JPH02164749A - Special cement - Google Patents

Special cement

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JPH02164749A
JPH02164749A JP31859088A JP31859088A JPH02164749A JP H02164749 A JPH02164749 A JP H02164749A JP 31859088 A JP31859088 A JP 31859088A JP 31859088 A JP31859088 A JP 31859088A JP H02164749 A JPH02164749 A JP H02164749A
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sio2
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大濱 嘉彦
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Kunio Hisamatsu
久松 國男
Takashi Fukuzawa
隆 福澤
Kosuke Takeuchi
宏介 竹内
Tatsushi Tabata
田畑 達志
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates

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Abstract

PURPOSE:To improve the thermal stability and thermal shock resistance of special cement by specifying the components such as CaO, SiO2, Al2O3 and F and the fineness of powder and by incorporating a prescribed hydraulic component and a prescribed stable mineral. CONSTITUTION:This special cement has a compsn. consisting of, by weight, 40-65% CaO, 10-32% SiO2, 7-24% Al2O3, 1.5-12% F and <=15% other components and 2,000-5,000cm<2>/g fineness of powder measured by the Blaine method, satisfies (CaO+MgO+1/3Al2O3)/(SiO2+F+2/3Al2O3)=1.2-2.8, CaO/SiO2=1.5-4.8 and Al2O3/ SiO2=0.25-2.2 and contains 11CaO.7Al2O3.CaF2 and/or beta-2CaO.SiO2 as a hydraulic component and one or more among 3CaO.2SiO2.CaF2, 2CaO.Al2O3.SiO2 and CaF2 as stable minerals recognized by a powder X-ray diffraction method.

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野] 本発明は熱的安定性の優れた特殊セメントに関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a special cement with excellent thermal stability.

[従来の技術] 従来より、鉄鋼スラグが潜在水硬性のあるところからセ
メントへの有効利用が図られていることは周知であり、
代表的なものには高炉スラグを用いたセメントがある。
[Prior art] It is well known that steel slag has been effectively used in cement due to its latent hydraulic properties.
A typical example is cement using blast furnace slag.

他方、製鋼スラグの利用も知られており、特定組成のス
ラグのセメントが提案されている(特公昭57−342
27号公報)。
On the other hand, the use of steelmaking slag is also known, and slag cement with a specific composition has been proposed (Japanese Patent Publication No. 57-342
Publication No. 27).

また、特開昭57−129849号公報には、7−2C
aO・5iOz及び3Ca04SiOz・CaF2の1
種または2種とIZCao・7^1203とCaF 2
の固溶体との特定な割合の製鋼電気炉還元期スラグと石
膏との配合物よりなるセメントが開示されている。
In addition, 7-2C
1 of aO・5iOz and 3Ca04SiOz・CaF2
Seed or two and IZCao・7^1203 and CaF 2
A cement is disclosed comprising a blend of steelmaking electric furnace reduction stage slag and gypsum in a specific proportion with a solid solution of gypsum.

また、製鋼スラグに石膏及び消石灰を配合したセメント
の提案もあるく特公昭51−44536号公報)。
There is also a proposal for a cement made by blending gypsum and slaked lime with steelmaking slag (Japanese Patent Publication No. 44536/1983).

更に、特開昭63−166739号公報には少量のアル
カリ及び硼素成分を有する製鋼スラグ粉末をセメントと
することが開示されている。
Further, JP-A-63-166739 discloses the use of steelmaking slag powder containing a small amount of alkali and boron components as cement.

[発明が解決しようとする課題] 鉄鋼スラグを主剤とするセメントは、高炉スラグのよう
な大量且つ安定したスラグ組成であれば、再現性の点か
らみて実際上問題となることはないが、電気炉製置スラ
グにあっては、スラグ組成が常に微妙に変化すると共に
冷却速度や雰囲気も異なってくるので、セメントへの利
用に際し、その再現性を求めることは非常に問題がある
[Problem to be solved by the invention] Cement based on steel slag does not pose a practical problem in terms of reproducibility if the slag composition is large and stable, such as blast furnace slag. In the case of furnace slag, the slag composition always changes slightly, and the cooling rate and atmosphere also vary, so it is very problematic to seek reproducibility when using it for cement.

前述の特開昭63−166739号公報は、本発明者ら
の開発に係る製鋼スラグセメントで、通常のセメントと
異なり、熱安定性のある特異なセメントとして本発明者
らが開発したものであるが、工業的に利用するにはバラ
ツキが大きく、信頼性に欠ける。
The above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No. 166739/1986 is a steelmaking slag cement developed by the present inventors, which was developed by the present inventors as a unique cement that has thermal stability, unlike ordinary cement. However, there are large variations and lack of reliability for industrial use.

これは、スラグの性質上、スラグ組成が不可避的に変化
すると同時に耐熱性のあるセメントとして必要な組成の
解析がなされていないところに問題がある。
This is problematic because the slag composition inevitably changes due to the nature of slag, and at the same time, the composition required for heat-resistant cement has not been analyzed.

本発明者らは、上記の問題点に鑑み、スラグ組成の解明
と同時にスラグとは別に完全合成により熱安定性のある
セメントを開発すべく、多角的に数多くの実験をもとに
組成の解明を行なった結果、工業的に有利に利用できる
特殊セメントの開発に成功した。
In view of the above problems, the present inventors have elucidated the composition of slag based on numerous experiments from various angles in order to develop a thermally stable cement by complete synthesis separately from slag. As a result, we succeeded in developing a special cement that can be used advantageously industrially.

[課題を解決するための手段] 即ち、本発明の目的として提供しようとする特殊セメン
トは下記特性: ■化学組成はCa0=40.0〜65.0重量%、S 
i O2= 10 、0〜32 、0重量%、A&、0
3=7.0〜24.0重量%、F=1.5〜12.0重
量%及びその他の成分が15重量%以下の範囲内にある
こと; ■■の化学組成は次の組成式(重量比)(A)、(B)
及び(C)を満足すること; ■粉末X線回折法により求められる鉱物組成として11
Ca04^1z(1+’caF2及び7丈たはβ−2C
aO・SiO2の主要水硬性成分と3Ca04SiO,
・CaF2.2CaO・^120.・5iOz及びCa
F2から選ばれた少なくとも1種または2種以上の安定
鉱物を有すること;且つ■粉末度がブレーン比表面積測
定法で2000〜5000c m 2/ gの範囲にあ
ること、を有する溶融冷却後の粉砕物であることを特徴
とする。
[Means for Solving the Problems] That is, the special cement to be provided as an object of the present invention has the following properties: ■Chemical composition is Ca0 = 40.0 to 65.0% by weight, S
i O2 = 10, 0-32, 0% by weight, A&, 0
3 = 7.0 to 24.0% by weight, F = 1.5 to 12.0% by weight, and other components within the range of 15% by weight or less; The chemical composition of ■■ is the following compositional formula ( Weight ratio) (A), (B)
and (C) must be satisfied; ■ Mineral composition determined by powder X-ray diffraction method: 11
Ca04^1z (1+'caF2 and 7 length or β-2C
The main hydraulic components of aO・SiO2 and 3Ca04SiO,
・CaF2.2CaO・^120.・5iOz and Ca
Grinding after melting and cooling, which has at least one or more stable minerals selected from F2; and (2) has a fineness in the range of 2000 to 5000 cm 2 / g by Blaine specific surface area measurement method. Characterized by being a thing.

以下、本発明の特殊セメントを更に説明する。The special cement of the present invention will be further explained below.

本発明に係る特殊セメントは上記4つの物理化学特性を
有する溶融冷却後の粉砕物であるが、この特性を有する
ものであれば、例えば製鋼還元期スラグであっても、所
望の原料を配合して溶融冷却して製造される合成品であ
ってもよい6品質管理上は後者の方が有利であるが、所
定の品質が得られれば前者の方が経済的に有利である。
The special cement according to the present invention is a pulverized product after melting and cooling that has the above four physicochemical properties, but as long as it has these properties, even if it is steelmaking reduction stage slag, it can be blended with desired raw materials. Although the latter is more advantageous in terms of quality control, the former is economically advantageous if a predetermined quality can be obtained.

本発明に係る特殊セメントは前記の通りの化学組成をも
つものであるが、特に好ましくはCa0=42〜60重
量%、S io 2= 10〜30重量%、Al2O,
= 10〜22重量%、F=4〜12重旦%及びその他
の成分が15重量%以下である。
The special cement according to the present invention has the chemical composition as described above, but particularly preferably Ca0 = 42 to 60% by weight, Sio2 = 10 to 30% by weight, Al2O,
= 10 to 22% by weight, F = 4 to 12% by weight, and other components are 15% by weight or less.

なお、その他の成分としては原料系及び溶融炉耐火物の
浸蝕からの混入あるいは耐火物の浸蝕を保護するために
意図的に混入することがある不可避的成分と任意に添加
することができる成分があリ、不可避的成分としては例
えばMgO成分やFe2O。
Other components include unavoidable components that may be mixed in from corrosion of the raw material system and melting furnace refractories or intentionally mixed in to protect refractories from corrosion, and components that can be added arbitrarily. For example, unavoidable components include MgO component and Fe2O.

成分が挙げられる。Ingredients include.

また、その他の成分の中に硼素、リン、バナジウム、ナ
トリウム、カリウム、バリウムまたはストロンチウム等
の1種または2種以上の含有成分を酸化物として多くと
も5重量%まで含むことができる。
Further, among the other components, one or more components such as boron, phosphorus, vanadium, sodium, potassium, barium, or strontium can be contained in an amount of at most 5% by weight as an oxide.

これらは水硬性鉱物として2CaO・Sin、が存在す
る場合には、γ型から準安定なβ型に改質させるために
主として必要なものであって、11Ca0・7Δ120
.・CaFzのみを水硬性鉱物とするときは必ずしも必
要な成分ではない、尤も、多くの場合、これらの成分の
適量の含有は好ましいことであり、特に硼素成分は好ま
しく 、 B2O3として多くとも5重量%まで、通常
0.2〜3重量%の範囲で含むことが好ましい。
These are mainly necessary for modifying the γ type to the metastable β type when 2CaO・Sin is present as a hydraulic mineral, and 11Ca0・7Δ120
.. - When using only CaFz as a hydraulic mineral, it is not necessarily a necessary component, although in many cases it is preferable to contain appropriate amounts of these components, and the boron component is particularly preferred, with a content of at most 5% by weight as B2O3. It is preferable that the content is usually in the range of 0.2 to 3% by weight.

また、係る化学組成は前記組成式(A)、(B)及び(
C)を満足することを必要条件としている6組成式(A
)及び(B)はいわゆる塩基度式であり、組成式(C)
は特殊セメントとして許容できる範囲を規定したもので
あって、いずれも前記化学組成と共に数多くの実験によ
り設定された必要条件である。
In addition, the chemical compositions are the above-mentioned compositional formulas (A), (B) and (
6 compositional formulas (A) with the necessary condition of satisfying C)
) and (B) are the so-called basicity formulas, and the composition formula (C)
This defines the permissible range for special cement, and all of them are necessary conditions established through numerous experiments along with the chemical composition.

係る範囲外においては、水硬性及び/または熱安定性が
不充分で、実用性あろ水硬強度と1000℃前後までの
耐熱性とを同時に具備する特殊セメントを再現性よく得
ることはできない。
Outside this range, the hydraulic properties and/or thermal stability will be insufficient, and it will not be possible to reproducibly obtain a special cement that simultaneously has hydraulic strength and heat resistance up to around 1000°C, which is impractical.

更に、本発明に係る特殊セメントは前記■で示した水硬
性結晶相たる水硬性鉱物と非水硬性結晶相たる安定鉱物
とを有する結晶粒子粉末であることが十分条件となって
いる。
Furthermore, it is sufficient that the special cement according to the present invention is a crystal grain powder having a hydraulic mineral as a hydraulic crystalline phase and a stable mineral as a non-hydraulic crystalline phase as shown in (1) above.

従って、前記■及び■の組成を有する結晶質は後述の原
料溶融物を冷却することによりなされ、その冷却条件に
よっては非晶質を含む混晶物であってもよいが、好まし
くは結晶質のみの方がよい。
Therefore, the crystalline material having the compositions (1) and (2) above can be obtained by cooling the raw material melt described below, and depending on the cooling conditions, it may be a mixed crystalline material including an amorphous material, but preferably only the crystalline material. is better.

係る結晶粒子粉末において、水硬性鉱物成分の含有割合
としては、許容できる化学組成の範囲内で異なるけれど
も5〜90重量%、好ましくは10〜75重量%の範囲
内にある。
In such crystal grain powder, the content of the hydraulic mineral component is within the range of 5 to 90% by weight, preferably 10 to 75% by weight, although it varies within the range of acceptable chemical composition.

この理由は、水硬性鉱物成分が約5重量%未満では実用
性のある水硬強度が得られず、他方、約90重量%を超
える場合にはセメント硬化成形物を加熱した際に割れ(
クラック)や歪み(そり)が生ずると共に収縮率が大き
くなって強度劣化するなどの現象があって熱安定性がな
くなるからである。
The reason for this is that if the hydraulic mineral component is less than about 5% by weight, practical hydraulic strength cannot be obtained, whereas if it exceeds about 90% by weight, the cement-cured molded product will crack when heated.
This is because thermal stability is lost due to phenomena such as cracking) and distortion (warping), as well as an increase in shrinkage rate and deterioration of strength.

また、上記結晶性粒子粉末において、11CaO・7^
120. ’C*F2及びβ−2CaO−SiO□の2
つの水硬性鉱物の含有割合は特に限定されるものではな
い。
In addition, in the above crystalline particle powder, 11CaO・7^
120. 'C*F2 and β-2CaO-SiO□2
The content ratio of the two hydraulic minerals is not particularly limited.

なお、水硬性鉱物が少ない結晶粒子粉末にあっては、特
に、11Ca0・7^l、O,・CaFzが少ない場合
には、石膏をSO5換算で全重量当たり5重量%を限度
として必要に応じ添加配合することが望ましい、尤も、
石膏の配合量を多くすることは成形体の加熱時にエトリ
ンガイトの脱水、容積変化や組織の弱体を招来して熱安
定性を損なうから上記のようにその配合量は5重量%が
限度である。
In addition, in the case of crystal grain powder with a small amount of hydraulic minerals, especially when 11Ca0.7^l, O, .CaFz is small, gypsum may be added as necessary up to 5% by weight based on the total weight in terms of SO5. It is desirable to add and blend, but
If the amount of gypsum added is too large, it will lead to dehydration of ettringite, change in volume, and weakening of the structure during heating of the molded body, impairing thermal stability, so as mentioned above, the amount added is limited to 5% by weight.

石膏としては、無水、半水及び三水の石膏あるいはこれ
らの中間物や混合物であってもよく、また、その生成履
歴は特に問わないが、好ましくは無水または半水の石膏
が適当である。
The gypsum may be anhydrous, hemihydrous, or trihydric gypsum, or intermediates or mixtures thereof, and its production history is not particularly limited, but anhydrous or semiaqueous gypsum is preferably suitable.

次に、本発明において、安定鉱物というのは水硬反応に
実質的に無関係の結晶相成分のことであって、3Ca0
4SiOz ・CaFz、2CaO・^ff120.’
5iOi及びCaF。
Next, in the present invention, stable minerals refer to crystalline phase components that are substantially unrelated to hydraulic reactions, and are 3Ca0
4SiOz・CaFz, 2CaO・^ff120. '
5iOi and CaF.

から選ばれた少なくとも1種または2種以上の結晶相を
いい、CaF2は存在することが好ましい。
CaF2 is preferably present.

更に、MtrO成分が不可避的に含まれている場合にあ
っては、上記に加えて、更に3CaO・Hgo・2Si
O2,5CaO・Mg0・3Si02.2CaO−Mg
O・5iOz及びMgO−^1205等の二成分系また
は三成分系のマグネシウム系結晶相の一種または二種以
上が含まれる。
Furthermore, if an MtrO component is unavoidably included, in addition to the above, 3CaO・Hgo・2Si
O2,5CaO・Mg0・3Si02.2CaO-Mg
One or more types of binary or ternary magnesium-based crystal phases such as O.5iOz and MgO-^1205 are included.

これらの安定鉱物成分は本発明に係る特殊セメントにお
いて熱的安定性を付与するものであり、前述のように1
0〜95重量%の範囲で含有される。
These stable mineral components provide thermal stability to the special cement according to the present invention, and as described above, 1.
It is contained in a range of 0 to 95% by weight.

このように、係るセメントは溶融冷却後の粉末であって
、3CaO・SiO2の結晶相が認められない点で、従
来のポルトランドセメントとは全く異なるセメントであ
り、特徴の1つとなっている。
In this way, this cement is a powder that has been melted and cooled, and no crystalline phase of 3CaO.SiO2 is observed, which is a cement that is completely different from conventional Portland cement, and is one of its characteristics.

なお、本発明において、上記の鉱物組成及びその割合は
いずれも粉末X線回折測定法に基づいて同定されるもの
であり、且つ各組成の割合(R%)は次式 [式中、Hsは同定される各鉱物の第1ピークの高さ(
、、)、Hは目的鉱物の第1ピークの高さ(+am)を
表す]で表し、これを重量%で表示したものである。
In addition, in the present invention, the above mineral compositions and their proportions are all identified based on powder X-ray diffraction measurement method, and the proportion of each composition (R%) is determined by the following formula [where Hs is The height of the first peak of each mineral identified (
, , ), H represents the height (+am) of the first peak of the target mineral], which is expressed in weight %.

従って、例えば水硬性鉱物が5〜90重量%というのは [式中、Hssは各安定鉱物の第1ピークの高さ(am
)、H2は11CaO・7^N20)・CaFzの第1
ピークの高さ(lIIll)、H2はβ−2CaO・5
iOzの第1ピークの高さ(mm)を表す]で求めた値
を意味する。
Therefore, for example, 5 to 90% by weight of hydraulic minerals means [where Hss is the height of the first peak of each stable mineral (am
), H2 is the first of 11CaO・7^N20)・CaFz
Peak height (lIIll), H2 is β-2CaO・5
represents the height (mm) of the first peak of iOz].

更に、本発明に係るセメントはブレーン比表面積が20
00〜5000cm2/yの扮末度でなければならない
、この理由は約2000c+i2/g未満にあっては、
水硬反応が不充分で初期強度が得られないために実用性
を欠くためであり、一方、上限は粉砕の便宜から実際的
に設定されたものである。
Furthermore, the cement according to the present invention has a Blaine specific surface area of 20
00 to 5000cm2/y, the reason for this is that if it is less than about 2000c+i2/g,
This is because the hydraulic reaction is insufficient and initial strength cannot be obtained, making it impractical. On the other hand, the upper limit is set practically for convenience of pulverization.

本発明に係る特殊セメントは、例えば製鋼スラグを改質
して調製することも可能であるが、品質安定なものとし
て大量に生産する場合には、所望の原料を配合して合成
するのがよい。
The special cement according to the present invention can be prepared by modifying steelmaking slag, for example, but if it is to be produced in large quantities with stable quality, it is better to synthesize it by blending desired raw materials. .

即ち、CaO原料、5in2原料、A I 203原料
及びF原料を溶融物組成が前記の範囲になるように所望
の原料を配合し、加熱炉で溶融する。加熱炉としては、
電熱、アークまたは抵抗方式の電気炉もしくは燃焼方式
の如き平炉等が挙げられる。
That is, the CaO raw material, the 5in2 raw material, the A I 203 raw material, and the F raw material are blended with desired raw materials so that the melt composition falls within the above range, and then melted in a heating furnace. As a heating furnace,
Examples include electric heating, arc or resistance type electric furnaces, and combustion type open hearth furnaces.

なお、硼素等の含有成分は予め混合してもよいし、溶融
物に直接添加配合してもよい。
Note that components such as boron may be mixed in advance or may be directly added and blended into the melt.

溶融は約1300℃以上で行なわれ、完全溶融後、炉か
らタップして徐冷して結晶化させ、次いで粗砕及び微粉
砕する。この微粉砕に際し、必要に応じ石膏を所定量添
加配合することにより製品化することができる。
Melting is carried out at a temperature of about 1300° C. or higher, and after complete melting, the material is tapped from the furnace and slowly cooled to crystallize, followed by coarse and fine grinding. During this fine pulverization, if necessary, a predetermined amount of gypsum can be added and blended to produce a product.

なお、製品中の結晶相の成分や割合は主として原料調合
物の組成に依存するけれども、冷却条件によっても左右
されるから、使用目的に応じて適宜調製して所望の鉱物
組成のセメントを得ることができる。
Note that although the components and proportions of the crystalline phase in the product mainly depend on the composition of the raw material mixture, they are also affected by the cooling conditions, so they should be adjusted appropriately depending on the purpose of use to obtain cement with the desired mineral composition. Can be done.

本発明に係る特殊セメントの使用にあたっては、それ自
体の使用は勿論であるが、多くの場合活性シリカと併用
することによって、その特徴的な結合機能をより発揮す
ることができる。
When using the special cement according to the present invention, it is of course possible to use it by itself, but in many cases, it can be used in combination with activated silica to better exhibit its characteristic bonding function.

ここに活性シリカとは、セメント中のCaOなとの塩基
成分の中和反応を水の存在下及び加熱状態の下で生ぜし
める微細シリカをいい、例えばフェロシリコンダスト、
ヒユームドシリカ、シリカゾル及び活性白土等が挙げら
れるが、特に、フェロシリコンダストやヒユームドシリ
カの如き超微粉シリカが好適である。
Activated silica here refers to fine silica that causes a neutralization reaction of basic components with CaO in cement in the presence of water and under heated conditions, such as ferrosilicon dust,
Examples include fumed silica, silica sol, activated clay, etc., and ultrafine silica such as ferrosilicon dust and fumed silica are particularly suitable.

また、このセメントを結合剤として所望する形状または
大きさの無機質成形体を製造するにあたり、使用する骨
材は特に限定されるものではないが、耐火、耐熱性を有
するものを希望する場合には、特に熱履歴を受けたもの
、例えばシャモット、耐火レンガ屑、各種陶磁器層、各
種金属精錬の際の徐冷スラグまたは火成岩等が好ましい
In addition, when producing an inorganic molded body of a desired shape or size using this cement as a binder, the aggregate to be used is not particularly limited, but if one is desired to have fire resistance and heat resistance, In particular, materials that have undergone a thermal history, such as chamotte, refractory brick scraps, various ceramic layers, slowly cooled slags or igneous rocks from various metal smelting processes, are preferable.

[作 用] 本発明に係る特殊セメントは、前記のような特定な化学
組成をもつ溶融冷却後の粉砕物であって、11Ca04
^t20.’CaF2及び/またはβ−2CaO・Si
O2の水硬性鉱物成分と3Ca04SiO2・CaFz
、2CaO・^1203・5iOz及びCaF 2から
選ばれた少なくとも1種または2種以上の安定鉱物を結
晶相として有する。しかして、11CaO・7^e20
3・CaF 2は常温において水硬反応により、アルミ
ン酸カルシウム系水和物を生成し、初期強度を付与する
。また、β−2CaO・5iOzの大部分は未水和結晶
相として存在しているが、徐々に水和反応が進行し、長
期強度を増進する。
[Function] The special cement according to the present invention is a pulverized product after melting and cooling having the above-mentioned specific chemical composition, 11Ca04
^t20. 'CaF2 and/or β-2CaO・Si
Hydraulic mineral components of O2 and 3Ca04SiO2・CaFz
, 2CaO.^1203.5iOz, and CaF2. However, 11CaO・7^e20
3.CaF 2 generates a calcium aluminate hydrate through a hydraulic reaction at room temperature and imparts initial strength. Furthermore, although most of β-2CaO.5iOz exists as an unhydrated crystalline phase, the hydration reaction gradually progresses to improve long-term strength.

更に、このセメントを結合材として耐火、耐熱性無機質
成形体を得る目的で活性シリカを添加する場合には、そ
の量にも関係するが、11CaO・7^120゜・Ca
F2は前記と同様な水和反応により水硬する。
Furthermore, if activated silica is added for the purpose of obtaining a fire-resistant and heat-resistant inorganic molded body using this cement as a binder, 11CaO・7^120°・Ca
F2 is hydraulically hardened by the same hydration reaction as described above.

活性シリカの存在下でアルミン酸カルシウム系水和物は
加熱により2CaO・^i’20.・SiO2の如きC
aO−^1zO*  5102系鉱物に、β−2CaO
−SiO2は3CaO・2Si02 ・CaFzの如き
CaO−5ift−CaFz系鉱物へ変化し、熱的安定
性が付与される。
In the presence of activated silica, calcium aluminate hydrate is heated to form 2CaO.^i'20.・C like SiO2
aO-^1zO* 5102 minerals, β-2CaO
-SiO2 changes into a CaO-5ift-CaFz mineral such as 3CaO.2Si02.CaFz, which imparts thermal stability.

このように、本発明に係るセメントは水硬性と耐熱性と
を同時に具備する特異なセメントとして各種の骨材の結
合作用を発揮するものである。
As described above, the cement according to the present invention is a unique cement that has both hydraulic properties and heat resistance, and exhibits the binding effect of various aggregates.

[実 施 例] ての物性を測定したところ第1表及び第2表の結果が得
られた。
[Example] When the physical properties were measured, the results shown in Tables 1 and 2 were obtained.

生石灰、珪石、高炉滓、ホタル石、アルミナサンド及び
工業薬品を原料として調合した各種の混合物をそれぞれ
100KVA抵抗式電気炉を用いて溶融した後、硼珪酸
アルカリガラス粉(8203=31.8重量%)を溶融
物に対して1.5重量%添加した。
After melting various mixtures prepared using quicklime, silica stone, blast furnace slag, fluorite, alumina sand, and industrial chemicals as raw materials in a 100 KVA resistance electric furnace, borosilicate alkali glass powder (8203 = 31.8% by weight) ) was added in an amount of 1.5% by weight based on the melt.

次いで、この溶湯を耐火断熱レンガで内張すし且つ保温
蓋を有するカーボン製のスラグボットに出湯して一昼夜
徐冷した。
Next, this molten metal was poured into a carbon slugbot lined with fireproof insulating bricks and equipped with a heat-retaining lid, and slowly cooled overnight.

次いで、これらの徐冷塊をジヨウクラッシャーで粗砕し
た後、更にボールミルで微粉砕を行なって特殊セメント
を得た。この特殊セメントについ但月月1 a、成形体く供試体)の調製 各実施例で得られた特殊セメントを結合剤として、これ
に第3表に示すような配合割合にて骨材シャモット粉(
組成並びに粒度を以下の第4表に記載する)、シリカフ
ラワー[5iOz= 90重量%:日本重化学工業(株
)社製]、減水剤及び水からなる調合物をフロー値が約
2001となるようにASTM規格のボール容j151
のモルタル混線機で混練した。
Next, these slowly cooled lumps were coarsely crushed using a Joe crusher, and then further finely crushed using a ball mill to obtain special cement. Regarding this special cement, the special cement obtained in each example was used as a binder, and the aggregate chamotte powder (chamotte powder) was added to it in the proportions shown in Table 3.
The composition and particle size are listed in Table 4 below), silica flour [5iOz = 90% by weight, manufactured by Japan Heavy Chemical Industry Co., Ltd.], a water reducing agent, and water were prepared so that the flow value was approximately 2001. ASTM standard ball capacity J151
It was mixed with a mortar mixer.

次いで、160wo+X450+amX 10曽mの型
枠へ流し込み、振動成形し、20℃、80%RHの恒温
、恒温室内に18時間静置してから脱型した後、20℃
、50%RHの恒温、恒温室内に120時間、気乾養生
を行なった0次に、気乾養生後の各成形体をカッターで
切断し、160m+*X 40mmX10mm(厚さ)
の供試体を1サンプルにつき9個作成し、3個を1組と
した供試体を3組宛作成した。
Next, it was poured into a mold of 160 wo + X 450 + am
, 50% RH constant temperature, air-drying in a constant temperature room for 120 hours. Next, each molded body after air-drying was cut with a cutter to a size of 160m + * x 40mm x 10mm (thickness).
Nine specimens were made for each sample, and three sets of three specimens were made.

雇−ユ(−jl シャモットの組成及び粒度 す、供試体の養生条件 1試料3組の供試体のうち2組は150℃、5時間乾燥
し、予め850°Cに昇温しでいる電気炉に入れ、10
分間加熱する。1組の試料は取り出した後、自然放冷し
て物性測定用供試体とする。
Composition and particle size of chamotte, curing conditions for specimens 1 Out of 3 specimens, 2 specimens were dried at 150°C for 5 hours and heated in an electric furnace that had been heated to 850°C in advance. Put it in, 10
Heat for a minute. After taking out one set of samples, they are allowed to cool naturally and used as specimens for measuring physical properties.

他の1組の試料は取り出した後、直ちに20℃の水中へ
投入し、1時間浸漬後取り出して7日間気乾養生して測
定用供試体とする。
After the other set of samples was taken out, they were immediately put into water at 20°C, immersed for 1 hour, taken out, and air-dried for 7 days to be used as measurement specimens.

残りの1組は加熱処理することなく、そのまま測定用供
試体とする。
The remaining one set was used as a measurement specimen without being heat-treated.

C1供試体の評価方法 (1)「曲げ強度」はスパン100I、中央載荷、定変
位荷重=0.5mm/分にて測定する。数値は1試料1
組3個の供試体の平均値である。
Evaluation method for C1 specimen (1) "Bending strength" is measured at a span of 100I, center load, and constant displacement load = 0.5 mm/min. Values are for 1 sample 1
This is the average value of three sets of specimens.

(2)「収縮率」は同一供試体(16011RIX 4
0mmX]、0■厚さ)の長手方向寸法を気乾養生後と
、850°C急熱放冷後について、ノギスを用いて測定
し、寸法変化を気乾養生後の寸法を100として百分率
で表す、数値は前記(1)項と同様に1組3個の平均値
である。
(2) “Shrinkage rate” is for the same specimen (16011RIX 4
The longitudinal dimensions (0 mm The numerical values shown are the average values of one set of three, similar to the above-mentioned item (1).

(3)「反り」は加熱供試体について、型枠に接触した
平面を測定面とし、JIS^−5209r陶磁器質タイ
ル」に準じ、加熱による「でこ反り」「へこ反り」を測
定した。
(3) "Warpage" was determined by measuring "curvature" and "curvature" due to heating in accordance with JIS^-5209r Ceramic Tile, using the plane in contact with the mold as the measurement surface for the heated specimen.

なお、「でこ反り」については測定値に(+)の符号を
、「へこ反り」については(−)の符号を付した。
In addition, a (+) sign was attached to the measured value for "bumpy curvature", and a (-) sign was attached to the measured value for "dented curvature".

数値は前記(1)及び(2)項と同様に1組3個の平均
値である。
The numerical values are the average values of one set of three, similar to items (1) and (2) above.

(4)「割れ」は倍率16倍のルーペにより目視判定す
る。
(4) "Cracks" are determined visually using a loupe with a magnification of 16 times.

(5)虐待試験はオートクレーブにて180℃、3時間
加圧養生した後、供試体の変化を目視観察する。
(5) In the abuse test, changes in the specimen are visually observed after curing under pressure in an autoclave at 180°C for 3 hours.

d、評価の結果 前記で得られた各供試体の物性を測定したところ第5表
及び第6表の結果が得られた。
d. Results of evaluation When the physical properties of each specimen obtained above were measured, the results shown in Tables 5 and 6 were obtained.

以上の結果から判るように、気乾養生供試体は試験No
、10を除き、曲げ強度がいずれも70kgf/c輪2
以上を有している。
As can be seen from the above results, the air-dried cured specimen was the test No.
, except for 10, the bending strength is 70 kgf/c wheel 2
It has the following.

活性シリカを添加しない試験No、1.2及び3につい
ては加熱による強度の低下が認められるものの、水中に
投入後7日間気乾養生することにより強度はほぼ加熱前
の強度まで回復することが判る。
For test Nos. 1.2 and 3 in which activated silica was not added, a decrease in strength was observed due to heating, but it was found that by air-drying for 7 days after being placed in water, the strength recovered to almost the strength before heating. .

特に、活性シリカと併用することにおいて、850℃加
熱後の供試体については全て曲げ強度は気乾養生品を上
回っており、後永和気乾養生することにより更に強度が
増大する。
In particular, when used in combination with activated silica, the bending strength of all specimens heated to 850° C. exceeded that of the air-drying products, and the strength was further increased by air-drying.

しかも、常温から850℃という厳しい熱変化に対して
も割れは実質的に認められず、且つ収縮率も0.2%以
内で反りも極めて小さい。
Furthermore, even under severe thermal changes from room temperature to 850° C., virtually no cracking is observed, the shrinkage rate is within 0.2%, and warpage is extremely small.

実施例1〜7の各特殊セメントを100KVA抵抗式電
気炉で製造する際、硼珪酸アルカリガラスを添加しない
で実施例1と同様の方法で製造し。
Each of the special cements of Examples 1 to 7 was manufactured in a 100 KVA resistance electric furnace in the same manner as in Example 1 without adding borosilicate alkali glass.

出湯後、徐冷した。After getting out of the bath, it was slowly cooled down.

比較例1.2及び4の溶融物は徐冷すると完全に崩壊、
粉化し、比較例3のものは一部が崩壊したが、実施例8
.9及び10の溶融冷却物は崩壊粉化せず、塊状のまま
固化した。
The melts of Comparative Examples 1.2 and 4 completely collapsed when slowly cooled,
The product of Comparative Example 3 was partially collapsed, but the product of Example 8
.. The molten and cooled products of Nos. 9 and 10 did not disintegrate into powder, but solidified as a lump.

これらの各溶融冷却物を実施例1と同様に微粉砕して特
殊セメントを調製した。
Each of these molten and cooled materials was pulverized in the same manner as in Example 1 to prepare special cement.

この特殊セメントについて、物性を測定したところ、第
7表及び第8表の結果が得られた。
When the physical properties of this special cement were measured, the results shown in Tables 7 and 8 were obtained.

」y評」Lヒ五−1 第9表に示す配合割合の調合物を実施例1と回置な操作
条件にて3個1組の供試体を作成した。
"Y Review" L Hi-5-1 A set of three test specimens were prepared using the formulations having the proportions shown in Table 9 under the same operating conditions as in Example 1.

この供試体を実施例1と同様な操作条件で養生7た後、
物性の評価をしたところ、第10表及び第11表の結果
が得られた。
After curing this specimen under the same operating conditions as in Example 1,
When the physical properties were evaluated, the results shown in Tables 10 and 11 were obtained.

11〜14 実施例7で調製した特殊セメントにシリカフラワー及び
半水石膏を所定量配合したものを結合剤とする。
11-14 The special cement prepared in Example 7 was mixed with predetermined amounts of silica flour and gypsum hemihydrate as a binder.

この結合剤に第12表に示す配合割合で配合した調合物
を用いて供試体を作成し、その評価を行なったところ第
13表の結果が得られた。なお、供試体の作成及び評価
法の各操作条件は実施例1と全く同じである。
Test specimens were prepared using a formulation in which this binder was blended in the proportions shown in Table 12 and evaluated, and the results shown in Table 13 were obtained. Note that the operating conditions for preparing the specimen and the evaluation method were exactly the same as in Example 1.

[発明の効果] 本発明に係る特殊セメントは従来のポルトランドセメン
トとは異なり、著しい熱安定性と耐熱衝撃性を兼ね備え
た無機質結合剤であり、特に活性シリカと併用した場合
にそれらの性質がよく発揮される。
[Effect of the invention] Unlike conventional Portland cement, the special cement of the present invention is an inorganic binder that has both remarkable thermal stability and thermal shock resistance, and these properties are particularly good when used in combination with activated silica. Demonstrated.

特許出願人 日本化学工業株式会社Patent applicant Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、下記の特性 [1]化学組成はCaO=40.0〜65.0重量%、
SiO_2=10.0〜32.0重量%、Al_2O_
3=7.0〜24.0重量%、F=1.5〜12.0重
量%及びその他の成分が15重量%以下の範囲内にある
; [2][1]の化学組成は次の組成式(重量比)(A)
、(B)及び(C)を満足する; 1.2≦(CaO+MgO+1/3Al_2O_3)/
(SiO_2+F+2/3Al_2O_3)2.8(A
)1.5≦(CaO)/(SiO_2)≦4.8(B)
0.25≦(Al_2O_3)/(SiO_2)≦2.
2(C)[3]粉末X線回折法により求められる鉱物組
成として11CaO・7Al_2O_3・CaF_2及
び/またはβ−2CaO・SiO_2の水硬性成分と3
CaO・2SiO_2・CaF_2、2CaO・Al_
2O_3・SiO_2及びCaF_2から選ばれた少な
くとも1種または2種以上の安定鉱物を有する;且つ [4]粉末度がブレーン比表面積測定法で2000〜5
000cm^2/gの範囲にある; により特徴付けられる溶融冷却後の粉砕物よりなる特殊
セメント。 2、溶融冷却後の粉砕物のその他の成分が硼素成分をB
_2O_3として5重量%まで含有する請求項1記載の
特殊セメント。 3、溶融冷却後の粉砕物に対し、石膏をSO_3換算に
て多くとも5重量%含有する請求項1または2記載の特
殊セメント。
[Claims] 1. The following characteristics [1] Chemical composition: CaO = 40.0 to 65.0% by weight,
SiO_2=10.0-32.0% by weight, Al_2O_
3 = 7.0 to 24.0% by weight, F = 1.5 to 12.0% by weight, and other components are within the range of 15% by weight or less; [2] The chemical composition of [1] is as follows. Composition formula (weight ratio) (A)
, (B) and (C); 1.2≦(CaO+MgO+1/3Al_2O_3)/
(SiO_2+F+2/3Al_2O_3)2.8(A
)1.5≦(CaO)/(SiO_2)≦4.8(B)
0.25≦(Al_2O_3)/(SiO_2)≦2.
2(C)[3] Hydraulic components of 11CaO・7Al_2O_3・CaF_2 and/or β-2CaO・SiO_2 and 3 as mineral composition determined by powder X-ray diffraction method
CaO・2SiO_2・CaF_2, 2CaO・Al_
Contains at least one or two or more stable minerals selected from 2O_3・SiO_2 and CaF_2; and [4] Fineness is 2000 to 5 by Blaine specific surface area measurement method.
000 cm^2/g; A special cement consisting of a pulverized product after melting and cooling, characterized by: 2. Other components of the pulverized material after melting and cooling contain boron components.
The special cement according to claim 1, containing up to 5% by weight of _2O_3. 3. The special cement according to claim 1 or 2, which contains gypsum in an amount of at most 5% by weight, calculated as SO_3, based on the pulverized material after melting and cooling.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105347706A (en) * 2015-10-29 2016-02-24 河南理工大学 Autogenously-pulverizable low calcium cement, and making method of prefabricated products thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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