JP5581997B2 - セメント系無機質板 - Google Patents
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Description
(i)セメント質材料
普通ポルトランドセメント(宇部三菱セメント(株)製)
(ii)珪酸質材料
フライアッシュ(宇部興産(株)製、パーライト1型、単位容積質量0.21kg/L、粒度1.5mm全通)
(iii)石灰質材料
海水残渣(宇部マテリアルズ(株)製、主成分;アラゴナイト型炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、メジアン径12.8μm、、CaCO370%(CaO39%)、Mg(OH)223%)
カルサイト型炭酸カルシウム(宇部マテリアルズ(株)製、メジアン径7.6μm、、CaCO399%(CaO55%))
アラゴナイト型炭酸カルシウム(白石工業(株)製、メジアン径1.0μm、、CaCO399%(CaO55%))
水酸化カルシウム(宇部マテリアルズ(株)製、メジアン径4.0μm、CaO74.5%)
(iv)補強繊維材料
針葉樹パルプスラリー
古紙パルプスラリー
(v)熱収縮を抑制する添加材
ウォラストナイト(NYCO MINERAL,INC.製、単位容積質量0.38g/cm3)
マイカ(昭和技研(株)製、平均粒径200μm)
(i)粒度分布測定
石灰質材料のメジアン径を、(株)堀場製作所製のレーザー回折式粒度分布測定装置「LA−500」を用いて測定した。
(ii)X線回折
海水残渣のX線回折を、(株)リガク製のX線回折測定装置「RINT2500」を用いて測定した。その結果を図1に示す。海水残渣の主要鉱物であるアラゴナイト型炭酸カルシウムのピークと、水酸化マグネシウム、カルサイト型炭酸カルシウム、石英等のピークが確認された。
(測定条件)
X線:Cu−Kα/35kV/110mA
走査軸:2θ/θ
走査モード:連続
各石灰質材料の形状を、日本電子(株)製の電子顕微鏡「JSM−5400LV」を用いて観察した。海水残渣の電子顕微鏡写真を図2に、カルサイト型炭酸カルシウム電子顕微鏡写真を図3に、アラゴナイト型炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真を図4にそれぞれ示す。形状観察の結果、海水残渣はほとんどが繊維状粒子で、電子顕微鏡写真から測定される繊維径は0.2〜3.5μm(平均径1.0μm)であり、繊維長は5.0〜25.0μm(平均12.11μm)であった。カルサイト型炭酸カルシウム及びアラゴナイト型炭酸カルシウムは、いずれも粒状粒子であることが確認された。
表1及び表2に示す配合割合(質量%)で各材料をその総量が630gとなるように配合し、水を加えて5リットルとした後、試験用小型パルパー(容量7リットル)で10分間混合しスラリーを得た。得られたスラリーを3等分して吸引ろ過し、グリーンシートを3枚形成した。このシート3枚を重ねて40kg/cm2の圧力でプレス成形し、得られた成形体をビニール袋に密封して1日間常温養生後、80℃で1日間蒸気養生した。これを乾燥して厚さ12.5mmのセメント系無機質板の小型供試体を得た。
得られた小型供試体を50mm×50mmにカットして、寸法をマイクロメーターで測定した後、900℃に加熱した電気炉内で1時間熱処理し、熱処理後の寸法を再度マイクロメーターで測定して、下記(a)式により熱収縮率を算出した。結果を表3に示す。
熱収縮率=(加熱前の寸法−加熱後の寸法)/加熱前の寸法×100・・・(a)
石灰質材料を配合していない比較例5及び7は、熱収縮率が大きく、X線回折ピークからは、主にフライアッシュに含まれている未反応の石英、反応生成鉱物としてはウォラストナイト及びアノーサイトのピークの相対強度が大きく、ゲーレナイト、ラーナイト及び酸化カルシウムのピークの相対強度が小さいことが確認された。石灰質材料の配合量が少ない比較例1〜4は、比較例5に比べてゲーレナイトのピークの相対強度が若干大きくなり、ウォラストナイト、アノーサイトのピークの相対強度が小さくなったものの、熱収縮率は比較例5と同等で、熱収縮率の低減効果は認められなかった。また、石灰質材料を添加せず、マイカの配合量を増やした比較例6は熱収縮率が低減できたものの、剥離強さが低くなった。また、比較例8及び9は、普通セメント及び珪酸質材料の配合量が本発明の範囲外であるため、比較例8は曲げ強さが低く、吸水率が高くなり、比較例9は嵩比重が重く、寸法変化率が高くなった。
表5に示す配合割合で各材料をその総量が1000kgとなるように配合し、水を加えて約5m3とした後、大型パルパー(容量7m3)で10分間混合しスラリーを得た。次いで、得られたスラリーを丸網抄造法により抄造して作製したシートを6層に巻き取り、3000mm×3000mmのグリーンシートを成形した。得られたグリーンシートを13MPaで10秒間プレス成形し、得られた成形体を80℃で40時間蒸気養生を行った。これを120℃で乾燥した後、455mm×3030mmに切断して厚さ12.2mmのセメント系無機質板の大型供試体を得た。
<反りの測定>
図5は、反り測定用に作製した試験体を示す模式図である。得られた大型供試体を横300mm×縦215mmに切断して供試体3を作製し、タテ側の一方の端部から20mmの部分を2箇所鉄製枠5にビス留めし、周囲を珪酸カルシウム板6で被覆し、供試体3と珪酸カルシウム板6の間をセラミックウール2で充填し、試験体1を作製した。図5(a)は、試験体1の加熱面側を示す図であり、図5(b)は試験体1の非加熱面側を示す図であり、図5(c)は(a)の点線部分の断面を示す図である。次いで、試験体1を、3本のバーナー(燃料;プロパンガス)と3本の熱伝対10が取り付けられた小型耐火炉7に取り付けた。図6は、試験体の反り測定に用いた小型耐火炉を示す模式図である。図6(a)は小型耐火炉を正面からみた図であり、図6(b)は、(a)の点線部分を断面からみた図である。また、図7は、反りを測定するために小型耐火炉7に試験体1を取り付けた状態を示す模式図である。熱伝対10は、試験体1の加熱面から100mm離し、試験体1の中央部と、中央部と上下端部の中間の位置になるよう調整した。さらに、図7に示すように、試験体1に取り付けた供試体3のビスで固定したタテ側の端部と反対側の端部から20mmの部分にワイヤー11を取り付け、これを変位計12を接続した。試験体1を、熱伝対の温度がISO 834の温度曲線に合うよう、バーナーで60分間加熱したときの供試体3の加熱面方向の反りを測定した。
図8は、クラック評価試験用に作製した試験体を示す模式図である。大型供試体を500mm×500mmに切断し供試体14を作製し、鉄製枠5にビス留めし、周囲を珪酸カルシウム板6で被覆し、供試体14と珪酸カルシウム板6の間をセラミックウール2で充填し、試験体13を作製した。図8(a)は、試験体13の加熱面側を示す図であり、図8(b)は試験体13の非加熱面側を示す図であり、図8(c)は(a)の点線部分の断面を示す図である。次いで、試験体13を図6に示す小型耐火炉7に、取り付けた。図9は、クラックの発生を測定するために小型耐火炉7に試験体13を取り付けた状態を示す模式図である。熱伝対10は、試験体13の加熱面から100mm離し、試験体13の中央部と、中央部と上下端部の中間の位置になるよう調整した。試験体13を、熱伝対の温度がISO 834の温度曲線に合うようバーナーで60分間加熱して、クラックの発生状況を目視により確認した。また、小型供試体の評価と同様の方法で、熱収縮率を測定した。
大型試験体の評価結果を表6に示す。比較例10及び11は熱収縮率が3.5%を超え、反りが大きく、30分前後にビス留め部にクラックが発生した。これに対し、石灰質材料として所定量の海水残渣を配合した実施例7〜9は、熱収縮率が低減され、反りが小さく、60分間加熱してもクラックの発生は認められなかった。
Claims (2)
- セメント質材料を20〜50質量%、珪酸質材料を20〜60質量%、石灰質材料を7〜40質量%、補強繊維材料を2〜10質量%及び熱収縮を抑制する添加材を1〜13質量%含み、
前記石灰質材料は、海水から水酸化マグネシウムを精製する際の副産物であり、炭酸カルシウムを55質量%以上含有し、
前記石灰質材料のメジアン径が0.1〜40μmであり、
前記熱収縮を抑制する添加材は、マイカ及び/又はウォラストナイトである、セメント系無機質板。 - 前記石灰質材料は、酸化カルシウムの含有率が30質量%以上である、請求項1に記載のセメント系無機質板。
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