、冷却し、粉砕した改質スラグ粉末（主鉱
物は11CaO・7Al2O3・CaF2、3CaO・2SiO2・CaF2、CaF
2等）に、シリカフラワー、場合によって解膠剤（リン
酸塩）を配合してなる改質スラグ系組成物が知られてい
る（特開平１−203276）。
ば、ステンレス等の合金製造時に副産するスラグにアル
カリ金属化合物、ホウ素化合物及び蛍石を配合したの
ち、再溶融し、冷却し、粉砕した改質スラグ粉末（主鉱
物は11CaO・7Al2O3・CaF2、3CaO・2SiO2・CaF2、CaF
2等）に、シリカフラワー、場合によって解膠剤（リン
酸塩）を配合してなる改質スラグ系組成物が知られてい
る（特開平１−203276）。
しかしながら、この２つの結合材を工業的規模で製造
しようとすると、製造工程が著しく複雑過ぎるために、
実用性が欠ける。例えば、改善策の前者の方法では、そ
れぞれのカルシウムアルミネートは所要の組成になるよ
うに焼成できないため、個別に焼成し、粉砕したのち、
所要配合比にしたがって混合しなければならない。ま
た、後者の方法では、再溶融したのち、前者と同様に粉
砕、混合工程を経ることにより、所望の結合材を製造し
なければならない。しかも、上記のようにして得た結合
材であっても、中間温度全域の強度低下の改良になるの
ではなく、1000℃での熱処理後の強度は、乾燥強度（10
0〜110℃で乾燥したときの強度）に比し、むしろ10〜15
％低くなる欠点も有している。
しようとすると、製造工程が著しく複雑過ぎるために、
実用性が欠ける。例えば、改善策の前者の方法では、そ
れぞれのカルシウムアルミネートは所要の組成になるよ
うに焼成できないため、個別に焼成し、粉砕したのち、
所要配合比にしたがって混合しなければならない。ま
た、後者の方法では、再溶融したのち、前者と同様に粉
砕、混合工程を経ることにより、所望の結合材を製造し
なければならない。しかも、上記のようにして得た結合
材であっても、中間温度全域の強度低下の改良になるの
ではなく、1000℃での熱処理後の強度は、乾燥強度（10
0〜110℃で乾燥したときの強度）に比し、むしろ10〜15
％低くなる欠点も有している。
そこで、本発明者らは、容易に入手しうる材料を使用
し、単純な工程で製造できる組成物であって、しかも中
間温度における強度が低下しない結合材について探求し
た結果、中間温度で強度低下するアルミナセメントであ
っても、特定材料をある範囲で組み合わせることによっ
て目的に適う結合材が簡単に製造できる方法を見出し、
本発明を完成させた。
し、単純な工程で製造できる組成物であって、しかも中
間温度における強度が低下しない結合材について探求し
た結果、中間温度で強度低下するアルミナセメントであ
っても、特定材料をある範囲で組み合わせることによっ
て目的に適う結合材が簡単に製造できる方法を見出し、
本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、アルミナセメント15〜60重量
％、高炉スラグ25〜75重量％、シリカ質物質５〜15重量
％、ホウ素化合物をB2O3基準で0.1〜５重量％及びアル
カリ金属化合物をR2O基準（ＲはＫ及び／又はNa）で1.5
〜４重量％からなる粉末状のキャスタブル用結合材にあ
る。
％、高炉スラグ25〜75重量％、シリカ質物質５〜15重量
％、ホウ素化合物をB2O3基準で0.1〜５重量％及びアル
カリ金属化合物をR2O基準（ＲはＫ及び／又はNa）で1.5
〜４重量％からなる粉末状のキャスタブル用結合材にあ
る。
本発明の結合材は、市販の材料、５種類をそのまま原
料として用いることができる。
料として用いることができる。
アルミナセメントには耐火物用及び工事用（構造用）
の２種類があり、いずれを選択し、使用してもよい。そ
の化学成分は主にAl2O3とCaOであり、前者が35〜65重量
％、後者が33〜40重量％と成分上かなりの幅があるが、
本発明の材料として用いるには、Al2O3含有量の低い方
のアルミナセメントが好ましい。なお、アルミナセメン
トは製造方法によって、結晶とガラス質との割合も相当
異なるが、この点についても特に限定するものではな
い。アルミナセメントの細かさは通常ブレーン値で3300
〜6000cm2/gである。
の２種類があり、いずれを選択し、使用してもよい。そ
の化学成分は主にAl2O3とCaOであり、前者が35〜65重量
％、後者が33〜40重量％と成分上かなりの幅があるが、
本発明の材料として用いるには、Al2O3含有量の低い方
のアルミナセメントが好ましい。なお、アルミナセメン
トは製造方法によって、結晶とガラス質との割合も相当
異なるが、この点についても特に限定するものではな
い。アルミナセメントの細かさは通常ブレーン値で3300
〜6000cm2/gである。
高炉スラグは、急冷スラグを粉砕した粉末である。そ
の化学成分は、主にSiO2、Al2O3、CaO、MgOなどであ
り、無定形物である。通常、市販されている高炉スラグ
の細かさは3000〜8000cm2/gである。
の化学成分は、主にSiO2、Al2O3、CaO、MgOなどであ
り、無定形物である。通常、市販されている高炉スラグ
の細かさは3000〜8000cm2/gである。
シリカ質物質には、シリカヒューム、天然けい石の粉
砕物等が挙げられる。その化学成分としては、SiO2が少
なくとも85重量％以上含まれているものを、また細かさ
は平均粒径10μｍ以下のものを使用するのが好ましい。
砕物等が挙げられる。その化学成分としては、SiO2が少
なくとも85重量％以上含まれているものを、また細かさ
は平均粒径10μｍ以下のものを使用するのが好ましい。
ホウ素化合物には、酸化ホウ素、ホウ酸、コレマナイ
ト（2CaO・3B2O3・5H2O）等が挙げられる。
ト（2CaO・3B2O3・5H2O）等が挙げられる。
アルカリ金属化合物としては、NaまたはＫの炭酸塩、
炭酸水素塩、水酸化物などが挙げられる。さらに、ホウ
素とアルカリ金属の双方を含有するものとしてメタホウ
酸ナトリウム（NaBO2）、ホウ砂（Na2O・2B2O3・10H
2O）、カーナイト（Na2O・2B2O3・4H2O）ウレキサイト
（2CaO・Na2O・5B2O316H2O）等の天然鉱物やホウけい酸
アルカリガラス（Na2OまたはK2O 3〜15重量％、B2O310
〜20重量％）も使用できる。
炭酸水素塩、水酸化物などが挙げられる。さらに、ホウ
素とアルカリ金属の双方を含有するものとしてメタホウ
酸ナトリウム（NaBO2）、ホウ砂（Na2O・2B2O3・10H
2O）、カーナイト（Na2O・2B2O3・4H2O）ウレキサイト
（2CaO・Na2O・5B2O316H2O）等の天然鉱物やホウけい酸
アルカリガラス（Na2OまたはK2O 3〜15重量％、B2O310
〜20重量％）も使用できる。
これらホウ素化合物及びアルカリ金属化合物の細かさ
は、可溶性のものについては0.5mm以下程度でよいが、
不溶性のものについては混合したときの分散を良くする
ために、44μｍ以下に粉砕して用いるのが好ましい。
は、可溶性のものについては0.5mm以下程度でよいが、
不溶性のものについては混合したときの分散を良くする
ために、44μｍ以下に粉砕して用いるのが好ましい。
次に、上記各材料の混合割合について述べる。
アルミナセメントは、バインダーとして強度発現をさ
せるための基本的材料である。このアルミナセメントの
配合割合が15重量％未満では、強度発現が低くすぎ、耐
火物として形状を維持できない場合があり、逆に60重量
％を超えると、中間温度における強度低下が大きいの
で、いずれも好ましくない。好ましい混合割合の範囲は
20〜55重量％である。
せるための基本的材料である。このアルミナセメントの
配合割合が15重量％未満では、強度発現が低くすぎ、耐
火物として形状を維持できない場合があり、逆に60重量
％を超えると、中間温度における強度低下が大きいの
で、いずれも好ましくない。好ましい混合割合の範囲は
20〜55重量％である。
高炉スラグはシリカ質物質等と共に中間温度における
強度改善のために混合されるもので、その割合が25重量
％未満では、その混合した効果がなく、75重量％を超え
ると他の材料が相対的に減少、例えば、アルミナセメン
トあるいはその他の３材料が少量になり過ぎ、特に中間
強度が低下するので好ましくない。好ましい混合割合は
30〜70重量％である。
強度改善のために混合されるもので、その割合が25重量
％未満では、その混合した効果がなく、75重量％を超え
ると他の材料が相対的に減少、例えば、アルミナセメン
トあるいはその他の３材料が少量になり過ぎ、特に中間
強度が低下するので好ましくない。好ましい混合割合は
30〜70重量％である。
シリカ質物質、ホウ素化合物及びアルカリ金属化合物
の三者は、一体となって、焼結助剤として作用すること
により、中間温度における強度改善に寄与すると共に、
そぞれが独自の効果を発揮する。すなわち、シリカ質物
質は、特にシリカヒュームを用いた場合には、結合材と
水との混練物を成形した際に、ベアリング効果を発揮し
て密充填する作用があり、アルカリ金属化合物は、ホウ
素化合物によるアルミナセメントの凝結遅延効果を打ち
消し、アルミナセメント本来の速硬性を結合材に具備さ
せる働きがある。なお、アルカリ金属化合物のR2O基準
が1.5重量％未満では、脱型強度が極端に低く過ぎるの
で好ましくない。以上のような効果を発揮させるために
は、シリカ質物質は５〜15重量％、ホウ素化合物はB2O3
基準で0.1〜５重量％、アルカリ金属化合物はR2O基準
（K2O×0.658及びNa2Oの合計値）で、1.5〜４重量％混
合されていることが肝要である。それらの範囲外では、
三者のバランスがくずれ、中間温度における強度低下
や、硬化不良となるので、好ましくない。特に、ホウ素
化合物が多過ぎると凝結遅延にもなり、施工作業も長び
くので、一層好ましくない。
の三者は、一体となって、焼結助剤として作用すること
により、中間温度における強度改善に寄与すると共に、
そぞれが独自の効果を発揮する。すなわち、シリカ質物
質は、特にシリカヒュームを用いた場合には、結合材と
水との混練物を成形した際に、ベアリング効果を発揮し
て密充填する作用があり、アルカリ金属化合物は、ホウ
素化合物によるアルミナセメントの凝結遅延効果を打ち
消し、アルミナセメント本来の速硬性を結合材に具備さ
せる働きがある。なお、アルカリ金属化合物のR2O基準
が1.5重量％未満では、脱型強度が極端に低く過ぎるの
で好ましくない。以上のような効果を発揮させるために
は、シリカ質物質は５〜15重量％、ホウ素化合物はB2O3
基準で0.1〜５重量％、アルカリ金属化合物はR2O基準
（K2O×0.658及びNa2Oの合計値）で、1.5〜４重量％混
合されていることが肝要である。それらの範囲外では、
三者のバランスがくずれ、中間温度における強度低下
や、硬化不良となるので、好ましくない。特に、ホウ素
化合物が多過ぎると凝結遅延にもなり、施工作業も長び
くので、一層好ましくない。
本発明の結合材は、上述した各材料を所定の割合に配
合し、慣用の混合機、例えばＶ型混合機で十分混合すれ
ば製造できる。
合し、慣用の混合機、例えばＶ型混合機で十分混合すれ
ば製造できる。
なお、本発明の結合材を使用するのにあたり、減水
剤、高性能減水剤など適宜添加することはさしつかえな
い。
剤、高性能減水剤など適宜添加することはさしつかえな
い。
実施例１〜９、比較例１〜６ 下述する５材料を第１表に示す割合に配合し、Ｖ型混
合機に投入して、十分混合して、それぞれの結合材を製
造した。
合機に投入して、十分混合して、それぞれの結合材を製
造した。
（使用した材料） アルミナセメント 日本セメント社製「アサノアルミナセメント１号」 Al2O3 53.2重量％、CaO 37.5重量％、 ブレーン比表面積 4900cm2/g 高炉スラグ 第一セメント社製「セラメント」 SiO234.3重量％、Al2O3 12.2重量％、 CaO 41.9重量％、MgO 6.2重量％、 ブレーン比表面積 3600cm2/g シリカ質物質 エルケム・ジャパン社製「ミックスタイト970U」 SiO295重量％以上 平均粒径 0.2μｍ ホウ素化合物 関東化学工業社製試薬「ほう砂」 アルカリ金属化合物 東洋ソーダ社製「炭酸ソーダ」 これらの結合材100重量部、耐火骨材（日本粘土鉱業
社製「シヤモット」粒径2.5mm通過品）200重量部、高性
能減水剤（花王社製「マイテイ100」）１重量部及び水4
0重量部を容器に入れ、混練した。
社製「シヤモット」粒径2.5mm通過品）200重量部、高性
能減水剤（花王社製「マイテイ100」）１重量部及び水4
0重量部を容器に入れ、混練した。
得られた各混練物を４×４×16cmに成型し、20℃湿空
中で24時間養生したのち、脱型した。次いで、100℃の
乾燥器に入れ、24時間乾燥した。さらに、電気炉に入れ
昇温速度200℃/hrの条件で800℃または1000℃に昇温
し、それぞれの温度に３時間保持したのち、炉内放冷し
た。上記各プロセスの経過後、すなわち脱型後、乾燥
後、800℃熱処理後及び1000℃熱処理後、それぞれにお
ける圧縮強度を測定し、得た結果を第１表に併記した。
中で24時間養生したのち、脱型した。次いで、100℃の
乾燥器に入れ、24時間乾燥した。さらに、電気炉に入れ
昇温速度200℃/hrの条件で800℃または1000℃に昇温
し、それぞれの温度に３時間保持したのち、炉内放冷し
た。上記各プロセスの経過後、すなわち脱型後、乾燥
後、800℃熱処理後及び1000℃熱処理後、それぞれにお
ける圧縮強度を測定し、得た結果を第１表に併記した。
〔発明の効果〕 本発明は、アルミナセメント、高炉スラグのほか少量
のシリカ質物質、ホウ素化合物及びアルカリ金属化合物
を混合してなるキャスタブル耐火物用結合材であり、従
来の結合材では、該耐火物としたとき、800〜1000℃で
熱処理された際の強度は、乾燥強度より低くなるのに対
して本発明の結合材はむしろ高く、これによって中間強
度における従来の結合材の欠点を解消できた。
のシリカ質物質、ホウ素化合物及びアルカリ金属化合物
を混合してなるキャスタブル耐火物用結合材であり、従
来の結合材では、該耐火物としたとき、800〜1000℃で
熱処理された際の強度は、乾燥強度より低くなるのに対
して本発明の結合材はむしろ高く、これによって中間強
度における従来の結合材の欠点を解消できた。
本発明の結合材は入手容易な材料をたくみに組み合
せ、混合割合を指定することによって、それらが具備す
る欠点を相互に補充し、解消させている点に特徴を持っ
ており、しかも市販の材料を何ら加工することなく、単
に混合しさえすれば製造できる点、実用化が格段に高い
メリットがある。
せ、混合割合を指定することによって、それらが具備す
る欠点を相互に補充し、解消させている点に特徴を持っ
ており、しかも市販の材料を何ら加工することなく、単
に混合しさえすれば製造できる点、実用化が格段に高い
メリットがある。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22:06 22:10）
Claims (1)
- 【請求項１】アルミナセメント15〜60重量％、高炉急冷
スラグ粉末25〜75重量％、シリカ質物質５〜15重量％、
ホウ素化合物をB2O3基準で0.1〜５重量％及びアルカリ
金属化合物をR2O基準（ＲはＫ及び／又はNa）で1.5〜４
重量％からなるキャスタブル用結合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17638390A JP3036792B2 (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | キャスタブル用結合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17638390A JP3036792B2 (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | キャスタブル用結合材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465347A JPH0465347A (ja) | 1992-03-02 |
| JP3036792B2 true JP3036792B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=16012684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17638390A Expired - Fee Related JP3036792B2 (ja) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | キャスタブル用結合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3036792B2 (ja) |
-
1990
- 1990-07-05 JP JP17638390A patent/JP3036792B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0465347A (ja) | 1992-03-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |