JP6454653B2

JP6454653B2 - ポルトランドセメント質急結剤スラリー及び湿式吹き付け施工方法

Info

Publication number: JP6454653B2
Application number: JP2016025196A
Authority: JP
Inventors: 隆熊安; 石井久美子
Original assignee: 株式会社ヨータイ
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: JP2017141139A

Description

本発明はポルトランドセメント質急結剤スラリー及びその急結剤スラリーを使用した湿式吹き付け施工方法に関するものである。

各種窯炉の新設内張り及び補修に、所定の添加水分で混練したキャスタブル耐火物を圧送し、ノズルの近くで急結剤を添加しながら吹き付ける湿式吹き付け施工方法が広く知られている。

湿式吹き付け施工に使用される急結剤として、従来、アルミン酸アルカリ、ケイ酸アルカリ、消石灰、有機物（アルギン酸ソーダ他）などが知られている。

湿式吹き付け施工の急結剤は、ノズル部において、粉末で添加するタイプと溶液で添加するタイプがある。一般的に、溶液で添加するタイプの方が、キャスタブルとの均質混合が可能であり、施工体の特性が安定しやすい。

湿式吹き付け材の急結剤に求められる特性として、適度な凝集性と適度な硬化時間により吹き付けリバウンドロスを小さくする能力(急結性)があること、施工体の発現強度を高くする能力(硬化性)があること、作業性が良いこと、安全であること等がある。

アルミン酸アルカリ(特許文献１)は、発現強度は高いが、PHが高いため安全性に問題がある。消石灰（特許文献２）は、PHは左程高くないが、発現強度が低い問題がある。アルギン酸ソーダ(特許文献３)他の有機物は、安全であるが発現強度が低い。ポルトランドセメントは、消石灰同様にPHは左程高くなく、発現強度が高い特長を有するがスラリーで使用しようとすると、沈澱分離だけでなく、水和硬化の問題もあって採用しにくかった。

特許文献４においては、水溶性高分子を添加することにより、消石灰スラリーの沈澱分離速度を小さくする手法が提案されている。

特開平１０−１１８７６２号公報特開２０１４−１０１２４２号公報特開２００３−１９４４７５号公報特開２００１−１１４５４２号公報

本発明の目的は、ＰＨが比較的に高くなく、強度発現性の面で特長のあるポルトランドセメントに着目し、その水和硬化を遅延させ、更には沈澱分離を抑制することによって、作業性を改善すると共に、発現強度の高い湿式吹き付け材を得るための急結剤を提供することにある。

ここで言う作業性とは、急結剤スラリーの保存安定性のことである。水を加えて混
練して得たスラリーが、長時間安定に使用出来ることを言う。安定に使用できる時間（可使時間）が長くなれば、材料の無駄が無くなるだけでなく、作業効率が良くなる利点が生まれる。

本発明は、ポルトランドセメントを５〜６０重量％と、残部が水のスラリーからなる湿
式吹き付け施工用耐火物のための急結剤スラリーであって、水和硬化速度遅延剤を前記スラリーに対して、外掛けで０．１〜１０重量％添加したものである。

本発明において急結剤スラリーは、Ｃ_３ＳとＣ_２Ｓを主構成鉱物とする各種ポルトランドセメントを用いて作製することが出来る。例えばＪＩＳ５２１０に該当するものが好ましい。

ポルトランドセメント濃度が５重量％未満では急結性に劣り、吹き付け材が施工面
から垂れる。また、６０重量％を超えるとスラリーが濃厚過ぎて、ポンプでの圧送が困
難になる。

ポルトランドセメントの水和硬化速度遅延剤として、各種の物質が使用できる。例え
ば、リン酸塩類、炭酸塩類、硼酸、ポリカルボン酸塩類、ポリアクリル酸塩類等が使用
できる。ポリカルボン酸塩類、ポリアクリル酸塩類等の水溶性有機高分子はポルトラ
ンドセメントの水和硬化速度遅延の効果だけでなく、沈澱抑制の効果も大きい。ポル
トランドセメントの水和硬化速度遅延剤の好ましい添加量は物質によって若干異なる
が、概ね０．１〜１０重量％である。０．１重量％未満では、その効果が無く、１０重量
％を超えると、施工体の強度を低下させる弊害が生起する。

本発明の湿式吹き付け施工方法は、所定水分を添加して混練した不定形耐火物を
ピストンポンプ式、スクイズ式ポンプ等の圧送装置でノズルに圧送し、ノズル近くで急
結剤を添加して吹き付ける湿式吹き付け施工方法において、本発明のポルトランドセ
メント質急結剤スラリーを使用することを特徴とするものである。

本発明によれば、安全性、作業性、強度発現性に優れた湿式吹き付け材を得ることができる。

本発明の湿式吹き付け施工方法を実施する装置の概略説明図である。

本発明で使用する吹き付け材としてのキャスタブル耐火物は、耐火性骨材原料、微分原料、アルミナセメント、分散剤等から成る。更に、必要に応じて繊維類、金属類、硬化促進剤、硬化遅延剤を組み合わせ使用する。

耐火性骨材原料の具体例は、アルミナ、ボーキサイト、ムライト、シャモット、マグネシア、スピネル、炭化ケイ素、炭素等から選ばれる一種もしくは二種以上を組み合わせる。

微分原料の具体例は粘土、シリカフラワー、仮焼アルミナ等から選び使用する。

アルミナセメントは、各種ランクのものが使用できる。その添加量は、キャスタブル耐火物１００重量％に対して１〜１５重量％の範囲で調整するのが好ましい。

分散剤は、低水分でキャスタブル耐火物に流動性を与えるために使用する。その具体例は、ヘキサメタ燐酸ソーダ、ピロ燐酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ等である。好ましい添加量はキャスタブル耐火物１００重量％に対して０．０１〜１重量％である。

繊維としては、ナイロン、ポリエステル等の有機繊維、ステンレス等の金属繊維が使用できる。最適な添加量はキャスタブル耐火物１００重量％に対して０．０５〜２重量％である。

爆裂防止対策として、金属類、例えば金属アルミニウムを０．０１〜３重量％添加しても良い。

硬化促進剤として、例えばリチウム塩が使用できる。適正添加量はキャスタブル耐火物１００重量％に対して０．００１〜０．１重量％である。

硬化遅延剤として、例えば硼酸が使用できる。適正添加量はキャスタブル耐火物１００重量％に対して０．０１〜０．１重量％である。

本発明の吹き付け施工用キャスタブル耐火物の粒度分布は、従来と特に変わったものではなく、用途と施工条件に応じて、粗粒、中粒、微粒の比率を適宜コントロールすれば良い。

前記キャスタブル耐火物は、湿式吹き付け施工に際して、前もって水と共に混練
して泥しょうとし、圧送ポンプ１に投入される。その混練水量は、吹き付け施工時のリバウンドロスが小さく、施工体の嵩密度が高くなるように増減する。適正添加量は材質によって異なるが、キャスタブル耐火物１００重量％に対して外掛けで４〜１５重量％が好ましい。

図１に示すように、投入された泥しょう状キャスタブル耐火物は、圧送ポンプ１の圧力で圧送パイプ２を通じてノズル３に送られる。ノズル３の手前で急結剤スラリーを添加し、施工面４に吹き付けられる。

急結剤スラリーはポルトランドセメントと水和硬化遅延剤から成る急結剤に水を加えて混練調整される。急結剤スラリーの混練は、モルタルミキサー、ダルトンミキサー等、各種形式のもので行うことができる。急結剤スラリーはタンク５に貯蔵され、急結剤装入パイプ６を通じて、泥しょう状キャスタブル耐火物に添加される。

急結剤スラリーの添加量は、特に限定されないが、キャスタブル耐火物１００重量％に対して外掛けで０．５〜４重量％が好ましい。

以下に、実施例をあげて、本発明を更に詳しく説明する。

表１は本発明及びその比較例で使用したキャスタブル耐火物である。表２は、急結剤スラリーの種類と表１のキャスタブル耐火物Ａに適用した場合の試験結果である。

ポルトランドセメントは普通ポルトランドセメントを使用した。消石灰は吉沢石灰工業株式会社製の特号消石灰を使用した。硼酸は一級試薬を使用した。ポリアクリル酸ソーダは平均分子量６０００のものを使用した。

表１に示したキャスタブル耐火物Ａに１０重量％の水を加えて、モルタルミキサーで混練し、スクイズ式圧送ポンプで、圧送速度５０ｋｇ／分でノズルに送った。

吹き付け試験用湿式吹き付け装置としてピストンポンプを使用した。圧送管は内径１．５インチ、長さ１０ｍの耐圧ホースとした。急結剤スラリーの供給はモーノポンプで行った。

施工面として、高さ１５０ｍｍのＹスタッドを１５０ｍｍピッチで植設した鉄板を垂直に立てて使用した。

吹き付け試験は気温約２５℃の常温下で行った。吹き付け試験は、急結剤スラリー調整後それぞれ８時間以内に行った。

吹き付けノズルで添加する急結剤スラリーの添加量は、本発明の実施例、比較例ともに１重量％とした。

急結剤スラリーの可使時間は、分離及び硬化せずに、ポンプで装入可能な流動性を保持している時間である。

吹き付け試験を行って、付着率、トリミング性、硬化強度発現状態を調査した。付着率は、跳ね返り損失と垂れ落ちの合量から算出した。トリミング性は吹き付け３０分後に鏝で均した時の作業のし易さによって評価した。◎極めて容易、○普通、×困難で示した。強度発現状態は、施工体から試験片を切り出し、常温(２５℃)で２ｈｒ．保持した後の圧縮強さと１１０℃×２４ｈｒ．の乾燥を行った後の圧縮強さと見掛け気孔率で評価した。

表中、「％」は全て「重量％」である。（）内の数値は外掛けである。

表１より明らかなごとく、ポルトランドセメントを使用した実施例１，２及び比較例１は、消石灰を使用した比較例２，３に比べて、養生後２ｈｒ．後、乾燥後とも圧縮強さが大きい。短時間養生後の強度が大きいことは、作業能率の向上に寄与する。ロータリーキルンとか各種回転炉の如く、反転施工する場合は格別である。

ポルトランドセメントを使用した系の中で比較すると、遅延剤を添加することによって、可使時間が改善され、施工体が緻密高強度になっていることが示されている。緻密高強度な施工体は高耐用に繋がる可能性が高い。

遅延剤を添加していない比較例１は、水和硬化が始まっている影響かトリミング性が悪い結果を示している。消石灰スラリーを使用した比較例２，３は、凝集が早すぎる影響か、実施例１、２よりトリミング性が劣っている。

本発明は、各種窯炉、精錬冶金炉、回転炉の新設内張り及びその補修に好適に使用できる。

１・・・圧送ポンプ、２・・・圧送パイプ、３・・・ノズル、４・・・施工面、５・・・タンク、６・・・急結剤送入パイプ、7・・・コンプレッサー。

Claims

アルミナセメントを含むキャスタブル耐火物の湿式吹き付け施工に用いるポルトランドセメント質急結剤スラリーであって、前記スラリーに水和硬化遅延剤が添加されていることを特徴とする湿式吹き付け施工用ポルトランドセメント質急結剤スラリー。
アルミナセメントを含むキャスタブル耐火物に水を加えて混練して泥しょうとし、この泥しょうに請求項１に記載のポルトランドセメント質急結剤スラリーを添加しながら施工することを特徴とする湿式吹き付け施工方法。
前記水和硬化遅延剤が硼酸および／またはポリアクリル酸ソーダであることを特徴とする請求項１に記載の湿式吹き付け施工用ポルトランドセメント質急結剤スラリー。