JP6785379B2 - 耐火コーティングおよび高強度、密度制御された低温融解コンクリートセメント質スプレー塗布耐火性加工（ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｉｎｇ） - Google Patents

耐火コーティングおよび高強度、密度制御された低温融解コンクリートセメント質スプレー塗布耐火性加工（ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｉｎｇ） Download PDF

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Description

関連出願への参照
本出願は２０１６年８月４日に出願された米国特許出願第１５／２２８，８２９号、２０１７年６月６日に付与された現在米国特許第９，６７０，０９６号、および２０１７年３月３０日に出願された同時係属出願第１５／４７４，０７４号の一部継続出願であり、これらの各々の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、鋼鉄、木材、コンクリート、および予期せぬ火災事象からの保護を必要とする他の建設材料および工業材料を保護するための、スプレー塗布耐火材料およびその製造方法に関する。より詳細には本発明は、ポルトランドセメントおよび典型的なジオポリマーセメントとは異なり、製造中の二酸化炭素および他の温室効果ガスの発生を有意に低減する、スプレー塗布された耐火材料およびその製造方法に関する。最も詳細には本発明は、それぞれ強度、付着、および耐熱性のためにジオポリマータイプのセメントスプレー塗布耐火材料を使用する全く新規なアプローチに関し、それが打設される鋼の形体に、高い耐熱性、高い圧縮強度、高い付着強度、および高い腐食保護を提供する動的特性を示すものである。
セメント系スプレー塗布耐火性加工は、新しい概念ではない。例えば、耐熱性コーティングをその上に設けるために、耐火性スラリーを金属構造部材や他の建築表面にスプレー塗布することは周知である。米国特許第３，７１９，１３及び第３，８３９，０５９号明細書は、参照により本明細書に組み込まれるが、これらは、石膏バインダーに加えて、バーミキュライトなどの軽量無機骨材、セルロースなどの繊維物質、および空気混入剤を含有する石膏ベースの配合物を開示した。
ジオポリマータイプのコンクリートには、「アルカリ活性化フライアッシュジオポリマー」および「スラグ系ジオポリマーセメント」が含まれる。（用語「ジオポリマーセメント」と「ジオポリマーコンクリート」の意味はしばしば混同されるが、セメントはバインダーであり、コンクリートはセメントと水（ジオポリマーセメントの場合はアルカリ性溶液）及びバインダー中に分散される骨材との混合および硬化から生じる複合材料である。）
フライアッシュは英国では「微粉燃料アッシュ」としても知られており、煙道ガスと共にボイラーから排出される微細粒子の石炭燃焼生成物である。ボイラーの底部に落下する灰をボトムアッシュと呼ぶ。現代の石炭火力発電所では、フライアッシュは一般に、煙道ガスが煙突に到達する前に、電気集塵器または他の粒子濾過装置によって捕捉される。燃焼される石炭の供給源および構成に応じて、フライアッシュの成分はかなり変化するが、全てのフライアッシュは石炭含有岩盤層における主要な鉱物化合物である二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）（非晶質および結晶質の双方）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および酸化カルシウム（ＣａＯ）を相当量含む。従来、フライアッシュは一般に大気中に放出されていたが、大気汚染防止基準では公害防止設備を取り付けて放出前に捕捉することが求められている。米国では、フライアッシュは一般に石炭発電所で貯蔵されるか、または埋め立てられる。約４３％がリサイクルされ、水硬性セメントまたは水硬性プラスターを製造するためのポゾラン、およびコンクリート製造におけるポルトランドセメントの代替品または部分的代替品として使用されることが多い。ポゾランはコンクリートおよびプラスターの凝結を確実にし、コンクリートを湿潤条件および化学的攻撃からより保護する。
より硬い、より古い無煙炭およびビチューメン石炭の燃焼は、典型的にはクラスＦフライアッシュを生成する。このフライアッシュは本質的にポゾランであり、７％未満の石灰（ＣａＯ）を含有する。クラスＦフライアッシュのガラス状シリカおよびアルミナはポゾラン特性を有するため、セメント化合物を反応させて生成するために、ポルトランドセメント、生石灰、または水と混合した水和石灰などのセメント剤を必要とする。あるいは、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）などの化学活性化剤をクラスＦアッシュに加えて、ジオポリマーを形成することができる。特に、ジオポリマーセメントは、多くの一般的なコンクリート耐久性の問題に非常に強いと同時に、二酸化炭素排出量を大幅に低減するために、そのような最小限に処理された天然材料または工業副産物に依存する。
ポゾラン特性を有することに加えて、より若い褐炭または亜歴青炭の燃焼から生成されるフライアッシュもまた、いくつかの自己接着特性を有する。水の存在下では、クラスＣフライアッシュは硬化し、経時でより強くなる。クラスＣフライアッシュは一般に２０％を超える石灰（ＣａＯ）を含有し、クラスＦとは異なり、自己接着性クラスＣフライアッシュは活性化剤を必要としない。アルカリおよび硫酸塩（ＳＯ４）含有量は一般的に、クラスＣフライアッシュにおいてより高い。
スラグ系ジオポリマーセメントは多くの場合、高炉スラグ微粉末（ＧＧＢＦＳ）を使用し、これは高炉からの溶融鉄スラグ（製鉄および製鋼の副産物）を水中または水蒸気中で急冷して、ガラス状の粒状生成物を生成し、次いでこれを乾燥させ、粉砕して微粉末にすることで得られる。
フライアッシュおよびＧＧＢＦＳ材料のリサイクルは、近年、埋め立てコストの増加、持続可能な開発への関心、および建築の二酸化炭素排出量の減少に起因して、人気が高まっている。
ジオポリマータイプのセメントおよびコンクリート配合物をスプレー塗布耐火性加工に使用することは、比較的新規である。ジオポリマータイプのセメントはポルトランドセメントと比較した場合、典型的に比較的高い耐熱性を有するが、この材料を耐火性コーティングとして使用することは挑戦である。
国際公開第２０１５／１４４７９６Ａ１号パンフレットは有機ポリマーおよび高炉スラグを含有する耐火性セメント質コーティング組成物を開示している。本発明は、０．８ｇ／ｃｍ３以下の嵩密度を有する組成物を提供し、組成物は、（ａ）（ｉ）８３〜１００重量％のアルミン酸カルシウムセメント、（ｉｉ）０〜１４重量％の硫酸カルシウム、（ｉｉｉ）０〜９重量％のポルトランドセメントを含む２５〜６５重量％の無機バインダーであって、ここで、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の重量％は（ｉ）＋（ｉｉ）＋（ｉｉｉ）の合計に基づいている、無機バインダーと、（ｂ）０．５〜１５重量％の１以上の有機ポリマーと、（ｃ）３０〜７５重量％の１以上の無機充填材であって、充填材の嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ３未満である無機充填材とを含む組成物であって、ここで重量％は組成物中の全非揮発成分の全重量に基づいて計算される。
米国特許第５，７１８，７５９号明細書は、ポゾラン骨材およびポルトランドセメントと粉砕ブラストスラグとのブレンドから作られた防火セメント質材料を開示している（第１欄、１５〜２０行；第１欄、５８〜６７行；第２欄、５７〜６５行；第６欄、５〜２４行）。セメント質組成物が開示され、これは床下敷き、裏打ち板、セルフレベリング床材、道路パッチング材、繊維板、防火スプレー、防火材料を含む耐水性建築材料に有用であり、約２０ｗｔ％〜約７５ｗｔ％の硫酸カルシウムベータ半水和物と、約１０ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポルトランドセメントと、約４ｗｔ％〜約２０ｗｔ％のシリカフュームと、約１ｗｔ％〜約５０ｗｔ％のポゾラン骨材とを含む。ポルトランドセメント成分はまた、ポルトランドセメントとフライアッシュおよび／または粉砕ブラストスラグとのブレンドであってもよい。
米国特許第８，５１９，０１６号は、フライアッシュ、クエン酸のアルカリ金属塩、アルカリ金属ケイ酸塩、空気混入用の発泡剤、および水を含有する軽量セメント質バインダー組成物を開示している（第３欄、４６〜６２行；第４欄、２０〜２５行；第４欄、６０〜６７行；第８欄、１〜５行）。本発明は、セメント質パネルなどの製品の圧縮強度が改善された軽量セメント質バインダー組成物の製造方法に関する。この方法は、フライアッシュ、クエン酸のアルカリ金属塩、アルカリ金属ケイ酸塩、空気混入用発泡剤、水、および好ましい実施形態では泡安定剤を混合する。クラスＣフライアッシュ、クラスＦフライアッシュおよびそれらの混合物からなる群から選択されるフライアッシュと、クエン酸のアルカリ金属塩、アルカリ金属ケイ酸塩、発泡剤、および好ましくはポリビニルアルコールなどの発泡安定剤を含み、凝結遅延剤の使用を必要としない組成物。クラスＦフライアッシュを含有する組成物は、任意にタイプＩＩＩポルトランドセメントを含有することができる。
米国特許第８，１６７，９９８号は、粉砕粒状高炉スラグ、フライアッシュ、ガラス、シリカ、膨張シェール、パーライト、および／またはバーミキュライトなどの粗骨材の組み合わせ、ならびにホウ酸塩などの凝結遅延剤を含有する軽量成分調整済みコンクリート組成物を開示している。その最も広い文脈において、この特許は８〜２０体積パーセントのセメント、１１〜５０体積パーセントの砂、１０〜３１体積パーセントのプレパフ粒子、９〜４０体積パーセントの粗骨材、および１０〜２２体積パーセントの水を含有する軽量成分調整済みコンクリート組成物を開示し、使用される成分の合計は１００体積パーセントを超えない。プレパフ粒子は、０．２ｍｍ〜８ｍｍの平均粒径、０．０２ｇ／ｃｃ〜０．６４ｇ／ｃｃの嵩密度、１〜３のアスペクト比を有する。ＡＳＴＭ Ｃ １４３に従って測定した組成物のスランプ値は２〜８インチである。軽量成分調整済みコンクリート組成物を２８日間で凝結した後、ＡＳＴＭ Ｃ３９に従って試験したところ、少なくとも１４００ｐｓｉの圧縮強度を有する。
国際公開第２０１６／０１６３８５Ａ１号パンフレットは、耐火断熱材料のためのバインダーとして使用されるジオポリマーを開示している（第１頁、３〜７行；第６頁、２〜９行；第７頁、３０〜３３行；第８頁、５〜１５行）。この参考文献は建築構造部品のためのコーティング組成物におけるジオポリマーの使用、コーティングがジオポリマーを含む建築構造に使用するためのコーティングされた構成要素、硬化性ジオポリマー混合物を構成要素の表面に塗布し、混合物を硬化させて硬化ジオポリマーコーティングを形成することを含む構成要素をコーティングする方法、およびモルタルとしてのジオポリマーの使用を例示する。
米国特許出願公開公報第２０１４／００４７９９９号明細書は、フライアッシュおよび粉砕スラグを含有する酸および高温耐性セメント複合体を開示している。この特許は主に酸および高温耐性セメント複合材料の製造方法に関し、マトリックスがアルカリ活性化Ｆフライアッシュ単独、粉砕スラグと組み合わされたＦフライアッシュまたは粉砕スラグ単独である。Ｆフライアッシュは、より低品質のアルカリ活性化セメント系を生み出す。他方、酸化カルシウムの欠乏は、中濃度および高濃度の無機または有機酸に対する非常に高い耐性をもたらす。純粋なＦフライアッシュセメント系の高強度および低透過性は、フェロ−シリコーンの製造における生成物として得られるアモルファス二酸化ケイ素を、組成物中に高密度化されていないシリカフュームを使用することによって達成される。水素流中で四塩化ケイ素を燃焼させることにより製造される可溶性ケイ酸塩およびナノ粒子シリカヒュームから製造される沈殿ナノ粒子シリカ。
米国特許出願公開公報第２０１５／０３２１９５４号明細書は、フライアッシュおよび粒状高炉スラグを含有するジオポリマーセメントを開示している。この特許は、ジオポリマーコンクリートを形成するときにジオポリマーセメント中のシリコアルミン酸塩材料の反応性を増加させることによってジオポリマーセメントを活性化するための、ケイ酸ナトリウムと炭酸ナトリウムとの混合物を含むシリコアルミン酸塩材料を含有するジオポリマーセメント中で使用するための固体成分活性化剤を開示している。
欧州特許第０８０７６１４Ｂ１号明細書は、アルミン酸カルシウムガラス、ケイ酸アルミニウム、およびポゾラン材料を含有するスプレーコンクリートを開示している。
従来の耐火処理にはさらなる問題が存在する。例えば、建築家は、それらの隠れた及び露出したインフラストラクチャを構成する建築構造物及び構成要素に関する多くの仕様を有する。このような仕様は、塗布される耐火コーティングの平衡密度も含むことができる。典型的な仕様は、１５、２０、２５、４０および５０ポンド／立方フィートである。
塗布される耐火コーティングは好ましくは従来のスプレー装置を用いてスプレーすることによって行われるが、コーティング修復はより高い粘度の材料およびこてを用いて行われ得る。塗布されたコーティングはまた、良好なレオロジー強度を示し、十分にかつ実質的な収縮なしに硬化し、塗布された基材に対して良好な付着強度を示すべきである。
２つの種類の標準試験を使用して、金属基材上に塗布されたコーティングの耐火性を測定する。両方とも、保護された基板が１０００°Ｆに達するのに必要な時間を測定する。この時間は一般に保護された構造の居住者が逃げることができる時間として理解されている。したがって、より長時間は、構造を退去するための期間が長いことを意味する。
第１の試験はＡＮＳＩ／ＵＬ２６３「建築構造材料の火災試験」（ＡＮＳＩ ＵＬ２６３試験がＡＳＴＭＥ１１９に相当する）において見出される。この試験は指定された期間にわたって２０００°Ｆまで上昇するレベルの熱をかける。第２の試験はＡＮＳＩ／ＵＬ１７０９「構造用鋼の保護材料の急速上昇火災試験」であり、２０００°Ｆの熱を５分間かける。ＡＮＳＩ／ＵＬ１７０９試験は一般に、より厳しい試験と考えられる。
効果的な耐火性コーティングを建物インフラストラクチャに塗布することができるスプレー塗工、こて塗り、または類似の技術によって塗布できる効果的なジオポリマーコーティングを有することが望ましいであろう。
また、良好なレオロジー強度、付着強度、および良好な耐久性を示す耐火性ジオポリマーコーティングを有することが望ましい。
また、養生時に特定の平衡密度に調整して様々な建築仕様を満たすことができ、適用可能な試験基準で良好な耐火時間を示すジオポリマーコーティングを有することが望ましい。
本発明は鋼鉄、木材、コンクリート、ならびに予期しない火災事象からの保護を必要とする他の建設材料および工業材料を保護するための建設および保守産業において使用するための、密度制御された低温融解コンクリートセメント質スプレー塗布耐火性加工を製造するための材料および方法に関する。
本発明の製品を開発するための１つの目的は、ポルトランドセメントおよび典型的なジオポリマーセメントまたはコンクリートとは異なり、製造中の二酸化炭素および他の温室効果ガスの発生を有意に減少させる配合物を提供することであった。
本発明を開発するための別の目的は、建物のインフラストラクチャに有効な耐火性コーティングを提供することができる有効なジオポリマーコーティングを提供することであった。
さらなる目的は、良好なレオロジー強度、付着強度、および良好な耐久性を示す耐火性ジオポリマーコーティングを提供することであった。
本発明を開発するためのさらなる目的は、種々の建築仕様を満たすために養生の際に特定の平衡密度に調整され得、適用可能な試験基準で良好な耐火時間を示すジオポリマーコーティングを提供することであった。
さらなる目的は、例えば、気候条件（極端なまたは変動する気候など）への曝露、極端な熱、塩化物、硫酸塩、酸などの有害な化学物質、または輸送または建設作業によるスプレー塗布耐火物への衝撃損傷からの構造的な形体への損傷を低減することによって、製品の品質を高めることである。
本明細書に開示される材料および方法のさらなる目的は、建設産業などの産業に、ポルトランドセメントおよび典型的なジオポリマーセメントとは異なり、製造中の二酸化炭素および他の温室効果ガスの発生を大幅に低減する製品を提供することである。さらに、本発明の別の利点は、既存の生産設備および方法論に組み込むことができる基本的なプロセスおよび材料を利用することである。
上記の目標および目的、ならびに本明細書の説明から明らかになるであろう目的に従って、本発明のジオポリマーコーティングおよび前記組成物で建物の少なくとも一部を保護する方法は、以下の混合物を含む耐火性材料の建物への塗布に基づく：
（ａ）１５〜５０重量％の少なくとも１種の軽量骨材であって、１．０未満の嵩比重および約０．０２５ｍｍ〜約１２．５ｍｍの範囲の直径を有する軽量骨材；
（ｂ）５〜６０ｗｔ％の少なくとも１種のアルカリ活性化セメント質材料；
（ｃ）２〜１５重量％の少なくとも１種の前記アルカリ活性化セメント質材料用活性化剤；
（ｄ）０〜１５ｗｔ％の少なくとも１種の凝結時間遅延剤；
（ｅ）０〜５ｗｔ％の少なくとも１種のタンパク質材料または合成タンパク質材料；
（ｆ）０．０１〜５ｗｔ％の少なくとも１種の耐アルカリ性繊維；
（ｇ）０〜２ｗｔ％の酸化マグネシウム；
（ｈ）０〜４ｗｔ％の減水剤；
（ｉ）０〜４ｗｔ％のレオロジー増強剤；及び
（ｊ）水。
ＧＧＢＦＳおよびフライアッシュに関しては、一方を他方なしで使用してもよく、または材料をセメント質材料の一部として組み合わせることもできる。
単位重量および体積変化の取り組みが特別に問題となるような場合には、水酸化物およびケイ酸塩と弱い共有結合を形成することができるタンパク質と同じ特性を達成し、水を保持する目的でその中の水酸化物およびケイ酸塩のイオン濃度を変更し、養生プロセス中に一定の体積を維持し、ケイ酸塩の粘着性（sticky）／粘着性(tacky)特性を低減する目的で、タンパク質または合成タンパク質材料が利用される。タンパク質の濃度は、セメント質材料質量の約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約２．５％（ｗｔ／ｗｔ）の間で変動し得る。
本発明の他の目的および利点は、例示および例として、本発明の特定の実施形態が記載されている添付の図面と併せて以下の説明から明らかになるであろう。本明細書に含まれるあらゆる図面は本明細書の一部を構成し、本発明の例示的な実施形態を含み、その様々な目的および特徴を例示する。
本発明のジオポリマーコーティングはスプレー塗布に適した粘度を示し、収縮がほとんどまたは全くなく、良好な圧縮強度、および優れた付着強度を有する所定の平衡密度のコーティングを塗布する能力を示す耐火コーティングを形成する成分の混合物を含有する耐火混合物を含む。このようなコーティングは環境に敏感であり、住宅、商業、および多層住宅構造において広範な用途を有する。
特に明記しない限り、すべての材料要件は、ｗｔ／ｗｔ％として表され、示されるように、水を含めて×１００％で、混合物全体の質量に対する特定の成分の質量であると理解される。
本発明は所望の所定の平衡密度を達成するために、耐火性コーティングのための従来の噴霧装置で塗布することができる密度制御されたコンクリートセメント質耐火材料に関する。本発明の製品は、鋼鉄、木材、コンクリート、ならびに予期しない火災事象からの保護を必要とする他の建設材料および工業材料を保護するのに有用である。
配合物の開発における特有な課題は、ジオポリマーの劣化および華氏約１，０００〜１，２００度の曝露温度でのフラックス化を克服することであった。これは、華氏２，０００度に１、２、３および４時間曝露する間に温度を放散し、曝露期間中に下層の鋼鉄に対して華氏９９９度を超える温度を経験させず、木材およびコンクリートなどの耐久性の低い基材に対してより大きな厚みで温度をより低くする犠牲的軽量粒子システムを設計することによって達成された。
別の特有な課題は、混合物成分をバランスさせることで、耐久性のために相対圧縮強度を２００〜３，０００ｐｓｉ（１．４〜２０．７ＭＰａ）、好ましくは約２００ｐｓｉ（１．４ＭＰａ）、７５０ｐｓｉ（５．２ＭＰａ）、１，８００ｐｓｉ（１２．４ＭＰａ）、３，０００ｐｓｉ（２０．７ＭＰａ）の範囲内に維持しながら、１５ｐｃｆ（２４０ｋｇ／立方メートル）、２５ｐｃｆ（４００ｋｇ／立方メートル）、４０ｐｃｆ（６４１ｋｇ／立方メートル）、および５０ｐｃｆ（８０１ｋｇ／立方メートル）の特定の目標密度で、約１５ポンド／立方フィート（ｐｃｆ）（２４０ｋｇ／立方メートル）から約６０ｐｃｆ（９６１ｋｇ／立方メートル）の範囲内の一定の、所定の構築された設計平衡密度を達成した。
これらの課題は可変サイズおよび種類の軽量骨材を利用し、混合物の凝集（湿潤）剪断強度レオロジーを減少させ、それによってポンプ圧送圧力を減少させ、エントラップトエア及びエントレインドエア構造を組み込むことによって克服された。
本発明による配合物は他のガラス質材料を結集し、高熱の影響下でこれらの材料を様々な形態のガラスおよび金属酸化物、水酸化物、および水和物に犠牲的に重合するガラス質活性化剤を利用する。この重合は、材料平衡単位重量測定中の質量損失を減少させる。加熱中の質量損失は、典型的には軽量粒子が混合および塗布プロセス中に液体を吸収した場合に悪化する。市販の噴霧器において典型的な圧力下で配合物を塗布することは、配合物を人工的に圧縮して、より高い見掛け密度を示すこともできる。
２，０００°Ｆ（１０９３℃）での本発明の試験結果および温度散逸システムの分析により、２，０００°Ｆ（１０９３℃）より大きいおよびより小さい温度散逸が他の温度において適用可能な可変相対システム厚さで生じることが明確に同定される。２，０００°Ｆ（１０９３℃）の試験温度は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）およびＵＬ２６３（ＡＳＴＭ Ｅｌ １９）およびＵＬ １７０９のプロトコルによって反映されるアンダーライターラボラトリーズ（ＵＬ）によって規定される現在の標準的な工業的手法に基づいて選択された。
課題を克服するために利用される全ての手段が適用可能であるが、１つ以上の手段は現場での塗布、利用されるポンプ、およびポンプが利用されない場合の塗布方法に基づいて選択される。
火災の際に燃焼するとき、および消費された材料が人間に曝露される可能性がある場合に、有害な煙を生成してはならない、スプレー塗布またはこて塗布された耐火材料に留意されたい。したがって、消費された材料が人間に曝露される場合、１，９９９°Ｆ（１０９２．８℃）を超える温度にさらされたときに有毒な煙を生成する構成材料および処理された混合物において利用されるその残部は、使用するべきではない。
本発明で使用される特定の材料は主に、コスト、ポンプ能力、単位重量の制御における有効性、および吸水率に基づいて選択される。水吸収に関しては、本発明で使用される材料は、本発明が混合物中にいかなるポルトランドセメントも使用しないという点で、他のスプレー塗布耐火製品とは大きく異なる。ポルトランド含有混合物では、水は混合物中に吸収され、次いで材料がその平衡密度まで乾燥することにつれてほとんど完全に失われる。この重量の減少は、塗布されたコーティングの所望の目標平衡密度を一貫して達成する配合物を提供することを困難にする。
本組成物に水を添加すると、水はメタケイ酸ナトリウム、四ホウ酸ナトリウムおよび他の可溶性物質と混合し、それらを活性化する。次いで、これらの材料は重合し、乾燥段階中に完全には蒸発しない形態に水を結合する。したがって、任意の吸収性材料の細孔に入る水は全て軽量吸収性材料中に留まり、軽量粒子の密度を増加させるだけである。低吸水性材料を使用することによって、得られる混合物はその密度がより安定であり、最終コーティングの制御をより良好に行える。
水は、得られる配合物の特性および挙動においてより高い程度のコンシステンシーを提供するために、飲用に適したものであるべきである。例えば、様々な種類の給水とバランスする成分は、様々なｐＨ、ミネラル含量、フッ化物、ならびに他の化学物質および成分を考慮に入れなければならないであろう。
本配合物において使用される水の量は、圧力ポンプによるスプレー塗布のための所望の密度、強度、および粘度特性を達成するために、所定のバッチ試験によって決定されるべきである。水は一般に、約１０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約６５％（ｗｔ／ｗｔ）の範囲の質量の量、好ましくは１０〜５０ｗｔ％の範囲内の量で混合物に添加され、その結果、水の濃度は、こてで塗布される垂直または頭上の修理またはコーティングから、金属、コンクリート、および木材を含む様々な構造品目に噴霧塗布されるコーティング材料にまで及ぶ意図された目的のためのプロジェクト要件に適合するスランプコンシステンシーおよび他の特性を生みだすのに有効である。
骨材
骨材は、可能な限り低い比重、通常は１．０以下、好ましくは約０．６０以下、さらにより好ましくは約０．４０以下の比重を有する軽量骨材を含むかまたはそれからなるべきである。重要なことは選ばれた骨材が１，９９９°Ｆ（１０９２℃）を超える温度に曝された時に有毒な煙を生じさせないべきである。適当な軽量充填材はバーミキュライト、火山灰、ボーキサイト、他の小胞状火山鉱物、発泡ガラス、ガラス気泡、アルミニウム気泡、膨張シェール、人工的に作られ得るセノスフェア、または石炭燃焼副産物、合成もしくはタンパク質の空隙、発泡ポリスチレン、綿、その他の人工的または自然に発生しボイドを発生する材料を含み得る。被覆発泡ガラスのような低吸収性骨材はより低い液体吸収特性を有し、好ましい。
バーミキュライトは水を高度に吸収するが、比較的高濃度のバーミキュライトを用いて密度を制御することができる。バーミキュライトもまた、ポンプで送るのが容易である。
発泡ポリスチレンは低い吸収特性を有し、ポンプ性を大いに高める。また、多少可燃性であるので、良好な耐火性を維持するためにより低い濃度が使用される。発泡ポリスチレンが燃焼すると、二酸化炭素および水蒸気が生成し、層がいくぶん断熱されるが、約１８０°Ｆ〜２４０°Ｆ（８２°〜１１６℃）で分解し始めるので、より小さい粒径および低濃度の発泡ポリスチレンを使用することが好ましく、そのため、温度曝露中の分解から残された空隙が小さく、体積がより少ない。
パーライトは、バーミキュライトよりも吸水性が低く、優れた絶縁体である。より高密度のパーライトはより硬い粒子であるが、ポンプ圧送するのがより困難であるので、この材料の濃度はポンプ圧送装置の摩耗および破れを低減するために、バーミキュライトおよび発泡ポリスチレンの量と釣り合うべきである。好ましくは、最低密度パーライトを用いて、ポンプ圧送圧力を低下させ、混合物の単位重量をより良好に制御する。
本混合物中の発泡ガラスは絶縁性が低く、好ましくは吸収性を低下させるために被覆される。しかし、発泡ガラスは多少研磨性があり、ポンプ圧送圧力を増加させるので、混合物中のその濃度は、混合物中の他の材料が寄与するこれらの効果と釣り合うべきである。
ポンプ圧送の目的のために、最小で２つの異なるサイズの骨材を使用することは、ポンプ圧送中のギャップ材料の充填特性を低減するのに有利である。丸い粒子が有利であり、多くの場合、石炭の燃焼から生じる安定なセノスフィアまたはセラミック、アルミニウムまたはガラス製の人工セノスフィアが好ましい。
合わせた骨材は、好ましくは質量単位で、水を含む最終混合物質量の約１５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５０％（ｗｔ／ｗｔ）の量で存在する。吹き込み断熱施工、強度、および単位重量密度の場合に適切なポンプ圧送特性を達成するために、骨材個体および全体濃度の組み合わせを調整し、バランスをとるべきである。骨材およびセメント質材料の体積は、約１５ｐｃｆから約５０ｐｃｆまで変動し得るプロジェクトについて指定された単位重量密度を達成するように釣り合いをとる。
本配合物において使用される骨材の特定の量は、所望の密度、強度、およびポンプ圧送粘度を得ることを目標とする所定の試行バッチ試験によって決定されるべきである。空気圧式プロジェクションスプレーを使用するプロジェクトでは、骨材の最大サイズは意図する装置に基づいて選択すべきである。約５ｍｍの最大公称骨材サイズが一般に有効である。回転子−固定子ポンプでポンプ圧送する場合、高いバーミキュライト濃度が望ましい。スクイーズ型またはピストン型ポンプでポンプ圧送する場合、発泡ポリスチレンは、約２．５〜１５％の範囲の濃度で、特に高い箇所までポンプ圧送する場合に有用である。
セメント質材料
セメント質材料は、袋詰めまたは他の包装の前に乾燥骨材材料と組み合わせるべきである。セメント質材料は、好ましくはフライアッシュ（クラスＣまたはクラスＦ）および高炉スラグ微粉末（ＧＧＢＦＳ）のうちの少なくとも１つを含む。クラスＣフライアッシュは一般に高濃度の石灰、すなわち１５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の石灰を有し、クラスＦフライアッシュは一般に７ｗｔ％未満の石灰を有する。ＧＧＢＦＳおよびフライアッシュ材料は双方とも、高温で工業材料を燃焼することによる製品および廃棄物であり、したがって、両方の材料は比較的高い耐熱性を有するため、耐熱性コーティング用の優れた構成要素となる。
フライアッシュおよび高炉スラグ微粉末（ＧＧＢＦＳ）は、好ましくは所望の混合物強度、体積変化、中性化、およびレオロジー挙動を生じるのに十分な濃度で添加される。適切な濃度は、約７０％（ｗｔ／ｗｔ）まで、好ましくは約６０ｗｔ％まで、さらにより好ましくは約５〜５０ｗｔ％の範囲内、特に１５〜５０ｗｔ％の範囲内の範囲の濃度である。混合物のフライアッシュおよびＧＧＢＦＳ濃度は、特性がプロジェクト要件によって指定されるようになるまで、混合物設計におけるフライアッシュおよび／またはＧＧＢＦＳ質量および体積量を釣り合わせることによって選択されるべきである。
所望の量のＧＧＢＦＳまたはフライアッシュの添加で意図された圧縮強度を達成しない場合、強度を増加させるために、水酸化カルシウムを約１％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１０％（ｗｔ／ｗｔ）の範囲内の量で添加してもよい。典型的には、そして好ましくは全体の範囲が約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約７０％（ｗｔ／ｗｔ）の範囲内に収まる。一方または双方の材料の量は、カルシウム含有量、アルミニウム含有量、炭素含有量（強熱減量）、およびケイ素含有量を含む固有の特性に依存する。
２種または３種のセメント質材料の混合物を使用することは、材料のうちの１つのばらつきの影響を低減するために、製造目的に有利である（可変特性がそのような材料の選択された供給源にとって問題である場合）。
カオリン粘土、アタパルジャイト粘土などの天然ポゾラン材料、および他の天然または人工鉱物を利用することができる。これらの粘土材料は好ましくは約４０％を超える含有量のケイ素／二酸化ナトリウムを有し、１，９９９°Ｆ（１０９２．８℃）を超える温度に曝露された場合に有毒な煙を発生させない。所定の試験を用いて各材料の最適濃度を決定するが、１００（低密度の場合）から８００（高密度の場合）ポンド／立方ヤード（５９〜４７４ｋｇ／立方メートル）、好ましくは１００〜７００ｌｂ／ｙｄ３（５９〜４１５ｋｇ／立方メートル）の総セメント質材料量が有効である。
フライアッシュおよびＧＧＢＦＳは、ポルトランドセメントの使用を避ける配合物を可能にするポゾランおよびセメント質材料である。フライアッシュおよびＧＧＢＦＳ材料は、アルカリ塩によって活性化される。一方または他方のいずれか、または双方が、本発明による配合物において使用される。ＧＧＢＦＳは、水酸化カルシウムが非常に活性であるため、高い水酸化カルシウム含量のために強度増強剤として望ましい。フライアッシュはまた、水酸化カルシウムをいくらか含むが、ＧＧＢＦＳに見られる水酸化カルシウムの約３０〜５０％を含み、配合物に強度を付加するのには有効ではない。最終配合物で使用されるこれらの材料の特定量は、目標平衡密度に対して最良の強度および単位重量を得るために、所定のバッチ試験で決定される。
セメント質材料の活性化剤
セメント質材料活性化剤は、好ましくはメタケイ酸ナトリウムもしくはカリウム、またはメタケイ酸ナトリウムもしくはカリウム五水和物を含む。それぞれの添加量の正確な量は、所望の混合物強度、体積変化、中性化、およびレオロジー挙動に依存する。適切な量は一般に、最終混合物に対して約２％（ｗｔ／ｗｔ）〜約２５％（ｗｔ／ｗｔ）、好ましくは４〜２０ｗｔ％の範囲内である。混合物中のメタケイ酸ナトリウムまたはカリウムまたは五水和物の濃度は、特性がプロジェクト要件に適合するまで、混合物設計における質量および体積量を釣り合わせることによって選択すべきである。混合時間が非常に短い場合、例えば、スプレー塗布のための連続的な混合およびポンプ圧送には、五水和物含有量を上昇させることはしばしば、ケイ酸塩材料の完全な組み込みを確実にするために有益であり、または五水和物またはメタケイ酸塩の粒径を減少させることは水とのより速い反応を可能にする。メタケイ酸ナトリウムまたはカリウムまたは五水和物の量は、ポルトランドまたは他のセメントが利用される場合に減少する。
用途が空中浮遊酸性粒子にさらされる工業分野である場合、ケイ素の層、二酸化ナトリウム、または二酸化カリウムの含有量および酸攻撃に対する相対的な耐性を増加させるために、より高い濃度のメタケイ酸塩が望ましい。酸にさらされる工業的用途において、混合物は、フッ化水素酸を除く全ての低い酸濃度に対して耐性を有するであろう。メタケイ酸塩含量を増加させると、本質的に平衡単位重量が増加し、したがって、軽量またはボイド形成材料のバランスをとらなければならない。塗布が中程度または極度の気候（気温）および降水事象にさらされる場合、メタケイ酸塩含量は、典型的にはこれらの効果に耐えるのに十分な強度を達成するために７％を超えて維持される。
メタケイ酸ナトリウムはアルカリ塩である。メタケイ酸ナトリウムは、フライアッシュおよびＧＧＢＦＳ中のポゾラン成分を活性化して、透過性を低下させ、強度を増加させる。メタケイ酸ナトリウムは吸収性骨材重量を増加させる最大の責を担うので、その濃度は混合物に使用される骨材の固有の吸収性と効果的に釣り合わされなければならない。
本発明による組成物は、硬化材料を形成するためにアルカリによって活性化および結合され、液体アルカリ金属水酸化物、例えばＬｉＯＨを一次活性化剤またはｐＨ調整剤として使用しない、養生または養生可能な組成物として、二酸化ケイ素およびアルミニウム含有ポゾランを示すために、本明細書では「低温融解」コンクリートと称される。本発明者らによる試験は、ＬｉＯＨのような液体アルカリ金属水酸化物の使用が有効な耐火性コーティングを作製するのに必要な強度特性を欠く養生組成物をもたらすことを示した。本発明による低温融解コンクリート組成物は、制御された凝結時間、体積、および密度の高品質材料を提供する。
凝結時間遅延剤
凝結時間遅延材料は、利用される構成成分の組み合わせにおける材料の有効性に基づいて選択されるべきである。一般に、最も経済的な材料および相対濃度を使用して１時間の凝結時間が達成される場合、これは、必要な場合に層の仕上げを可能にするのに十分である。
適切な凝結時間遅延剤には、四ホウ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム二水和物、クエン酸、ホウ酸、およびケイ酸が含まれる。凝結時間遅延剤は一般に、本発明による配合物に添加され、凝結時間および／または作業時間を延長するために、水を含む混合物の質量による約０〜約１５．０％（ｗｔ／ｗｔ）の範囲内の量で添加される。
四ホウ酸ナトリウムは、鋼鉄構造にとって好ましい凝結時間遅延剤および腐食防止剤である。四ホウ酸ナトリウムのような凝結時間遅延剤は本発明のジオポリマー混合物が凝集を維持するのに十分な速度で強度を得ることを可能とし、一方アプリケーターが塗布された層を仕上げることを可能にする。四ホウ酸ナトリウムの特定の量は所定の試験によって決定されるが、一般的にはメタケイ酸塩の約４０〜６０重量％の範囲内の量で添加される。
抗クラッキング剤
マイクロファイバーは、蒸発および材料重合からの自己体積変化の結果としての最終層の亀裂を低減するための重要な成分である。任意のマイクロファイバーを選択することができるが、ファイバーは１，９９９°Ｆ（１０９２．８℃）を超える温度に曝された場合に有毒な煙を生じさせないべきである。本発明の配合物におけるクラック制御に適したファイバーは水要求量が低く、耐熱性が高く、粘着性混合物のせん断強度が低いため、耐アルカリ性ガラスファイバー、セラミックファイバー、または玄武岩ファイバーを含む。所定の試験は最適な効果のための繊維の特定の濃度を決定するが、０．０１〜５重量％の範囲内の量が一般に有効である。種々の繊維長を用いることができる。約３ｍｍ〜約２０ｍｍ、好ましくは４〜１０ｍｍ、さらにより好ましくは５〜８ｍｍの範囲内の適切な繊維長。
追加薬剤
体積変化を制御し、強度を増加させるために利用される追加の材料には、減水および膨張剤が含まれる。ジオポリマータイプの防炎性および耐火性混合物に有効なポルトランド混合物には、様々な工業用減水剤および収縮補償剤が利用可能である。例えば、スルホン化ホルムアルデヒドは、水需要を減少させるのに有効である。スルホン化ホルムアルデヒドは、混合物全体に対して、約０．００１％（ｗｔ／ｗｔ）〜約０．５％（ｗｔ／ｗｔ）の範囲の濃度で、好ましくは約０．００１〜０．０１ｗｔ％の範囲内の量で、より好ましくは０．００１５〜０．００４ｗｔ％の範囲内の量で、セメント質材料の一部として添加される。スルホン化ホルムアルデヒドは、水の需要を最大限に減らすのに十分な量だけ使用すべきである。この点を超えるスルホン化ホルムアルデヒドの添加は不要である。ホルムアルデヒドは有毒な化学物質であるため、濃度は最大閾値限界未満に制限すべきである。
砂、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、アルミノケイ酸塩粘土、および他の不活性および活性材料を用いても、減水効果をもたらす。
酸化マグネシウムは、全体的な収縮を制御するために添加される。これは実際には膨張剤であるが、添加濃度が十分に低く（例えば、約０．０００１〜０．５ｗｔ％、好ましくは０．０００７〜約０．０３ｗｔ％の範囲内）維持される場合、塗布された材料が示す収縮を効果的に妨げる。最も好ましい濃度は、混合物全体の約０．００１５ｗｔ％である。酸化マグネシウムは、体積変化または膨張が最適値に調整される範囲でのみ添加すべきである。過剰な酸化マグネシウムの添加は、他の収縮源のバランスを超える最終配合物への過剰な膨張剤の添加により有害であり得る。正しい量の酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを添加すると、塗布された混合物中の他の成分の収縮をちょうど相殺する正の体積変化が与えられる。
チキソトロピー特性は、スプレー塗布適用中に有利である。これらの事象では、ポンプ圧力を低下させ、平衡密度を低下させるために、水分含有量を何倍も増加させる。これらに限定されないが、シリカヒューム、ヒュームドシリカ、精製アタパルジャイト粘土、および他のチキソトロピー材料などの非常に微細な高温耐性材料を加えることは塗布層の安定性を増加させ、強度を維持または増加させながら、湿潤塗布層の垂れ下がりを減少させるのに役立つ。このような非常に微細な材料はまた、養生した混合物中の空隙を充填するのに有用であり、それによって最終コーティングの強度を増加させるのに役立つ。
本発明の配合物は保護された構造への塗布後に、種々の標的密度を満たすように調節され得る。所望の混合物体積および平衡単位重量を達成することに関する設計方法論は変化するであろう。ポンプが輸送または塗布目的のために利用されない場合、報告／試験された比重に基づいて体積および単位重量を決定することを含む標準設計計算を行うことができる。ポンプが運搬または塗布目的のために利用される場合、液体は、ポンプ圧送圧力の結果として吸収性骨材に付与される。液体またはその一部は完全に揮発しない水およびケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウム材料を含有し、残りの非揮発材料は、材料の比重／単位重量を増加させ、比重の増加により単位重量を減少させる形で補償されなければならない。増加した比重を補償する方法は吸収性骨材を釣り合わせること、より低い吸収性骨材濃度を増加させること、または空気混入または制御された低強度材料添加物、例えば、Ｆｒｉｔｚ、ＢＡＳＦ、Ｗ．ＲＧｒａｃｅ、Ｅｕｃｌｉｄ、またはＳＩＫＡ（ＣＬＭ）によって供給されるものなどの空気細孔機構を、試行バッチ試験によって決定される濃度で導入することを含む。
ある場合には、単位重量および体積変化取り組みが特別に問題となる場合、タンパク質を添加することができる。このようなタンパク質には、混合物中の水酸化物およびケイ酸塩と弱い共有結合を形成することができる合成タンパク質材料が含まれる。これらの共有結合は、水を保持し得る水酸化物およびケイ酸塩のイオン濃度を変化させる。この作用により、添加されたタンパク質性材料は混合物が養生プロセス中に一貫した体積を維持し、ケイ酸塩の粘着性（sticky）／粘着性（tacky）特性を減少させるのを助けると考えられる。タンパク質の濃度は、全成分の質量の約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）の間で変動し得る。
粘着性低減剤として本発明において有用なタンパク質成分は、アミノ酸残基の１以上の長鎖を含む、大きな生体分子、または高分子を含む。好ましいタンパク質は、カゼインならびにそのナトリウム塩およびカリウム塩に基づく。一般に米国特許番号第６１９，０４０号明細書及び第１，５３７，９３９号明細書を参照されたい。その内容は参照により本明細書に組み込まれる。タンパク質は約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５％（ｗｔ／ｗｔ）の範囲の濃度でセメント質材料の一部として添加されるが、但し、タンパク質は混合物ケイ酸塩と生成した水酸化物との間に共有結合を生成する最小濃度で提供され、混合物の粘着性（sticky）／粘着性（tacky）特性を一時的に除去し、混合物の体積変化を減少させる。
全ての成分が組み合わされる場合、材料は、約１０秒〜４分の範囲内の時間、混合されるべきである。３０〜６０秒の範囲内の混合時間は、従来のスプレー装置で使用される最も一般的な粘度にとって十分であることが多い。本発明で使用される混合物成分は、プロジェクト仕様によって必要とされる湿潤および乾燥平衡混合物密度を達成するために変化および釣りあわされ、約１５ｐｃｆ〜９０ｐｃｆ（２４０〜１４４２ｋｇ／立方メートル）、好ましくは１５〜５０ｐｃｆ（２４０〜８０１ｋｇ／立方メートル）の乾燥平衡密度および約１００〜５，０００ｐｓｉ（１．４〜３４．４ＭＰａ）、好ましくは２００〜３０００ｐｓｉ（１．４〜２０．７ＭＰａ）で変化する圧縮強度の範囲である。混合物成分は好ましくは変化して、プラスチック、乾燥、または自己収縮亀裂が生じないことを確実にし、さらに、可変ポンプタイプやポンプ圧送高低差に適応する。
華氏２，０００度（ＡＮＳＩ／ＵＬ２６３（ＡＳＴＭ Ｅｌ １９）手順で規定されるＵＬ熱曲線）（１０９３℃）で、４時間を超えて、気候変動性、水、酸、硫酸塩、塩化物、および熱曝露に抵抗性を有する場所に、こて塗布または空気注入（例えば、保護される建築構造物の少なくとも一部に噴霧）される骨材、空隙、およびセメント質材料を生成するためには、乾燥材料を組み合わせ、水を加え、混合を可能な限り長い期間、しかし好ましくは連続混合およびポンプ圧送装置の場合は最低１０秒〜約５分、好ましくは３０〜１２０秒、非連続的バッチ装置を使用する場合は３０秒〜４分間、好ましくは最低６０秒〜約３分間進行させるべきである。
打設後、任意の好都合な周囲環境での養生は特定の強度が達成されるまで起こり得るか、または養生は材料の周囲の温度を約９５°Ｆ（３５℃）から約１８０°Ｆ（８２℃）まで上昇させることによって促進され得る。電気養生は電圧およびアンペア数を適切な値に調整し、所望の強度が達成されるまでコンクリートを通る電流をパルス化することによって起こり得る。
以下の表は、本発明による種々の配合物に使用される種々の成分の適用可能な範囲（ｗｔ％）を記載する。
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実施例１〜１２
本発明による混合物を調製し、ＡＮＳＩ／ＵＬ１７０９またはＡＮＳＩ／ＵＬ２６３（ＡＳＴＭ Ｅｌ １９）手順によって定義される２０００°Ｆへの曝露から、強度、平衡密度、付着強度、および処理基板、例えば特に注記しない限り０．２５インチ鋼をブロックする能力について試験した。養生は、所定の温度および５０％湿度で行った。温度は、露出していない熱電対で測定した。結果を以下の表に示す。
実施例１ − ５０ｐｃｆ目標密度
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実施例２ − ５０ｐｃｆ目標密度
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実施例３ − ５０ｐｃｆ目標密度
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実施例４ − ５０ｐｃｆ目標密度
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上記に報告された配合物は重大な収縮が低いかまたは全くなく、保護された基材に対して優れた耐火性を提供し、処理された建物の建築家の設計仕様に適合するように一貫した平衡密度を提供する配合物を反映する。試験されたコーティングは、燃焼している建物から居住者が逃れるための時間を提供し、それは約１時間から３時間を超える時間である。これらの利点の全ては、石炭燃焼および金属加工からの廃粒子を有利に使用すると同時に、ポルトランドセメントの使用およびポルトランドセメント生産に関連する温室効果ガスのその付随する発生を回避することによって製品の二酸化炭素排出量を低減するジオポリマーコーティングから生じる。
本明細書において言及される全ての特許および刊行物は、本発明が関係する当業者のレベルを示す。全ての特許および刊行物は、個々の刊行物が参照により組み込まれるように具体的かつ個々に示されたのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明のある形態が例示されているが、本明細書で説明し図示した特定の形態または構成に限定されるものではないことを理解されたい。本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができ、本発明は本明細書および本明細書に含まれる任意の図面／図に示され、説明されるものに限定されると考えられるべきではないことは当業者には明らかであろう。
当業者は、本発明が目的を実行し、言及された目的および利点、ならびにそこに固有のものを得るように十分に適合されていることを容易に理解するのであろう。本明細書に記載される実施形態、方法、手順、および技法は現在のところ、好ましい実施形態を代表するものであり、例示的であることが意図され、範囲に対する限定として意図されない。本発明の精神内に包含され、添付の特許請求の範囲によって定義される変更および他の使用が、当業者には想起されるであろう。本発明は特定の好ましい実施形態との関連において説明してきたが、請求項に記載した本発明はそのような特定の実施形態に限定されない。実際、当業者に明らかな、本発明を実施するための記載された様式の種々の改変は、以下の特許請求の範囲内にあることが意図される。

Claims (7)

  1. ポルトランドセメントを含有せず、塗布時にスプレー可能または塗りつけ可能に構成されており、１立方メートル当たり約２４０，４００，６４１，及び８０１キログラムからなる群から一つの所定の平衡密度および１．４〜２０．７Ｍｐａの範囲内の圧縮強度を示す耐火性ジオポリマーコーティングであって、前記コーティングは成分からなり、該成分は：
    １５〜５０ｗｔ％の、１．０未満の嵩比重および約０．０２５ｍｍ〜約１２．５ｍｍの範囲の直径を有する少なくとも１種の軽量骨材；
    ５〜６０ｗｔ％の少なくとも１種のアルカリ活性化セメント質材料；
    ２〜１５ｗｔ％の液体アルカリ金属水酸化物以外の前記アルカリ活性化セメント質材料のための少なくとも１種の活性化剤；
    １〜１５ｗｔ％の少なくとも１種の凝結時間遅延剤；
    ０．０１〜５ｗｔ％のタンパク質または合成タンパク質材料の群から少なくとも１種；
    ０．０１〜５ｗｔ％の少なくとも１種の耐アルカリ性繊維；
    養生時に前記耐火性ジオポリマーコーティングにおける収縮を制御するのに十分な量の、０．０００１〜２ｗｔ％の酸化マグネシウム；および
    水、
    からなる、耐火性ジオポリマーコーティング。
  2. 請求項１に記載の耐火性ジオポリマーコーティングであって、前記成分は以下からなる群の一つから選択される、ジオポリマーコーティング：
    ｂ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜１８
    ６ｍｍマイクロファイバー ０．２〜０．５
    水酸化カルシウム １〜７
    フライアッシュ １１〜１６
    ヒュームドシリカ ０．１５〜０．２５
    ＧＧＢＦＳ ８〜１４
    酸化マグネシウム ０．０２〜０．１
    パーライト ２〜７
    タンパク質 ０．０９〜０．２
    メタケイ酸ナトリウム ２〜７
    四ホウ酸ナトリウム １〜３
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ３８〜４８
    ｈ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト ３〜１５
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０〜５
    発泡ポリスチレン ０．１〜３
    フライアッシュ ５〜５０
    フュームドシリカ ０〜５
    ＧＧＢＦＳ ５〜５０
    酸化マグネシウム ０．０２〜０．５
    パーライト １〜２０
    タンパク質 ０．０１〜５
    メタケイ酸ナトリウム ３〜１５
    四ホウ酸ナトリウム １〜７
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．５
    水 ２０〜６０
    ｉ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト ３〜１５
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．０１〜５
    発泡ポリスチレン ０．１〜３
    フライアッシュ ５〜５０
    ヒュームドシリカ ０．０１〜５
    ＧＧＢＦＳ ５〜５０
    酸化マグネシウム ０．０２〜０．５
    パーライト １〜２０
    タンパク質 ０．０１〜５
    メタケイ酸ナトリウム ３〜１５
    四ホウ酸ナトリウム １〜７
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．５
    水 ２０〜６０。
  3. 請求項１に記載の耐火性ジオポリマーコーティングであって、前記成分は以下からなる群から選択される一つから選択される、ジオポリマーコーティング：
    ｊ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜２５
    玄武岩マイクロファイバー ０．１〜０．７
    発泡ポリスチレン（ＥＰＳ） ０．２〜０．９
    フライアッシュ １０〜２５
    ヒュームドシリカ ０．１４〜０．２３
    ＧＧＢＦＳ １０〜２０
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．１
    タンパク質 ０．０９〜０．１６
    メタケイ酸ナトリウム ３〜８
    テトラホウ酸ナトリウム １〜５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ３８〜４８
    ｋ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜２０
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．３〜１．２
    クラスＦフライアッシュ １０〜２５
    ヒュームドシリカ ０．１〜０．２５
    ＧＧＢＦＳ ７〜１５
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    パーライト ０．３〜１ｍｍ ２〜１０
    タンパク質 ０．０９〜０．２
    メタケイ酸ナトリウム ３〜１０
    四ホウ酸ナトリウム １〜４
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０６〜０．１
    水 ３５〜５０
    ｌ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜１５
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．３５〜０．４５
    発泡ポリスチレン ２〜４
    フライアッシュ １７〜２４
    ヒュームドシリカ ０．１５〜０．２５
    ＧＧＢＦＳ １２〜２０
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    タンパク質 ０．１３〜０．１８
    メタケイ酸ナトリウム ４〜７
    四ホウ酸ナトリウム ２〜５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ３０〜４０
    ｍ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト ８〜１８
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．２〜０．８
    クラスＦフライアッシュ １５〜３０
    ヒュームドシリカ ０．１〜０．８
    ＧＧＢＦＳ ５〜２０
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    タンパク質 ０．０８〜０．２５
    メタケイ酸ナトリウム ４〜８
    四ホウ酸ナトリウム １．５〜４
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０６〜０．１
    水 ３０〜５０
    ｎ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜１５
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．３〜０．５
    水酸化カルシウム １〜３
    フライアッシュ １５〜２２
    ヒュームドシリカ ０．１５〜０．２５
    ＧＧＢＦＳ １０〜１６
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    タンパク質 ０．１２〜０．１８
    メタケイ酸ナトリウム ４〜７
    テトラホウ酸ナトリウム １〜５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ３８〜４８
    ｏ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト ４〜８
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．３〜１
    クラスＦフライアッシュ ２０〜３０
    発泡ポリスチレン １〜２．５
    ヒュームドシリカ ０．０１〜１
    ＧＧＢＦＳ １０〜２５
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．１
    パーライト ｌ〜２ｍｍ ５〜６
    タンパク質 ０．０１〜０．５
    メタケイ酸ナトリウム ５〜１０
    四ホウ酸ナトリウム ２〜５．５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ２０〜４０
    ｐ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト ４〜８
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．０３〜０．２５
    発泡ポリスチレン １〜３
    フライアッシュ ２２〜３０
    ヒュームドシリカ ０．２〜０．３
    ＧＧＢＦＳ １５〜２３
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    パーライト ３〜８
    タンパク質 ０．０９〜０．２２
    メタケイ酸ナトリウム ４〜８
    四ホウ酸ナトリウム ２〜５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ２２〜３５
    ｑ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜１５
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．２〜０．５
    ヒュームドシリカ ０．１５〜０．２５
    ＧＧＢＦＳ ３５〜４４
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    タンパク質 ０．０９〜０．２
    メタケイ酸ナトリウム ４〜８
    四ホウ酸ナトリウム ２〜５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ３８〜４５
    ｒ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜１５
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．２〜０．５
    水酸化カルシウム １〜５
    フライアッシュ ３２〜４５
    ヒュームドシリカ ０．１５〜０．２５
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    タンパク質 ０．０９〜０．２
    メタケイ酸ナトリウム ４〜８
    四ホウ酸ナトリウム ２〜５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ３３〜４５
    ｓ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト １０〜１５
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．２〜０．５
    水酸化カルシウム １〜３
    メタケイ酸ナトリウム五水和物 ４〜７
    フライアッシュ １５〜２２
    ＧＧＢＦＳ １０〜１６
    ヒュームドシリカ ０．１５〜０．２５
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    タンパク質 ０．０９〜０．２
    メタケイ酸ナトリウム ４〜７
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ３８〜４８
    ｔ． 成分 Ｗｔ％
    バーミキュライト ６〜１０
    ６ｍｍガラスマイクロファイバー ０．０３〜０．２５
    発泡ポリスチレン １〜３
    フライアッシュ ２２〜３０
    ヒュームドシリカ ０．２〜０．３
    ＧＧＢＦＳ １５〜２３
    酸化マグネシウム ０．０４〜０．０８
    パーライト ５〜１０
    タンパク質 ０．０９〜０．２２
    メタケイ酸ナトリウム ４〜９
    四ホウ酸ナトリウム ２〜５
    スルホン化ホルムアルデヒド ０．０５〜０．１
    水 ２２〜３５。
  4. 密度制御された低温融解コンクリートセメント質スプレー塗布耐火配合物であって：
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約３０％（ｗｔ／ｗｔ）の１ｍｍ〜２ｍｍ発泡ガラス；
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約２０％（ｗｔ／ｗｔ）のセノスフェア；
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約４５％（ｗｔ／ｗｔ）の、高炉スラグ微粉末およびクラスＦフライアッシュを含む少なくとも１種の部材；
    約３％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１５％（ｗｔ／ｗｔ）の、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、ナトリウム五水和物およびカリウム五水和物からなる群から選択される少なくとも１種；
    約０．３％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１０．０％（ｗｔ／ｗｔ）の６ｍｍガラスマイクロファイバー；
    約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）のタンパク質；および
    約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約３０％（ｗｔ）の水
    からなる耐火配合物。
  5. 密度制御された低温融解コンクリートセメント質スプレー塗布耐火配合物であって：
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約３０％（ｗｔ／ｗｔ）の１ｍｍ〜２ｍｍパーライト；
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約２０％（ｗｔ／ｗｔ）のセノスフェア；
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約６０％（ｗｔ／ｗｔ）の高炉スラグ微粉末；
    約３％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１５％（ｗｔ／ｗｔ）の、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、ナトリウム五水和物およびカリウム五水和物の群から選択される少なくとも１種；
    約０．４％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１０．０％（ｗｔ／ｗｔ）の６ｍｍガラスマイクロファイバー；
    約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）のタンパク質；および
    約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約３０％（ｗｔ／ｗｔ）の水
    とからなる耐火配合物。
  6. 密度制御された低温融解コンクリートセメント質スプレー塗布耐火配合物であって：
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約３０％（ｗｔ／ｗｔ）の１ｍｍ〜２ｍｍパーライト；
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約２０％（ｗｔ／ｗｔ）水酸化カルシウム；
    約５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約６０％（ｗｔ／ｗｔ）のクラスＦフライアッシュ
    約３％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１５％（ｗｔ／ｗｔ）の、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、ナトリウム五水和物よびカリウム五水和物からなる群から選択される少なくとも１種；
    約０．０１％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１０．０％（ｗｔ／ｗｔ）の６ｍｍガラスマイクロファイバー；
    約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）のタンパク質；および
    約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約３０％（ｗｔ／ｗｔ）の水
    とからなる耐火配合物。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の組成物を建物の少なくとも一部に塗布することを含む方法によって当該建物を火災から保護する方法。
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