JPH11302063A - 無機質複合物およびその成形体 - Google Patents

無機質複合物およびその成形体

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JPH11302063A
JPH11302063A JP10128147A JP12814798A JPH11302063A JP H11302063 A JPH11302063 A JP H11302063A JP 10128147 A JP10128147 A JP 10128147A JP 12814798 A JP12814798 A JP 12814798A JP H11302063 A JPH11302063 A JP H11302063A
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JP
Japan
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cement
aggregate
inorganic
binder
inorganic composite
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JP10128147A
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Haruo Aoki
治雄 青木
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Fujita Corp
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Fujita Corp
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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
    • C04B28/24Compositions 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 alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals
    • 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
    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/28Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のコンクリートやモルタルは圧縮強度は
高いが、耐火性に劣り、曲げ強度も低かった。本発明
は、耐火性に優れ、圧縮強度、曲げ強度等が高く、比重
を自由に選択できる無機質複合物およびその成形体を提
供する。 【解決手段】 水ガラス、金属珪素、白色セメント、無
機質骨材を含む無機質複合物を調製した。この配合によ
れば、耐火性、圧縮強度、曲げ強度等に優れ、比重を自
由に選択できる無機質複合物およびその成形体が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、好適には完全にあ
るいは中程度まで乾燥している状態の無機質骨材と、珪
酸アルカリ溶液、金属珪素またはその合金およびセメン
トからなる「バインダーA」とを含み、必要に応じて耐
久性や圧縮強度を高める追加素材Bおよび/または引張
強度や曲げ性能を高める追加素材Cを含む無機質複合
物、およびこれを用いた成形体に関するものである。さ
らに詳しくは、本発明は、耐火性に優れ、さらには圧縮
強度および/または曲げ強度も高く、そしてまたその比
重も自由に選択できる無機質複合物およびこれを用いた
成形体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、セメントに水を加えてバインダー
として用いた、通称コンクリートまたはモルタルは、無
機質であり圧縮強度は高いが、耐火性に劣り、曲げ強度
も低い。従来提案されている、粒状無機質発泡体を珪酸
アルカリ系バインダーで硬化させた無機質軽量成型体
(特開昭62−7681号)等は、圧縮強度も曲げ強度
も低い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】火災時における無機質
複合物よりなる柱・梁・床等部材は、耐火性に弱い。ま
た、部材の強度は高い方が望ましい。部材を使う目的に
よっては、軽いものが必要な場合も重いものが必要な場
合もあり、部材の比重を自由に選択できる材料、構造、
工法が必要である。本発明は、このような実状に鑑みて
なされたものであり、耐火性に優れ、圧縮強度、曲げ強
度等が高く、比重を自由に選択できる無機質複合物およ
びこれを用いた成形体を提供することを目的としてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のコン
クリートでは必然であった弱い耐火性と、その比重に比
べると低い圧縮強度、さらには曲げ強度を改善すべく鋭
意研究を行った結果、珪酸アルカリ溶液、金属珪素また
はその合金およびセメントの3成分からなる「バインダ
ーA」を用い、好ましくは完全にあるいは中程度まで乾
燥した無機質骨材と、さらには、必要に応じて追加素材
Bおよび/またはCを組合せて使用することにより、上
記従来の課題を一気に解決できる驚くべき事実を見出
し、本発明を完成することができた。
【0005】すなわち本発明は、珪酸アルカリ溶液、金
属珪素またはその合金、セメント(以上の3成分を合わ
せて以下「バインダーA」と称する)および無機質骨材
を含む無機質複合物であって、珪酸アルカリ溶液は、珪
酸ナトリウム溶液、珪酸カリウム溶液、または水ガラス
であり、金属珪素またはその合金は、金属珪素、金属珪
素と二酸化珪素等との混合物、またはフェロシリコン等
のFe−Si合金であり、セメントは、普通ポルトラン
ドセメント、早強ポルトランドセメント、アルミナセメ
ント、混合セメント、三成分セメント、ビーライトセメ
ント、超速硬セメント、または白色セメントであり、無
機質複合物中の「バインダーA」の量は、無機質複合物
重量の40%以下であり、「バインダーA」中の珪酸ア
ルカリ溶液の量は、「バインダーA」重量の45%以上
であり、「バインダーA」中のセメントの量は、「バイ
ンダーA」重量の25%以下であり、無機質骨材は、人
工軽量骨材、天然軽量骨材、人工セラミック骨材、天然
岩石の砕石または砕砂、川砂利または川砂、陸砂利また
は陸砂の単品あるいは混合物からなることを特徴とする
無機質複合物を提供するものである。また本発明は、前
記の各成分の他に、比表面積50,000〜2,00
0,000cm2/gを有する粒子分からなる追加素材
Bを加えたことを特徴とする前記の無機質複合物を提供
するものである。さらに本発明は、前記の各成分の他
に、繊維状材料からなる追加素材Cを加えたことを特徴
とする前記の無機質複合物を提供するものである。さら
にまた本発明は、無機質骨材として、絶乾状態ないし無
機質骨材の最大吸水率の半分程度まで吸水している状態
のものを用いることを特徴とする前記の無機質複合物を
提供するものである。また本発明は、前記の無機質複合
物を、所望の形状の型枠に打設し、硬化させて得られる
無機質成形体を提供するものである。また、本発明は、
上記の無機質成形体を耐火材として、あるいは、耐熱材
として用いることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】まず、「バインダーA」について
説明する。「バインダーA」に用いる珪酸アルカリ溶液
としては、珪酸ナトリウム溶液、珪酸カリウム溶液、ま
たは市販の水ガラスのいずれも、用いることができる。
金属珪素またはその合金としては、金属珪素、金属珪素
と二酸化珪素等との混合物、フェロシリコン等のFe−
Si合金のいずれも、用いることができる。セメントと
しては、普通ポルトランドセメント、アルミナセメン
ト、混合セメント、三成分セメント、ビーライトセメン
ト、超速硬セメント、または白色セメントのいずれも、
用いることができる。中でも作業性を考慮すると、普通
ポルトランドセメントが望ましい。それらはすべて、市
販品として入手できる。
【0007】無機質複合物中の「バインダーA」の量
は、無機質複合物重量の40%以下であり、好ましくは
25〜38%であり、「バインダーA」中の珪酸アルカ
リ溶液の量は、「バインダーA」重量の45%以上であ
り、好ましくは50〜90%であり、「バインダーA」
中の金属珪素またはその合金の量は、「バインダーA」
重量の55%以下であり、好ましくは20〜45%であ
り、「バインダーA」中のセメントの量は、「バインダ
ーA」重量の25%以下であり、好ましくは8〜20%
である。
【0008】本発明に用いる珪酸アルカリ溶液、金属珪
素またはその合金、セメントの3種の成分は混ぜ合わさ
れて「バインダーA」になると発泡し発熱するが、その
状態であっても「バインダーA」と無機質骨材とを混合
することは実際に可能である。本発明に用いる無機質骨
材としては、人工軽量骨材、天然軽量骨材、人工セラミ
ック骨材、天然セラミック骨材、天然岩石の砕石や砕
砂、川砂利や川砂、陸砂利や陸砂等を、単品として、あ
るいは混合して、用いることができる。また、軽い骨
材、重い骨材のいずれも用いることができ、用いる骨材
の比重に特別の制限はない。これにより、得られる無機
質複合物の比重が所望の値になるように、無機質骨材の
容積率を勘案して比重を適宜調節することができる。無
機質骨材の配合量はとくに制限されないが、上記の「バ
インダーA」の配合量が達成されるように適宜選択され
る。無機質骨材は、絶乾状態ないし無機質骨材の最大吸
水率の半分程度まで吸水している状態のものを用いるの
が好ましい。これにより耐火性が一層高まる。
【0009】また本発明は、前記の各成分の他に、比表
面積50,000〜2,000,000cm2/gを有
する粒子分からなる追加素材Bを加え、耐久性および圧
縮強度を高めることができる。この追加素材Bとして
は、この条件を満たせばとくに制限されないが、例えば
シリカフューム、高炉スラグ微粉末、セラミック微粉末
等が用いられる。この追加素材Bの配合量を適宜選択す
ることによっても、無機質複合物の比重を調節すること
ができる。
【0010】さらに本発明は、前記の各成分の他に、繊
維状材料からなる追加素材Cを加え、引張強度および曲
げ性能を高めることができる。この追加素材Cの繊維状
材料としては、とくに制限されないが、耐熱性を有する
繊維が望ましく、例えばアラミド繊維等が挙げられる。
【0011】本発明において、追加素材Bの配合量は、
セメント重量の50%以下であり、また、追加素材Cの
配合量は、「バインダーA」重量の3%以下が望まし
い。本発明の無機質複合物は、所望の形状の型枠に打設
し、硬化させることにより、所望の形状の成形体にする
ことが可能である。例えば、柱・梁・床等の部材に成形
することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに説明する。請求項1に記載の本発明の実施例として
調合1から調合4を、比較のための従来のモルタルの調
合例とともに表1の上半に、また、下半に、それらの試
験結果の物性値等を記載した。本例において用いたセメ
ントは、本発明の実施例ではいずれも白色セメントであ
り、比較用の従来モルタルでは、普通ポルトランドセメ
ントである。また、本実施例で用いた骨材は、絶乾状態
のものであり、従来モルタルに用いた骨材は、川砂であ
る。上記各々の調合について、6×40×40cmの試
験体と4×4×16cmの試験体とを作成した。6×4
0×40cmの試験体は材齢28日で耐火試験に、ま
た、4×4×16cmの試験体は、材齢1日および28
日で圧縮試験に用いた。結果を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】本発明によれば、表1に記載の試験結果の
とおり、耐火性に優れ、強度も高く、比重も自由に選択
できる、無機質複合物の製造が可能である。本発明の無
機質複合物の製造に際しては、追加素材Bおよび/また
はCを混入することもできる。さらに、追加素材の物性
を利用して、本発明の無機質複合物に新しい機能を付加
することができる。新しい機能としては、追加素材が比
表面積の大きい粒子分を含めばさらに圧縮強度を高める
ことができ、また、高張力の繊維状のものを含めば引張
強度、曲げ強度を高めることができる。
【0015】次に、請求項2に記載の本発明の実施例と
して調合5、調合6を、比較のための表1中の調合2、
調合3およびの従来のモルタルの調合例(以上再掲)と
ともに表2の上半に、また下半に、試験結果の物性値等
を記載した。本実施例において用いたセメントは、いず
れも白色セメントである。また、本実施例では、追加素
材Bとして、調合5ではシリカフュームを、調合6では
高炉スラグ微粉末を用いている。また、本実施例で用い
た骨材は、絶乾状態のものである。上記各々の調合につ
いて、6×40×40cmの試験体と4×4×16cm
の試験体とを作成した。6×40×40cmの試験体は
材齢28日で耐火試験に、また、4×4×16cmの試
験体は、材齢1日および28日で圧縮試験に用いた。結
果を表2に示す。
【0016】
【表2】
【0017】本発明によれば、表2に記載の試験結果の
とおり、耐火性に優れ、強度も高く、比重も自由に選択
できる、無機質複合物の製造が可能である。本発明での
追加素材Bの物性を選ぶことにより、本発明の無機質複
合物の耐久性および/または物性を変えることができ
る。そのような物性の例として、強度条件あるいは質感
等が挙げられる。
【0018】次に、請求項3に記載の本発明の実施例と
して調合7を、参考として調合8〜10を、比較のため
の表1中の従来のモルタルの調合例(再掲)とともに表
3の上半に、また下半に、試験結果の物性値等を記載し
た。本実施例において用いたセメントは、普通ポルトラ
ンドセメントである。さらに、本実施例では、追加素材
Cとして、調合7ではアラミド繊維を用いている。ま
た、本実施例で用いた骨材は、絶乾状態のものである。
上記各々の調合について、6×40×40cmの試験体
と4×4×16cmの試験体とを作成した。6×40×
40cmの試験体は材齢28日で耐火試験に、また、4
×4×16cmの試験体は、材齢1日および28日で圧
縮試験に用いた。結果を表3に示す。
【0019】
【表3】
【0020】本発明によれば、表3に記載の試験結果の
とおり、耐火性に優れ、強度も高く、比重も自由に選択
できる、無機質複合物の製造が可能である。また上記の
無機質複合物から成形された成形体は、耐火材としてあ
るいは耐熱材としても利用することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、耐火性に優れ、さらに
は圧縮強度および/または曲げ強度も高く、そしてまた
その比重も自由に選択できる無機質複合物およびこれを
用いた成形体が提供される。本発明の無機質複合物から
成形された成形体は、耐火性に優れ、火災時においても
十分に耐え得る。また追加素材Bおよび/またはCを配
合すれば、耐久性、圧縮強度、引張強度、曲げ性能等を
一層改善することができる。本発明の成形体は、その比
重に比べて圧縮強度および曲げ強度が高いものであり、
比重1.0以下のものでも簡単に製造できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 111:28

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪酸アルカリ溶液、金属珪素またはその
    合金、セメント(以上の3成分を合わせて以下「バイン
    ダーA」と称する)および無機質骨材を含む無機質複合
    物であって、 珪酸アルカリ溶液は、珪酸ナトリウム溶液、珪酸カリウ
    ム溶液、または水ガラスであり、 金属珪素またはその合金は、金属珪素、金属珪素と二酸
    化珪素等との混合物、またはフェロシリコン等のFe−
    Si合金であり、 セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトラ
    ンドセメント、アルミナセメント、混合セメント、三成
    分セメント、ビーライトセメント、超速硬セメント、ま
    たは白色セメントであり、 無機質複合物中の「バインダーA」の量は、無機質複合
    物重量の40%以下であり、「バインダーA」中の珪酸
    アルカリ溶液の量は、「バインダーA」重量の45%以
    上であり、「バインダーA」中のセメントの量は、「バ
    インダーA」重量の25%以下であり、無機質骨材は、
    人工軽量骨材、天然軽量骨材、人工セラミック骨材、天
    然岩石の砕石または砕砂、川砂利または川砂、陸砂利ま
    たは陸砂の単品あるいは混合物からなることを特徴とす
    る、 無機質複合物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の各成分の他に、比表面
    積50,000〜2,000,000cm2/gを有す
    る粒子分からなる追加素材Bを加えたことを特徴とする
    請求項1に記載の無機質複合物。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の各成分の他に、繊維状
    材料からなる追加素材Cを加えたことを特徴とする請求
    項1に記載の無機質複合物。
  4. 【請求項4】 無機質骨材として、絶乾状態ないし該無
    機質骨材の最大吸水率の半分程度まで吸水している状態
    のものを用いることを特徴とする請求項1ないし3のい
    ずれか1項に記載の無機質複合物。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項に記載
    の無機質複合物を、所望の形状の型枠に打設し、硬化さ
    せて得られる無機質成形体。
  6. 【請求項6】 耐火材として用いることを特徴とする請
    求項5に記載の無機質成形体。
  7. 【請求項7】 耐熱材として用いることを特徴とする請
    求項5に記載の無機質成形体。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100881772B1 (ko) 2007-08-23 2009-02-09 고삼석 방수용 시멘트 조성물 및 이의 포장방법

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