JPH05279097A - 耐熱性セメント組成物 - Google Patents

耐熱性セメント組成物

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JPH05279097A
JPH05279097A JP8220492A JP8220492A JPH05279097A JP H05279097 A JPH05279097 A JP H05279097A JP 8220492 A JP8220492 A JP 8220492A JP 8220492 A JP8220492 A JP 8220492A JP H05279097 A JPH05279097 A JP H05279097A
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JP
Japan
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cement
mica
cement composition
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ceramic powder
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Withdrawn
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JP8220492A
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English (en)
Inventor
Fujio Katahira
冨二夫 片平
Kazuhiro Kiyo
和弘 計
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00129Extrudable mixtures
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 マイカ、水硬性無機質材料およびシリカ系骨
材よりなる窯業系粉体と幅 0.2mm以下で長さが幅の 200
倍以下である金属繊維を含む耐熱性セメント組成物。 【効果】 高温処理により強度低下を生じないので、高
温での施釉により耐久性に優れたホーロー層をセメント
表面に設けることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外壁材、屋根材等の建
材を製造するのに好適な、耐熱性セメント組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】外壁材や屋根材等の建材の製造にセメン
ト等の水硬性無機材料を用いる場合、外観の点から、一
般には塗料により着色して用いている。しかし、この場
合セメントに含まれるアルカリ分により、あるいは太陽
光、太陽熱に直接曝されることにより、塗料の劣化が進
み易く、耐用寿命の点で問題がある。
【0003】このような耐久性の問題を解決する方法と
して、セメント製建材の表面にホーロー層を形成するこ
とが従来より知られている。この方法は、基材の表面に
釉薬を塗布し、 600〜1000℃で釉薬を溶融させるもので
ある。しかし、この処理をセメント製品に適用した場
合、加熱による乾燥収縮で基材に微細ひび割れが発生
し、強度が大幅に低下する。
【0004】高温加熱によるセメント硬化体の乾燥収縮
は、次のようにして生じる。セメント硬化体を加熱して
いくと、 105℃前後でキャピラリー水、ゲル水が蒸発
し、 250〜 350℃でAl2O3 やFe2O3 を含む水和生成物が
脱水する。さらに、 400〜 700℃になるとカルシウムシ
リケートや水和生成物の保有水分の大部分が脱水するた
め、この脱水減少に伴って収縮変形と微細ひび割れ発生
が生じることになる。また、このホーロー層形成のため
の処理温度では、一般的な補強用繊維である炭素繊維、
有機合成繊維、セルロース繊維は燃えてしまうことにな
る。
【0005】そこで、ホーロー層を形成する際に、セメ
ント硬化体の強度低下のない200 ℃程度の低温で処理可
能な釉薬を用いることも提案されているが、処理温度の
低下によるホーロー層の強度が低い等の欠点を有してい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、施釉
等のための高温処理を実施しても強度の低下を生じな
い、耐熱性に優れたセメント系組成物を提供することで
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】耐熱性の高いセメント硬
化体を得るには、高温加熱処理によるセメント水和物等
からの脱水に伴う乾燥収縮および微細ひび割れの発生と
進展を防止すればよい。本発明者らは、このような観点
から、脱水等による乾燥収縮変形を小さくするための材
料および、発生した微細ひび割れの進展を抑える繊維材
料の検討を行った結果、それぞれの材料としてマイカお
よび特定寸法の金属繊維が好適であること、マイカおよ
び特定寸法の金属繊維の混入により施釉用セメントに必
要な優れた耐熱性を付与できることを見い出し、本発明
を完成した。
【0008】本発明の要旨は、マイカ、水硬性無機質材
料およびシリカ系骨材よりなる窯業系粉体と、幅0.2 mm
以下であり、かつその長さが幅の 200倍以下である金属
繊維を含む耐熱性セメント組成物、である。
【0009】
【作用】本発明セメント組成物では、従来の水硬性無機
質材料およびシリカ系骨材に加え、マイカおよび特定の
金属繊維を混入するものである。これまでに、マイカを
施釉用セメント組成物に使用した例はなく、本発明者ら
は、マイカを金属繊維と併用することによりセメント硬
化体に優れた耐熱性を付与することを見い出したもので
ある。
【0010】本発明で使用するマイカは、劈開性の珪酸
塩鉱物であり、この鉱物の結晶を剥がすと一定の方向に
板状に完全に劈開する。このように板状であることが、
マイカを混入したセメント硬化体の熱的特性を大幅に改
善する効果に結びつく。マイカ自身が熱に対する絶縁性
が大きいこと加え、板状であるため面補強効果があり、
収縮変形に抵抗してこの変形を抑えることが可能であ
る。
【0011】マイカによる収縮変形の防止効果について
説明する。図1にセメント硬化体の熱膨張係数と温度と
の関係を示す。この図から明らかなように、 200〜 300
℃までは熱膨張係数は正となるが、それ以後は負とな
り、 800℃前後で極値となる。加熱処理によるセメント
硬化体の収縮変形は、この積分値になるため、収縮変形
を小さくするには 800℃前後の極値となる熱膨張係数の
絶対値を小さくすればよい。図2にマイカ混入量と 800
℃前後に現れる熱膨張係数の極値の絶対値との関係を示
す。ここでいうマイカ混入量は、マイカを含む窯業系粉
体100 重量部中における量である。この図から明らかな
ように、マイカを混入する程熱膨張係数の絶対値が小さ
くなる。例えば、10重量部の混入では、全く混入しない
場合の約2/1に、20重量部の混入では約4/1にな
る。各混入量の材料について、 1000 ℃で1時間の加熱
処理を実施したところ、マイカ混入量が10重量部より少
ない場合は微小ひび割れが発生することがあり、30重量
部より多い場合は加熱処理以前の基材強度が十分ではな
い。従って、マイカは、マイカを含む窯業系粉体100重
量部中、10〜30重量部の範囲で混入することが好まし
い。
【0012】マイカを添加したセメント組成物は、さら
に繊維の添加により微小ひび割れの進展防止と加熱処理
後の強度補強を図ることができ、このような補強効果を
期待できる繊維としては弾性係数が高い金属繊維が好適
である。金属の種類は特に限定されないが、経済性を考
慮すると、スチール、ステンレスが好ましい。コンクリ
ート用の補強用金属繊維としては幅0.25〜0.5 mm、長さ
20〜40mmの金属繊維が用いられるが、本発明が対象とす
る外壁材、屋根材用のセメント組成物にはより細かい金
属繊維を混入する必要があり、幅 0.2 mm 以下で、長さ
/幅で表されるアスペクト比が 200以下の金属繊維を使
用する。幅が 0.2mmを超えると、材料表面への突出が目
立ち表面性が損なわれる。特に優れた表面性状を必要と
する時には 0.1mm以下であるのが好ましい。幅の下限値
は特に規定されないが、取扱性等からは0.04mm以上が好
ましい。アスペクト比を 200以下とするのは、 200を超
えると粉体との混合時に均一混合が困難で、ファイバー
ボールが生成し欠陥部を生じ易いためである。なお、ア
スペクト比の下限値は特に限定されないが、小さ過ぎる
とその補強効果が低下するので、好ましくはアスペクト
比を30以上とする。金属繊維の混入量は、窯業系粉体 1
00重量部に対して1〜10重量部が好ましい。混入量が1
重量部より少ないと補強効果が低く、10重量部を超える
と均一分散不良となり、強度的欠陥部を生じ易くなる。
【0013】マイカ以外に使用する窯業系粉体は、水硬
性無機質材料およびシリカ系骨材である。水硬性無機質
材料としては普通ポルトランドセメント、早強ポルトラ
ンドセメント、高炉セメント、アルミナセメント等いず
れの材料も使用でき、その種類は限定されない。また使
用量も限定されないが、好ましくは、窯業系粉体の合計
量100 重量部中30〜60重量である。シリカ系骨材には硅
砂、シリカフューム、フライアッシュ、スラグ、珪藻土
等が例示され、これらは単独で用いても、併用してもよ
い。
【0014】上記で説明したマイカ、水硬性無機質材料
およびシリカ系骨材からなる窯業系粉体と金属繊維を含
む本発明セメント組成物は、適量の水を加え、適宜成形
法で成形することができる。成形法には、押出成形法、
注型法、抄造成形法、プレス成形法等があり、成形法に
応じて必要な添加材を加える。例えば、本発明セメント
組成物を成形するのに好適な押出成形法においては、成
形助材としてセルロース繊維およびメチルセルロースを
添加するのが好ましい。その他必要に応じて、AE剤や
減水剤等を添加することができる。
【0015】適宜成形方法により成形し、加熱処理によ
り硬化させたセメント製品は、常法により施釉すること
ができる。すなわち、セメント製品の表面に釉薬を塗布
し、600〜1000℃で溶融させてホーロー層を形成する。
また、本発明のセメント組成物は優れた耐熱性を有する
ため、タイル、レンガ等の用途においても有用である。
【0016】
【実施例】以下の実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。表1に示す幅、アスペクト比を有する金属繊維
を使用し、表1に示す配合で各セメント組成物を作製し
た。実施例1〜5は金属繊維の寸法を変化させた場合、
実施例6〜9は金属繊維の混入量を変化させた場合、実
施例10〜12はマイカの混入量を変化させた場合である。
また、比較例1、2として金属繊維を混入しない場合お
よびマイカを混入しない場合を作製した。
【0017】各セメント組成物に適量の水を加え、混
合、混練して押出成形した。成形した板の形状は、幅 1
00mm×厚み15mmである。この平板を約1日、気中養生
し、 180℃×5時間のオートクレーブ養生を実施した。
この平板について次の3種類の試験を行った。
【0018】(1) 加熱前の曲げ強度:幅50mm×長さ 150
mmに切断し、表面観察後に、スパンが100 mmの3点曲げ
試験により曲げ強度を測定した。 (2) 加熱後の曲げ強度および表面観察:100 ℃/1時間
の昇温速度で昇温し、800 ℃に1時間保持し、炉内自然
放冷後、表面観察を実施し、その後で(1) と同様の方法
で曲げ強度を測定した。 (3)105℃で24時間乾燥した後、釉薬を塗布し、100 ℃/
1時間の昇温速度で昇温し、800 ℃に1時間保持し、炉
内放冷後に施釉状況を観察した。 表2に上記試験結果を示す。
【0019】本発明セメント組成物から製造した平板
は、加熱前の曲げ強度、 800℃に加熱後の曲げ強度とも
良好で、加熱後にひび割れも認められず、 800℃での高
温焼成による施釉処理が可能であった。特に、マイカを
窯業系粉体100 重量部中10〜30重量部、幅0.2 mm以下の
金属繊維を窯業系粉体100 重量部に対して1〜10重量部
添加した場合に、加熱後の強度が優れている。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明により、高温での強度に優れたセ
メント硬化体を与えるセメント組成物が提供される。こ
のセメント組成物は、施釉等のための高温焼成によって
も強度が低下することなく、高強度を保持できるため、
耐久性に優れかつ美麗なホーロー層を形成したセメント
建材の製造に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般セメント硬化体の熱膨張係数と温度との関
係を示す図である。
【図2】800℃前後にある極値を、その材料の熱膨張係
数の代表値として、マイカ混入量との関係を示した図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 14:04 Z 2102−4G 14:20 A 2102−4G 16:02 A 2102−4G 14:48 D 2102−4G 24:38) A 2102−4G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイカ、水硬性無機質材料およびシリカ系
    骨材よりなる窯業系粉体と、幅0.2mm以下であり、かつ
    その長さが幅の 200倍以下である金属繊維とを含む耐熱
    性セメント組成物。
JP8220492A 1992-04-03 1992-04-03 耐熱性セメント組成物 Withdrawn JPH05279097A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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FR2771406A1 (fr) * 1997-11-27 1999-05-28 Bouygues Sa Beton de fibres metalliques, matrice cimentaire et premelanges pour la preparation de la matrice et du beton
WO2020099698A1 (es) * 2018-11-13 2020-05-22 Garcia Ragues Daniel Filtro para tabaco hidrosoluble

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Effective date: 19990608