JPS5815086A - 水硬性耐熱組成物 - Google Patents

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】 本発明は水硬性セメントを結合剤とした水硬性耐熱組成
物に関するものである。

さらに詳しくいえば、水硬性セメントを結合剤として用
い、従来、その使用上の障害となっていた熱特性を改善
し、高強度でかつ、容積安定性に優れた水硬性耐熱組成
物に関するものである。

キャスタブル耐火物は、築炉技術の簡便性、施工の汎用
性、省力化等の利点を有し、各種の工業窯炉に広く使用
されている。一般にこのようなキャスタブル耐火物は、
基本的に耐熱骨材と結合剤より構成され、結合剤として
は早期強度の発現、更に耐熱性等の利点から、一般にア
ルミナセメントが広く用いられていた。

しかしながら、アルミナセメントは低温領域において結
晶変態に伴う著しい強度の劣化が生ずる等の欠点があり
、更に非常に高価であるため汎用には不向きであった。

そこで本発明者等は、このような欠点をもつアルミナセ
メントを使用することなく、一般の土木建築用コンクリ
ートの結合剤として用いられている水硬性セメントを用
いることに着目した。

しかし、水硬性セメントは　３ＣａＯ−＆０２２已０−
５１０２　を主成分として含有している。

そして、これらの成分は、水和反応によって珪酸カルシ
ウム等の水和物と共にフリーの水酸化カルシウムを多量
に遊離する。この水酸化カルーシウムは空気中の炭酸ガ
スと反応し、炭酸カルシウムを生成する。この反応は、
温度の上昇とともにその速度が増大し、この反応により
生成した炭酸カルシウムは６００℃以上で脱炭酸反応を
起して酸化カルシウムを生成する。又一方では、水酸化
カルシウム番嘘４５０を以上の温度で脱水反応により酸
化カルシウムを生成する。このようにして生成した酸化
カルシウムは冷却されるに従って、空気中の水分と反一
応して水酸化カルシウムを生成する。これらの化学的変
化は、同時に著しい物理的変化を招来するものであり、
水酸化カルシウムの炭酸化によって生成した炭酸カルシ
ウムは比重が大きく、その粒子の周辺に間隙が形成され
、組成的に弱化して強度の劣化を来たす。又、酸化カル
シウムの水和により比重の小さい水酸化カルシウムを生
成し、膨張さらには亀裂現象を伴い組織の弱化による強
度の劣化を招来する。水硬性セメントに見られるこれら
の欠点は耐熱用組成物の結合剤として適用する場合の大
きな障害となっている。

そこで、本発明ｉ等は、水硬性セメントのこれらの欠点
を改善し、安価でしかも高強度、容積安定性の優れた水
硬性耐熱組成物を得る目的で研究を重ねた。水硬性セメ
ント例えばポルトランドセメントの上記の如き欠点はそ
の水和反応により生成する遊離水酸化カルシウムにあり
、これを捕捉し、水酸化カルシウムの前記のような悪影
響を防ンクリート分野においては、数々の混和剤、例え
ば可溶白土、フライアッシュ、高炉水滓等を添加して行
っていた。しかしながら、これらの混和剤はいずれも長
期的に徐々に反応して行くタイプのものであって、反応
速度が極めて遅く、コンクリートにおいては使用できる
としても、施工から昇温で使用されるまての期間が短い
ことを要求される耐熱分野においては、満足されるもの
ではなかった聯 そこで、本発明者等番嘘更に研究を続け、水酸化カルシ
ウムとの反応性の向上という観点から、シリカ粒子の表
面活性及′び粒度に着目し、種々検討した結果超微粒状
無定形シリカが著しい効果のあることを見い出した。そ
して、水硬性セメント関〜（資）重量部に対し、この超
微粒無定形シリカをｌθ〜恥部の使用が最も有効である
ことを見い出し本発明を完成した。

□本発明は水硬性セメン）５０〜匍重量部、超微粒状無
定形シリカ１０〜５０重量部、分散剤０．１〜３重量部
よりなる混合物５〜７０重量部と耐熱骨材３０〜％重量
部よりなる安価にして早期耐熱強度を有する水硬″性耐
熱組成物である。

本発明に使用する水硬性セメントとしてはポルトランド
セメント、高炉セメント、フライアツシニセメント、耐
酸セメント等の普通、早強、中庸、白色、低熱、耐硫酸
塩等のいずれのものでもよい。

また、超微粒無定形シリカは一次粒子として０゜０１μ
〜３μの無定形シリカが好適であり、その添加量は水硬
性セメン）５０〜（資）重量部に対し、ｌＯ〜団重量部
の範囲で使用され、好ましくは１５〜４０重量部である
。そして、１０重量部未満ではその効果が小さく、又父
重量部を越えると効果は変らないが、焼成収縮が大とな
り容積安定性が劣化する。

セメン）を用いたキ中スタプルの組織において、一般に
セメントは均一に分散されておらず、大部分のものは４
０〜６０μ程、度の粒子に団粒化して偏在している。こ
のことは添加されたセメントが有効に利用されないこと
であり、そこでセメントを有効に利用するために、セメ
ントを一次粒子の状態まで十分に分散させれば少量で従
来以上の強度を保有させることができる０本発明で使用
する分散剤隷、このセメントの分散のために用いる０分
散剤として番塙７．ルキルスルホン酸のアルカリ金属塩
またはアンモニウム塩、アルキルアリルスルホン酸のア
ルカリ金属塩またはアンモニウム塩等が特に好適である
。

分散剤の添加量はセメン）５０〜匍重量部に対し、０．
１〜３重量部の範囲である。０．１重量部未満ではセメ
ントの分散性と減水性が悪く、３重量部を越えると分散
剤の種類によって分散性と減水性を低下するかまた、効
果は変わらないが高価になることや品質面に悪影響を及
ぼす０本発明において、分散剤を添加することによって
、水硬性セメントを均一に分散させるため、セメント量
を少量に抑えることができるとともに、その減水効果で
水のセメント比を下げることによりマトリ・ノクス部の
耐熱性、容積安定性ならびに高強度化が図られる。

また、この分散剤は共存する超微粒無定形シリカを高度
に分散化し、セメント粒子のキ中リヤーとなりセメント
のより一層の分散化、減水化の副次的効果も得られる。

本発明の耐熱組成物は上記の水硬性セメント、超微粒無
定形シリカおよび分散剤の混合物と耐熱骨材よりなって
いる。これに用いる耐熱骨材は珪石、ロー石、シャモッ
ト、シリマイト、ガイヤナイト、アンダリューサイト、
合成ムライト、ボー・キサイド、焼成パン土頁岩、焼成
アルミナ、電融アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、ジルコ
ン、ジルコニア、マグネシア、スピネル、石灰石、生ド
ロマイト、フォルステライト、クロム鉄鉱等が用いられ
る。また、これらの骨材と共に砂岩、頁岩、玄武岩、安
山岩、流紋岩、花崗岩、閃緑岩、蛇紋岩−１粘板岩等の
砕石、いわゆる砂利、海砂、川砂、山砂等も用いること
ができる。

この耐熱性骨材と前記水硬性セメント、超微粒状無定形
シリカおよび分散剤の混合物との配合比は、目的とする
水硬性耐熱ｌｌｌ１威物の強度、耐熱性によって適宜選
択できるが、５〜７０重量部重量部対画０〜匍の範囲で
ある。混合物の量が５重量部未滴の場合４１強度が低下
し、７０部を越えると耐熱性、容積安定性が低下する。

本発明組成物は上記の水硬性セメント、超微粒無定形シ
リカ、分散剤、耐熱性骨材の他に膨張性セメントの効果
をもたらすために収縮防止剤、断熱性セメントの効果を
もたらすため中空アルミナ、シラスバルーン、軽石等の
軽量骨材および発砲スチロール、発砲ポリエチレン等の
発砲体を適宜添加してもよい。更に強度付与のために通
常用いられているスチールファイバー、ステンレスファ
イバー、セラミックファイバー、カーボンファイバー、
アルミナファイバー等を加えてもよい。また、乾燥時の
耐＊＊性のために発熱材として、金属アルミニウム、金
属シリコン等を入れることもできる。また、断熱性強度
付与を兼ね備えるものとして有機繊維、無機繊維等の添
加も有効である。

本発明の水硬性耐熱組成物の施工方法は、本発明の組成
物に適量の水を加え、従来のコンクリート、キ中スタプ
ルと同様に自然流動流し込み、振動流し込み、振動成形
、吹付、圧入、こて塗り、　　・投射、ラミング等によ
り施工することができる。

また、本組成物に適量の水を加えて混練し、適当な形状
と大きさの型枠に、上記各種の施工方法を用いて充填し
、硬化後脱型してブロックを製造し、自然養生、蒸気養
生、乾燥等の適宜の手段を施してプレモールド品とする
こともできる。また、本組成物を適量の水と混練して押
し出し成形ならびに、プレス成形して造形後に、自然養
生、蒸気養生ならびに加熱乾燥して、いわゆる不焼成レ
ンガとしても利用できる。

その他にも、製鉄業界において、高炉関係で基礎、シャ
フト部、防゛熱板、環状管、鋳床、樋カバー、鉱滓処理
場の床、隔壁、熱風炉の基礎、送風支管、熱風管、コー
クス炉の基礎、本体煙道、ドア、コークワ−７ドライク
エンチングのクーリングチャンバー、コークス炉上、コ
ークガイド車、転炉、防熱板、ＣＯＧダクト造塊場作業
床、湯道レンケ固定、インゴット台車、ＣＣ基礎、加熱
炉、均熱炉、焼鈍炉等の熱処理の基礎、内張り、外張り
、煙道、煙突、７圧延場の作業床、更に非鉄、化学関係
の同様の場所、セメント、セラミックス業界、更には焼
却炉、原子炉、ロケット発射台等にも用いることができ
る。また、従来セメントが使用されている建造物の基礎
等に使用される。その他２０〜１３０℃の範囲での場所
に適宜使用することができる。

次に本発明の実施例をあげて、本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるも
のではない。

例１ 普通ポルトランドセメント８０％、無定形シリカフラワ
ー加％、アルキルアリルスルホン酸ナトリウム（外掛）
１％を混合し、本発明組成物の水硬性セメント、超微粒
無定形シリカ及び分散剤の混合物を調整しこれを混合物
１とする。これに骨材としてシ中そットを用い、水と混
練して本発明組成物を製造した。その組成成分の割合は
次表の通りである。なお対照として、前記混合物１の代
りにアルミナセメントを用いた組成物を製造した。

組成物の割合を示す表 上記の本発明組成物（１１，（２１および対照の曲げ強
さ、圧縮強さ、嵩比重、線変化率を測定しその値を下表
に示す。

例２ ポルトランドセメント７０％、無定形シリカフラワー頷
％、マイティ１ｏＯ（花王石ケン（株）製分散剤）（外
掛）１．５％を混合し、本発明組成物の水硬性セメント
、超微粒無定形シリカおよび分散剤の混合物を調整し、
これを混合物２とする。これに骨材として珪石、海砂、
フライアッシュを用い、水と混練して本発明組成物（３
）を製造した。その組成成分の割合は次表の通りである
。なお対照として、前記混合物２０代りにポルトランド
セメントを用いた組成物を製造した。

上記本発明組成物（３）および対照のスランプ値、圧縮
の強さ、消化亀裂の有無につき測定し、その値を下表に
示す。

消化亀裂は５ｏｏ℃処理品を湿度（資）％、温度２０℃
、恒温恒湿槽で７日間放置して観察した。

例３ 例２と同じ組成を有するポルトランドセメント、無定形
シリカフラワー、マイティ１００を混合した混合物２と
、骨材として高炉スラグフライアッシュを用い水と混練
して本発明の組成物を製造した。

その組成成分の割合は次表の通りである。

上記本発明組成物（４）および（５）のスランプ値、圧
縮の強さにつき測定し、その値を下表に示す。

手続補正書 昭和５７年　５月ｚ３日 特許庁長官島　１）賽　樹　酸 １、事件の表示 昭和５６年　特許−第１１４２１５号 ２、発明の名称 水硬性耐熱組成物 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 ４、代理人 （１）　　明細書５頁４行の「ポル」の前に「普通、早
強、中庸熱、白色、耐硫酸塩等の」を挿入する。

（２）　　同５頁６〜７行の「普通、−耐硫酸塩等の」
を削除する。

（３）同７頁６行の「ガイヤナ」を「カイヤナ」と訂正
する。

（４）同７頁ｌＩ行［クロム鉄鉱Ｊの次に［及び、これ
らの１種又は２種以上組合せた使用済レンガ又はレンガ
屑、」を挿入する。

（５）　　同７頁１１〜１２行のｒ等が用い−と共に」
を削除する。

（６）　　同７頁１５行の「等も用いることができる。

」を「、鉄滓バラス等を１種又は２種以上組合せて用い
ることができる。」と訂正する。

１７１　　同９頁７行「軽石」の後に「、アッシュバル
ーン、ガラスバルーン、レンガ屑」を挿入する。

（８）　　同第９頁１１〜２０行［その他にも・−圧延
場の作業床、」を下記の通り訂正する。　　　゛「その
他にも製鉄業界において、高炉関係で基礎、シャフト部
、防熱板、環状管、鋳床、樋カバー、鉱滓処理場の床、
隔壁、熱風炉関係で基礎、送風支管、熱風管、コークス
炉関係で基礎、本体、煙道、ドア、コークワーフ、ドラ
イクエンチングのクーリングチャンバー、コークス炉上
、コークガイド車、転炉関係で防熱板、ＣＯＧダクト、
その他の関係で造塊場の作業床、渦道レンガ固定、イン
ゴット台車、ＣＣ基礎、加熱炉、均熱炉、焼鈍炉等の熱
処理炉の基礎、内張り、外張り、煙道、煙突、圧延場の
作業床、」 （９）　　同１０頁４行「基礎」の後に「、壁」を挿入
する。

α呻　同１０頁５行ｒ２０〜１３０℃」をｒ１３００℃
以下」と訂正する。

手続補正書 昭和５７年１０月 補庁長官　若杉和夫殿 】、事件の表示 昭和５６年　特許願　第１１４２１５号２、発明の名称 住所 氏名　鼻°品１１”＆桧社 ４、代理人 ７、補正の内容 （１）　　明細書２頁６行、３頁１４行、４頁１１行ｒ
等」を削除。

（２）同２頁１０行ｒ＆ｏ２Ｊの次に「および」を挿入
。

（３）　　同４頁１６行、５頁８行、６頁１９行、７頁
４行、８頁３行「微粒」の次に「状」を挿入。

（４）同５頁１９行「ことであり、」を「ためである。

」と訂正。

（５）同６頁８行「セメント」を「水硬性セメント」と
訂正。

（６）同６頁１１〜１２行［分散剤・・・かまた、」を
削除。

（７）同７頁１４行「いわゆる」を削除。

（８）　　同７頁１６行「この耐熱性骨材と」を削除。

（９）　　同７頁１７行「の混合物と」の次に「前記耐
熱性骨材と」を挿入。

（至）同７頁加行「（資）」を「９５」と訂正。

（横町 （１１）　　同８頁７行、８行「発砲」註「発泡」と訂
正。

（１２）　　同８頁１２行「アルミナファイバー」の次
に「、ガラス繊維」を挿入。

（１３）　　同９頁５行、８行「自然」を「気乾」と訂
正。

（１４）　　同１０頁１１行、１２１〒、１３行、１２
頁１５行、１６行、１７行「％」を「重量部」と訂正。

（１５）　　同１０頁１３〜１５行、１２頁１７行〜１
３頁１行「し、・・・混合物を」を削除。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　水硬性セメン）５０〜９０重量部、超微粒状無定
   形シリカ１０−５０重量部、分散剤０．１〜３重量部よ
   りなる混合物５〜７０重量部と耐熱性骨材３０〜９５重
   量部よりなることを特徴とする水硬性耐熱組成物。