JPH02175638A

JPH02175638A - アルミナセメント及び低セメントキャスタブルバインダー

Info

Publication number: JPH02175638A
Application number: JP63327842A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sasagawa; 幸男笹川
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-06
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0768055B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、土木・建築及び耐火物分野に広く使用されて
いるアルミナセメントに関し、更に詳しくは、鉄鋼耐火
材として使用されている不定形キャスタブル、特に低セ
メントキャスタブル或いは高強度緻密質キャスタブルと
呼ばれる、アルミナセメント添加量の非常に少ない系に
用いられる低セメントキャスタブルバインダーに関する
。

〈従来の技術とその課題〉従来から、水硬性結合材としてしられているアルミナセ
メントは、ＣａＯＨＡＮｚ　０３を主体とし、その他に
１２ｃａｏ・７Ａ／！ｚＣｈ１．ｄ−Ａ６２ｏ３及び２
ＣａＯ−ＡＡ２ｏ３　・５ｉＯｚ等を少量含み、大部分
が結晶質から成るものであった（例えば特公昭５０−２
８０９０号公報）。

そして鉄鋼耐火材として使用される不定形キャスタブル
は、このアルミナセメントを結合材とし、電融アルミナ
、焼成アルミナ、溶融シリカ、ボーキサイト、シャモッ
ト、マグネシア及びムライト等の各種耐火骨材と、必要
に応じて、凝結調節剤を配合し、水を添加・混練するこ
とでアルミナセメントの水和硬化体を得るものであった
。上記、凝結調節剤としては、ホウ酸、リン酸及びケイ
フッ化物又はそれらの塩類等の無機物、酒石酸、クエン
酸及びグルコン酸又はそれらの塩類等の有機物、一般に
市販されている流動化剤、減水剤等があげられ、混線条
件や養生条件等の諸条件によって適量添加される（特公
昭５１−９７７０号公報、特開昭５９−５００８１号公
報及び特開昭５７１１８０５６号公報等）。また、これ
までの不定形キャスタブルには、アルミナセメントが１
０〜３０重量％程度使用され、作業性、可使時間、硬化
時間及び強度等の不定形キャスタブルの特性は、大部分
アルミナセメントに起因するものであった。

しかしながら、このようにアルミナセメント使用量の多
い不定形キャスタブルでは、アルミナセメント中のＣａ
Ｏと骨材中の５ｉｎ２　・Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏ等が反応
し易く、高温使用時に２ＣａＯ’Ａｌ１２０３　　・Ｓ
ｉＯ２（ゲーレナイト）、Ｃａ　Ｏ−Ａ　１２２０３　
２ＳｉＯ□　（アノーサイト）やフラツクス等の低融点
化合物を生じ、不定形キャスクプルの耐食性や耐火性が
低下するという課題があった。このため、鉄鋼耐火材の
高耐食性高耐火性指向に伴い、低融点化合物生成の原因
ともいえる、従来のアルミナセメントの使用量を著しく
減少させ、超微粉と解膠剤や分散材を使用することで可
能となった低水量施工ｍ織の緻密化により上記課題が解
決された低セメントキャスタブル或いは、高強度緻密質
キャスタブルが実用化され主流になりつつある。

しかしながら、著しくアルミナセメント使用量が少なく
、解膠剤や分散剤により、低水量で超微粉とセメント粒
子をマトリックス中に均一分散させた系では、アルミナ
セメントに要求される機能が従来のセメント量の多い系
とは異なっている。

特に、アルミナセメント使用量の多い系では、アルミナ
セメントの水和物生成そのものが不定形キャスタブルの
作業性、可使時間や強度等の特性と深く結びついていた
が、アルミナセメント量の減少に伴い、アルミナセメン
トが水硬性結合剤という役割から、アルミナセメントと
水との反応により、セメント粒子から溶出するＣａ　”
やＡＮ”等の多価イオンを、超微粉の凝集に用いる凝集
材という役割に変わり、従来から使用されていた、Ｃａ
　０−ＡＡｚＯ＋を主体にし、その他に１２Ｃａ０・７
Ａ＃２０３及び２ＣａＯ−ＡＩ２Ｚ　０３　Ｓ　ｉ。

２等を含み、大部分が非晶質からなるアルミナセメント
では、超微粉の凝集作用が不十分で、可使時間（凝集時
間）及びマトリックスの凝集強度が不十分であった。

本発明者はこの凝集に関する課題に対処すべく、アルミ
ナセメントをＣａ　”やＡ１３＋等の多価イオンの供給
源としてとらえることで種々検討した結果、特定のＣａ
　Ｏ／　Ａ４２０３モル比をもつアルミナセメントが有
効である知見を得て本発明を完成するに至った。

く課題を解決するための手段〉即ち、本発明はＣａＯとＡ１１ｚＯ３モルψ比Ｃａｏ／
Ａｊ２ｚ　０３が１／１．２〜３／７である非晶ント、
超微粉、解膠剤を主成分とする低セメントキャスタブル
バインダーである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の非晶質カルシウムアルミネート（以下Ａ−ＣＡ
という）は、通常のアルミナセメント（以下に店いう）
と同様に石灰石や生石灰等のカルシア源とボーキサイト
やバイヤーアルミナ等のアルミナ源を、モル比Ｃａ　Ｏ
／　Ａ　ｊ！　２　ＣＬ＋　　（以下Ｃ／Ａという）が
１／１．２〜３／７になるように配合し、溶融法又は焼
成法等にて合成したタリンカーを振動ミル、チューブミ
ル及びローラーミル等の粉砕機で粉砕し、プレーン比表
面積が３，０００　ｃｒＡ　／　ｇ以上になるように調
製したものである。

非晶質化するには、溶融法又は焼成法等により高温化し
たタリンカーを、圧縮空気等の流体又は水等の液体に接
触させ、急冷する方法が取られるが、特に限定されるも
のではない。

例えば、カルシウムアルミネート永和物を焼成し非晶質
を得る方法も使用できる。

実用上は、溶融物に高圧空気及び／又は水をスプレーし
たり、水中に投入する方法が行い易い。

また、非晶質化する際の融点降下を速めるために、少量
の融点硬化剤を添加することも可能である。

融点降下剤としては、一般に使用されているハロゲン化
合物、ホウ酸化合物及びケイ酸化合物等があげられる。

本発明のアルミナセメント（以下本ＡＣという）は、原
料から混入するＳｉＯ，、ＴｉＯ□及びＦｅｚ○３等の
不純物が多いとマトリックスの凝集性に悪影響をおよぼ
すため、不純物量の出来る限り少ないカルシア源やアル
ミナ源を選択使用することが好ましい。

具体的には、高純度石灰石（Ｃａ　ＣＯ３９８％以上）
やそれを基に焼成した生石灰、ボーキサイトより精製し
たバイヤーアルミナ（Ａ７！ｚｅ３９９％以上）等が使
用できる。

非晶質化率は、通常のＡＣが約２０〜７０重量％である
のに対し、本発明は、８０重量％以上、特に９０重量％
以上がより好ましい。

非晶質化率が８０重量％未満では、カルシウムアルミネ
ート（以下ＣＡという）と水を接触させた際、Ｃａ　”
やＡＡ”の多価イオン（以下Ｃａ　”等という）の溶出
が緩やかでマトリックスの凝集性が悪くなるため好まし
くない。

Ｃａｂ（以下Ｃという）とＡ　Ｉｌｚ　０３　　（以下
Ａという）のモル比Ｃ／Ａは１　／　１．２〜３／７で
あり、特に低セメントキャスクプルに使用するアルミナ
セメントについては１／２であることが好ましい。

Ｃ／Ａが１　／　１．２を越えると、Ｃａ２＋等の溶出
が早く、マトリックスの凝集が早くなるため、低セメン
トキャスクプルの可使時間が短くなり好ましくない。通
常のＡＣはこの領域のＣ／Ａであり、少量のＣ／Ａ＝１
／２を含有するものもあるがいずれも凝集が早くなり好
ましくない。また、Ｃ／Ａが３／７未満であると、水と
の反応性に乏しく、マトリックスを凝集させるＣａ　”
等を溶出しにくくなり、凝集強度が低下するため好まし
くない。

特に低セメントキャスタブルに用いるＡＣとしては、Ｃ
／Ａ＝１／２から成るＡ−ＣＡを主成分としたものがマ
トリックスの凝集が遅く、キャスタブルとしての可使時
間が長くとれるため好ましい。Ａ−ＣＡの粉末度は、ブ
レーン比表面積で３．０ＯＯａ（／ｇ以上がこのましく
、強度発現性から６．０００〜１２，０００ｃＪ／ｇが
より好ましい。

１２、　ＯＯＯｃ＋ｆｌ／　ｇを越えるとＣＡ顆粒子二
次粒子化し易くなり、水との反応性が鈍くなるため好ま
しくない。

本発明で使用する超微粉とは本ＡＣより１オーダー、好
ましくは２オーダー小さい粒子であり、更に好ましくは
通常平均粒径が２μｍ以下のものである。超微粉を構成
する成分的な制限は特にないが、水に対して易溶性のも
のは適当でない。またその製造方法は液相、気相、粉砕
、分級又はそれらの組を合せなどいずれの方法でも良く
特に制限されるものではないが、経済性の面からは粉砕
や分級によって製造されるものや副生成物として気相に
よって製造されるもので、シリコン、含シリコン合金及
びジルコニア製造時の副産物であるシリカ質ダスト（シ
リカヒユーム）やシリカダスト、更にはボーキサイトを
カセイソーダ溶液とともに蒸気加熱で溶解させた後、水
酸化アルミニウムを析出させ、焼成することにより得ら
れる。バイヤー法によるアルミナの超微粉（セラミック
スの製造プロセス−粉末調製と成形−日本セラミックス
協会績、昭和６１年１月１５日発行、ＰＯ２）等が有効
である。

その他炭酸カルシウム、シリカゲル、オパール質珪石、
酸化チタン、珪酸ジルコニウム、酸化シマコニウム、ス
ピネル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ２）、各種ガラス、ベントナ
イト等の粘土鉱物やその仮焼物、非晶質アルミノシリケ
ート、酸化クロム、活性炭、高炉スラグ及びフライアッ
シュなどの超微粉の一種又は二種以上が使用可能である
。

超微粉の使用量は、本ＡＣ１００重量部に対し１０〜３
００重量部が好ましく、特に５０〜１５０重量部が高温
強度が優れ好ましい。

本発明で使用する解膠剤とは、ヘキサメタリン酸、トリ
ポリリン酸及びピロリン酸等のリン酸類、クエン酸、酒
石酸及びグルコン酸等のオキシカルボン酸類、ホウ酸類
及びポリアクリル酸類又はそれらのＮａ５Ｋ塩類であり
、このうち一種又は二種以上が使用できる。特に解膠作
用にすぐれ、本ＡＣの硬化遅れが少ない、トリポリリン
酸ナトリウム、又はクエン酸もしくはクエン酸ナトリウ
ムとホウ酸もしくはホウ砂の組合せが好ましい。

解膠剤の使用量は、本ＡＣと超微粉の合計１００重量部
に対し、０．１〜２０重量部が好ましく、解膠作用にす
くれ、低セメンＩ・キャスクプルにした際の可使時間が
取れる０、５〜５重量部が特に好ましい。

上記各材料をバインダーとして、アルミナ、ボーキサイ
ト、マグネシア及びムライト等の各種耐火骨材等と混合
し不定形キャスクプルとする。

本ＡＣの量は、不定形キャスタブル１００重量部に対し
、１〜５重量部が好ましく、養生強度及び高温強度に優
れる２〜３重量部が特に好ましい。

本発明の低セメントキャスタブルバインダーに、更に、
必要により、オイルピソチベ金属粉等の酸化防止剤、発
泡爆裂低減剤及び増粘剤等を併用することも可能である
。

〈実施例〉以下実施例で本発明の詳細な説明する。

実施例１と高純度生石灰（Ｃａｂ＞９８％）捻バイヤーアルミナ（
八β２０３＞９９％）を所定のＣ／Ａ比になるよう配合
し、電気炉にて溶融した。その溶融物を５　ｋｇ　／　
ｃ♂の圧縮空気にて吹き飛ばし、急冷し溶融物チャージ
量／空気圧比を変え、表−１に示す非晶質化率の異なっ
たＣＡクリンカーを製造した。このタリンカーをバッチ
式ボールミルにて粉砕し、粉砕時間を変えてブレーン値
の異なるＡＣサンプルを得た。このＡＣにつき、表−２
示す配合にて混合し、低セメントキャスタブルを調製し
た。

この低セメントキャスタブルに、水を加えミキサーにて
３分間部合し、混練物の物性を測定した。

結果を表−３に示す。尚、物性は次の方法で行い■〜■
は４０°Ｃ雰囲気にて測定した。

■フロー：混練直後フローテーブルにて１５回りした。

■凝集時間：硬化体表面を指圧し、凹みが付がなくなる
までに要した注水からの時間とした。

■凝集強度＝４０℃で２４時間養生した４×４×１６ｃ
ｍ供試体の圧縮強度とした。

■乾燥強度：２４時間養生した供試体を更に１１０℃で
２０時間乾燥し、室温まで放冷した後の圧縮強度とした。

■非晶質化率：粉末Ｘ線回折法によるピーク面積により
算出した。

非晶質化率（％）−（１−ピーク面積／全面積）Ｘ１０
０　（％）表−１表−２表−３に示すように本ＡＣを用いた低セメントキャスタ
ブルは、フロー値も大きく、作業性が良好で可使時間も
十分確保できる。また、適度な凝集時間を持ち、高い凝
集強度が得られており、低セメントキャスタブル用ＡＣ
として優れた性能を有する。

実施例２表−１に示すＡＣを用い、表−４に示す配合にて混合し
、ＡＣ量の著しく少ない超低セメントキャスタブルを調
製した。

この超低セメントキャスタブルに所定量の水を加え、ミ
キサーにて５分間混合し混練物の物性を測定した。結果
を表−５に示す。尚、物性の測定は実施例１に準じた。

表−５に示すように本ＡＣを用いた超低セメントキャス
タブルは、フロー、可使時間等の物性が良好になる。

実施例３高純度生石灰とバイヤーアルミナをＣ／Ａ　＝　１／２
になるように配合し、電気炉にて溶融した。この溶融物
を空気中で徐冷し結晶質ＣＡ　（ＣＡＺ　）タリンカー
を得た。このタリンカーをバッチ式ボールミルで粉砕し
、ブレーン比表面積５，４２０ｃｉ／ｇの結晶質ＡＣを
製造した。

この結晶質ＡＣに水比（Ｗ／Ｃ）６０％になるような量
の水を加え、２０℃１００Ｒ，Ｈ，で７日間養生し、Ａ
ＣＣ相和硬化体作製した。この水和硬化体を１１０℃で
２０時間乾燥後、粒径５１１ｍ以下に粗砕し、この粗砕
品をＬ　２００℃で３時間焼成し、Ｃ／Ａ＝１／２の非
晶質ＣＡを製造した。

この非晶質ＣＡをバッチ式ボールミルで粉砕し、ブレー
ン比表面積６．５３０ｃｎ＋／　ｇの本ＡＣを得た。

非晶質、結晶質ＡＣにつき表−６に示す配合にて混合し
、低セメントキャスタブルを調製した。

この低セメントキャスタブルに所定量の水を加え、ミキ
サーにて３分間混合し混練物の物性を測定した。結果を
表−７に示す。尚、物性の測定は、実施例１に準じた。

表−６表−７に示すように本ＡＣを用いると凝集時間を長くで
き、凝集強度の高い低セメントキャスタブル水和硬化体
が得られる。

〈発明の効果〉本ＡＣを使用した低セメントキャスタブルは、低水量で
施工でき、作業性が良く、必要にして、宜つ十分な凝集
時間と凝集強度が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＣａＯとＡｌ＿２Ｏ＿３のモル比ＣａＯ／Ａｌ＿
２Ｏ＿３が１／１．２〜３／７である非晶質のカルシウ
ムアルミネートを８０重量％以上含有するアルミナセメ
ント。
（２）請求項１記載のアルミナセメントと、超微粉及び
解膠剤を主成分とする低セメントキャスタブルバインダ
ー。