JP3172966B2 - 流しこみ耐火組成物の湿式吹付け施工方法 - Google Patents
流しこみ耐火組成物の湿式吹付け施工方法Info
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Description
ュ、樋等の溶融金属容器の内張り材として使用される緻
密質不定形耐火物製造用流しこみ耐火組成物の湿式吹付
け施工法に関する。
他の混練液で混練して流しこみ軟度の作業性に調整した
ものを圧送ポンプで吹付けノズルに輸送し、前記吹付け
ノズルで圧搾空気とともに保形性付与剤又は凝集剤を水
溶液で添加して湿式吹付け施工する施工方法は、従来の
乾式、半乾式又は湿式吹付け施工方法と比べて、施工性
及び施工体の品質において格段に優れており、このよう
な湿式吹付け施工する施工方法に関して、本出願人は先
に幾つかの特許出願をした(特願平8-179913号、特願平
8-269399号及び特願平8-293215号)。
法は、リバンドロスや発塵が少なく、ノズルマンの技量
に依存する水量調節も必要でないため施工が安定してい
るという利点を有する。また施工体の品質に関しては、
施工体の組織が均一かつ緻密であるため、従来吹付け法
に比較して耐食性及び強度が格段に優れ、流し込み施工
体に比肩できる程である。中でも特願平8-269399号及び
特願平8-293215号の流し込み耐火組成物はセメントを含
有せず、常温では硬化しないので、ポンプ輸送時に材料
が硬化してホース又はパイプを閉塞するというトラブル
がない。
のような課題があることが分かった。すなわち、一つに
は施工体組織が緻密であるだけに、使用時に熱応力によ
る亀裂の発生・伝播が生じやすいという問題がある。ま
た特願平8-293215号の湿式吹付け施工方法の場合、得ら
れる施工体の養生・乾燥強度が幾分弱いため、内張り施
工された溶湯容器等を養生乾燥した後、クレーンなどで
吊り上げ移動したりするとき、衝撃や自重による容器の
変形などによって施工体中に亀裂が生じる場合がある。
は、高い密度、強度及び耐食性を有し、かつ熱応力吸収
性及び耐スポーリング性に優れた緻密質不定形耐火物施
工体を得ることができる流し込み可能な耐火組成物を湿
式吹付け施工する方法を提供することである。
に鋭意研究の結果、本発明者は、耐火性骨材及び耐火性
超微粉を含有するが、セメントを含まず、常温では硬化
しない流しこみ耐火組成物からなる施工体に優れた保形
性、熱応力吸収性及び耐スポーリング性を付与するため
には、湿式吹付け施工する流しこみ耐火組成物に塩基性
乳酸アルミニウムを添加するのが非常に効果的であるこ
とを発見し、本発明を完成した。
温では硬化しない流しこみ耐火組成物の湿式吹付け施工
方法は、前記流しこみ耐火組成物が粒径10mm以下に粒度
調整された耐火性骨材70〜98重量%と、粒径10μm 以下
の耐火性超微粉2〜30重量%との合計100 重量%に対し
て、塩基性乳酸アルミニウム0.3 〜2重量%を外掛けで
添加してなり、前記流しこみ耐火組成物を、水又はその
他の混練液で混練して流しこみ軟度の作業性に調整した
ものを圧送ポンプで吹付けノズルに輸送し、前記吹付け
ノズルで圧搾空気とともに、前記耐火性骨材及び前記耐
火性超微粉の合計100 重量%に対して固形分基準で0.2
〜1重量%(外掛け)の保形性付与剤を水溶液の状態で
添加して、吹付け施工することを特徴とする。
する。 [1] 流しこみ耐火組成物 本発明の湿式吹付け施工方法に使用する流しこみ耐火組
成物は、(A) 耐火性骨材、(B) 耐火性超微粉及び(C) 塩
基性乳酸アルミニウムを含有する。
ミナ、ボーキサイト、カイヤナイト、アンダリュサイ
ト、ムライト、シャモット、ロー石、珪石、アルミナ−
マグネシアスピネル、マグネシア、ジルコン、ジルコニ
ア、炭化珪素、黒鉛、ピッチ等からなる群から選ばれた
少なくとも1種であり、必要に応じて2種以上を併用す
ることができる。
が10mm超になると流しこみ耐火組成物のポンプ圧送性が
悪化し、リバンドロスも多くなる。耐火性骨材の好まし
い粒径は8〜0.01mmである。
超微粉100 重量%当り70〜98重量%である。好ましい耐
火性骨材の配合量は75〜95重量%である。
カ、チタニア、ムライト、ジルコニア、クロミア、炭化
珪素、カーボン等の超微粉からなる群から選ばれた少な
くとも1種を使用し、必要に応じて2種以上を併用する
ことができる。
くは1μm以下である。粒径が10μm超になると骨材粒
子間への超微粉の充填性が良くなく、1μm以下ではそ
の充填性がより優れている。
火性超微粉100 重量%当り2〜30重量%である。2重量
%未満では充填性が悪く、30重量%を超えると施工水量
が増加するとともに焼成後の収縮が大きくなる。好まし
い耐火性超微粉の配合量は5〜25重量%である。
う熱応力を吸収して耐スポーリング性を向上させ、保
形性付与剤の1つである珪酸アルカリと反応して保形性
付与効果を高めることである。さらに付随的であるが、
施工体の乾燥時の水蒸気爆裂防止効果も期待できる。
3-X (Lactic Acid )x ・nH2 Oの化学式で表される
多核錯体からなる高分子電解質である。塩基性乳酸アル
ミニウムは、多木化学株式会社より「タキセラム」の商
品名で市販されており、G-17P 、M-160P等の種類があ
る。
号に記載の方法により製造することができ、具体的に
は、水溶性アルミニウム塩と炭酸又は炭酸塩とを反応さ
せて得たアルミナ水和物と乳酸とを、Al2 O3 /乳酸
のモル比が0.3 〜2.0 の範囲となるような比率で反応さ
せることにより得られる。
性骨材+耐火性超微粉100 重量%に対して、外掛けで0.
3 〜2重量%が適当である。0.3 重量%未満では耐スポ
ーリング性及び熱応力吸収効果が小さく、2重量%超で
は施工体の強度の低下が著しい。好ましくは0.4 〜1.5
重量%である。
で混練して、流し込み可能な程度の作業性にする。水又
はその他の混練液の添加量は粒度構成や耐火性骨材の気
孔率によって大きな影響を受けるが、耐火性骨材+耐火
性超微粉100 重量%に対して約5.5 〜9重量%(外掛
け)である。水又はその他の混練液の添加量が5.5 重量
%未満であると、流しこみ耐火組成物の流動性が不十分
であり、また9重量%を超えると流落等の吹付け施工性
の低下が起こる。
を水又はその他の混練液で混練してなる混練物は、圧送
ポンプで吹付けノズルに輸送し、吹付けノズルで圧搾空
気とともに保形性付与剤を添加して、吹付け施工を行
う。
アルミン酸アルカリを使用するのが好ましく、また水溶
液の状態で添加するのが好ましい。保形性付与剤は、吹
付け施工した瞬間に上記組成の流しこみ耐火組成物の混
練物の流動性を消失させて保形性を持たせる作用を有す
る。
Oはアルカリ金属酸化物である。)のモル比が2.0 〜3.
3 であるのが好ましい。珪酸アルカリ水溶液としては、
珪酸ソーダ水溶液や珪酸カリウム水溶液が市販されてい
る。特に珪酸ソーダ水溶液にはJIS規格(JIS1
号、JIS2号、JIS3号等)があるが、これらをそ
のまま又は希釈して使用することができる。
だしR2 Oはアルカリ金属酸化物である。)のモル比が
1〜3であるのが好ましい。なかでもNa2 O/Al2
O3 のモル比が1〜3程度のアルミン酸ソーダは、水溶
液又は粉末状で市販されている。我が国では、アルミン
酸カリウムは価格が高い点であまり普及していないが、
もちろん使用可能である。
ニウムの添加量等の影響を受ける。一般には施工温度が
高くなると水蒸気圧に抗して硬化を早めるために、保形
性付与剤の含有量を多くする。また塩基性乳酸アルミニ
ウムが多くなると流動性が勝ってくるので、材料の流落
を防止するためには保形性付与剤の添加量を増加させる
必要がある。
添加量(固形分基準)は、耐火性骨材+耐火性超微粉10
0 重量%に対し、外掛けで0.2 〜1重量%が適当であ
る。0.2 重量%未満では保形性付与効果が小さく、また
1重量%超ではアルカリ成分が多くなって耐蝕性が低下
する。好ましい保形性付与剤の添加量は0.3 〜0.8 重量
%である。
その濃度は25〜50重量%程度が適当である。水溶液とし
ての添加量は、水分量が増加して施工体の組織の緻密性
が低下するのを防ぐために、固形分添加量が0.2 〜1重
量%となることを条件として、約2重量%以下とするの
が好ましい。保形性付与剤水溶液は、混練物輸送用圧送
ポンプと同調して作動する定量ポンプで供給するのが好
ましい。
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
に、下記表1に示す基本配合の流しこみ耐火組成物に、
塩基性乳酸アルミニウム[Al2 O3 34.5±1.5 重量%
及び乳酸48±2.0 重量%の組成を有するpH5の淡黄色
粉末(商品名M-160P、多木化学株式会社製)]を、耐火
性骨材+耐火性超微粉を100 重量%として固形分基準で
それぞれ0重量%、0.4 重量%、0.8 重量%及び1.2 重
量%の割合(外掛け)で添加した。
水で混練して、4cm×4cm×10cmの型枠に流し込んだ。
気温20℃、湿度80%の室内で24時間養生後、110 ℃で24
時間型枠に材料を入れたまま乾燥・硬化させた。脱枠し
て得た試験片をさらに110 ℃で24時間乾燥して、熱応力
の測定に供した。なお塩基性乳酸アルミニウムを無添加
の場合には、流動性を出すためにヘキサメタリン酸ソー
ダ0.08重量%(外掛け)を添加した。
た。測定方法については、試験片1の上下端を軽く押棒
で押さえ、加熱中の試験片1の上下端の変位をレーザー
光により計測し、試験片1の上下端位置が常に一定にな
るように試験片1を加圧して試験片1の熱膨張による変
位分を自動的に補正し、そのときの荷重を熱応力として
ロードセル2により測定した。各試験片1の熱応力の測
定結果を図2に示す。
(No. 1)は、約450 ℃から急激かつ大きな熱応力を発
生させた。それに対して、塩基性乳酸アルミニウム0.4
重量%を添加した試験片(No. 2)では熱応力の発生開
始が約600 ℃と遅く、熱応力ピークの大きさもNo. 1の
約半分程度であった。さらに塩基性乳酸アルミニウムの
添加量を0.8 重量%(No. 3)及び1.2 重量%(No.
4)と増加させるに従って、熱応力の発生は減少し、そ
れだけ応力の吸収性が増すことが分かった。
たものについて、嵩比重、強度及び耐スポーリング性を
調べた。湿式吹付け施工は、混練物を圧送ポンプで吹付
けノズルに輸送し、吹付けノズルで圧搾空気とともに保
形性付与剤として0.8 重量%の珪酸ソーダ水溶液(JI
S1号組成、濃度44重量%)を添加し、吹付けることに
より行った。得られた施工体(No. 5〜8)における塩
基性乳酸アルミニウム、ヘキサメタリン酸ソーダ、混練
水量及び珪酸ソーダ水溶液の添加量を表2に示す。
したものを乾燥させて試験片とし、嵩比重及び曲げ強度
の測定ならびにスポーリング試験を行った。なおスポー
リング試験については、まず4cm×4cm×16cmのサイズ
で1300℃×3時間予備焼成した試験片に対して弾性率
(A)を測定した。次に1300℃で20分間加熱後強制空冷
するという方法で熱衝撃を3回繰り返し加えた後で再度
弾性率(B)を測定した。上記弾性率の比(B/A)を
弾性率の低下率とし、それにより耐スポーリング性を評
価した。弾性率の低下率の値が大きい程耐スポーリング
性が良いと判定した。これらの試験結果を表3に示す。
基性乳酸アルミニウムを添加すると大きくなることが分
かった。一方1300℃焼成強度は塩基性乳酸アルミニウム
の添加量が増加するにつれて幾分低下する傾向にあっ
た。耐スポーリング性は塩基性乳酸アルミニウムの添加
量の増加とともに良くなった。これには前述した熱応力
吸収性の良さが寄与していると考えられる。
保形性付与効果を調べるために、上記表1に示す基本配
合の流しこみ耐火組成物に塩基性乳酸アルミニウム1重
量%(外掛け)を添加したものを6.5 重量%(外掛け)
の水で混練した。得られた混練物約500 gを容器に入
れ、これに保形性付与剤として珪酸ソーダ水溶液(JI
S1号組成、濃度44重量%)又はアルミン酸ソーダ水溶
液(濃度38%、Na2 O/Al2 O3 モル比1.7 )を添
加し、再度スプーンで迅速に攪拌して、保形性付与剤の
添加量と保形性開始時間(すなわち混練物が流動性を消
失するのに要した時間)との関係を調べた。塩基性乳酸
アルミニウム無添加の混練物には、流動性を出すためヘ
キサメタリン酸ソーダを0.08重量%添加した。試験結果
を図3に示す。なお保形性開始時間と実際の湿式吹付け
施工の可能性との関係については、保形性開始時間が25
秒程度までなら施工可能であることが経験的に分かって
いる。
合、珪酸ソーダよりアルミン酸ソーダの方が保形性開始
時間がかなり短いので、アルミン酸ソーダの方が保形性
付与効果が大きい。しかし塩基性乳酸アルミニウムを1
重量%添加した場合、アルミン酸ソーダの添加では保形
性開始時間がむしろやや長くなったのに対して、珪酸ソ
ーダの添加では大幅に短くなった。これから、塩基性乳
酸アルミニウムは珪酸ソーダに対して保形性付与効果を
助長する働きがあることが分かる。
酸アルミニウムを添加してなるセメント無含有の流しこ
み耐火組成物を使用し、それを水又はその他の混練液で
混練して流しこみ軟度の作業性に調整したものを圧送ポ
ンプで吹付けノズルに輸送し、前記吹付けノズルで圧搾
空気とともに保形性付与剤を溶解した水溶液を少量添加
して湿式吹付け施工すると、得られる施工体は従来のも
のより格段に優れた品質、耐食性を有するのみならず、
施工後の保形性が強化され、かつ熱間では熱応力吸収特
性及び耐スポーリング性に優れている。
た場合における熱応力と加熱温度との関係を示すグラフ
である。
との関係を示すグラフである。
始時間との関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 セメントを含まず常温では硬化しない流
しこみ耐火組成物の湿式吹付け施工方法であって、前記
流しこみ耐火組成物は粒径10mm以下に粒度調整された耐
火性骨材70〜98重量%と、粒径10μm 以下の耐火性超微
粉2〜30重量%との合計100 重量%に対して、塩基性乳
酸アルミニウム0.3 〜2重量%を外掛けで添加してな
り、前記流しこみ耐火組成物を、水又はその他の混練液
で混練して流しこみ軟度の作業性に調整したものを圧送
ポンプで吹付けノズルに輸送し、前記吹付けノズルで圧
搾空気とともに、前記耐火性骨材及び前記耐火性超微粉
の合計100 重量%に対して固形分基準で0.2 〜1重量%
(外掛け)の保形性付与剤を水溶液の状態で添加して、
吹付け施工することを特徴とする湿式吹付け施工方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の湿式吹付け施工方法に
おいて、前記保形性付与剤が珪酸アルカリ又はアルミン
酸アルカリであることを特徴とする湿式吹付け施工方
法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の湿式吹付け施工方法に
おいて、前記珪酸アルカリにおけるSiO2 /R2 O
(ただしR2 Oはアルカリ金属酸化物である。)のモル
比が2.0 〜3.3 であり、前記アルミン酸アルカリにおけ
るR2 O/Al2O3 (ただしR2 Oはアルカリ金属酸
化物である。)のモル比が1〜3 であることを特徴とす
る湿式吹付け施工方法。
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Country Status (2)
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- 1997-01-08 JP JP01311697A patent/JP3172966B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-01-08 TW TW87100187A patent/TW466219B/zh not_active IP Right Cessation
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