JPS62207750A

JPS62207750A - 水硬性複合材料

Info

Publication number: JPS62207750A
Application number: JP5065786A
Authority: JP
Inventors: 悦郎坂井; 康人伏井
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1986-03-10
Filing date: 1986-03-10
Publication date: 1987-09-12

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、常温で流し込み成形ができる優れた作業性と
、その流し込み面に対して極めて精密な転写性を持つう
え、耐熱性や高強度特性に優れた水硬性複合材料に関す
る。

（従来の技術）水硬性無機材料に、それより１〜２オーダ小さい超微粉
を加え、高性能減水剤と共に用いて緻密な高強度硬化体
を得る技術は既に公知である（例えば特表昭５５−５０
０８６３号）。また、ツインロール等を用いてセメント
を水又は水溶液高分子とともに混練して、高い曲げ強度
を持つ硬化体（ＨＤＦ）を作る技術も知られている。し
かしながらこれら従来の水硬性材料において、前者は通
常のモルタルやコンクリートと比べて緻密性が優れてい
るため高温時に爆裂現象が生じ、必ずしも耐熱性を有し
ているとは言い難く、成形物を常用できる温度としては
２５０℃程度が限界であるといわれている。

また、成形物を作る際に単位セメント量を増加させる場
合、硬化収縮によるひび割れや、熱応力による温度ひび
割れ等が解決すべき問題となっている。後者のＨ叶硬化
体については成形性の困難が解決されねばならない問題
点である。

−・方、水硬性のキャスタブル耐火物用組成物も知られ
ているが、これらは耐熱性には問題はないものの、高強
度を得ることは難しく、かつ優れた流動性を保持したま
ま流し込み成形によって転写性を得ることは困難であり
、更に中温度域（４００〜９００℃）での大きな強度損
失や水和物の転移温度が室温付近にあって不安定である
ことなど多くの問題が残されている。

以上のごとく、水硬性材料から、特に常温で流し込み成
形ができる優れた作業性と、その流し込み面に対して極
めて精密な転写性と、かつ耐熱性や高強度特性に優れた
水硬性複合材料を確保するには、種々の問題がある。

〔発明の目的〕

本発明者らは、前記諸問題を解決すべく種々検問を加え
た結果、水硬性複合材料の組成としてセメント質物質の
使用割合を１〜１００μｍの不活性な無機材料で置き換
えて、セメント質物質の使用割合を抑制するとともに、
ざらに超微粉と高性能減水剤を組合わせることにより、
著しく低い「水／粉体」比でも優れた流動性を有し、高
強度で耐火性や硬化収縮等の改善が計れることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

〔発明の構成〕

この発明を概説すれば、セメント質物質、１〜１００μ
而の不活性無機粉体、超微粉、高性能減水剤、及び水を
含有して成る水硬性複合材料に関するものである。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

本発明で使用するセメント質物質には、普通、９強、超
早強、及び白色の各種ポルトランドセメントが通常用い
られる。また、中庸熱、及び高炉セメント、フライアッ
シュセメント等の低熱セメントや耐硫酸塩セメント、ア
ルミナセメントも使用でき、更には適当な養生方法を用
いれば水酸化カルシウムや酸化カルシウムなども使用す
ることができる。これらセメント質物質の粒径は、通常
１０〜３０μ而のものが使用されるが、勿論これより小
ざいもの、あるいは大きいものも使用できることはいう
までもない。なお、これらセメント質物質に対して通常
セメントコンクリートに用いられている急硬剤、高強度
混和材や化学混和剤を併用することもできる。

次に本発明で使用する不活性無機粉体とは、水和反応に
対して不活性な無機質固体材料の粒子から成る粉体であ
ることを意味する。その粒径は、粒径が小さくなるほど
粒子の表面活性が大きくなり混練時に多量の水を使用し
なければ流動性を確保できなくなること、また粒径が大
きくなるほど而の転写性が悪くなることを勘案して、１
〜１００μ而、好ましくは５〜８８μｍ１ざらに好まし
くは５〜４４μｍのものが良い。

本発明における中核的な技術思想は、当該不活性無機粉
体を前記セメント質物質と後述する超微粉体との系、即
ち近似最密充填系に適用、それもセメント質物質の使用
量を抑制するという観点から、別言すればセメント質物
質の置換成分として用い、種々の特性、特に耐熱性、高
強度特性、硬化収縮特性を改善しようとする点にあり、
従って、不活性無機粉体は必須の成分である。前記不活
性無は粉体を構成する成分的な制限は特になく、酸化物
、非酸化物系のセラミックスなどで良い。例えば、シリ
カ、アルミナ、ムライト、マグネシア、スピネル、炭化
けい素、窒化物が使用され、これら粉体は、各種陶磁器
や耐火物や骨材などを粉砕あるいは粉砕分級して調製さ
れる。

また、前記不活性無機粉体は水に対し易溶性のものは適
当でなく、吸水率のあまり高くないものが好ましい。更
に成形物に耐熱性が要求される場合は、耐熱性の要求度
に応じて使用する不活性無機粉体は、少なくともその要
求温度以上の高温に耐えるものであることが必要である
。不活性無機粉体の使用量は、セメント質物質に対して
任意に換えることができるが、両者の合計１００体積部
に対して不活性無機粉体が２０体積部以上であることが
流動性の観点から好ましい。硬化収縮の著しい改善の点
からは５０体積部以上が好ましく、更に好ましくは８０
体積部以上で、耐熱性に大きな効果が見られ、高温や熱
衝撃等の苛酷な熱環境下での使用には９０体積部以上が
好ましい。

本発明で使用する超微粉とは、平均粒径１μｍ以下の粉
末でセメント質物質や不活性無機粉体の平均粒径より１
オーダー、好ましくは２オーダー小さい粒子より成るも
のを意味する。超微粉を構成する成分的な制限は特には
ないが、水に対して易溶性のものは適当でない。本発明
においては、シリコン、含シリコン合金、及びジルコニ
ア等を製造する際の副産物であるシリカダスト（シリカ
ヒユーム）やシリカ質ダストが特に好適であるが、それ
以外のものであっても上記の条件を満足すれば利用でき
る。その例として、炭酸カルシウム、シリカゲル、オパ
ール質珪石、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジル
コニウムなどが利用できる。超微粉の好ましい添加母は
、混練物の流動性や成形性の観点から、セメント質物質
と不活性無機粉体の合計１００重量部に対して、シリカ
ダストの場合で、５〜５０重量部であり、他の超微粉で
は比重に応じてこれに換算した量が好ましい。５重量部
以下では高強度を得ることはむずかしく、５０重ω部以
上では流動性の面で好ましくない。

本発明で使用する高性能減水剤とは、前記各種粉体と水
の系において湿潤性や流動性を確保するために用いられ
るもので多量に添加しても過度の空気連行を伴わず、分
散力が大である界面活性剤のことを意味し、メラミンス
ルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩や、アルキルナフ
タリンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩や、ナフ
タリンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、あるい
は高分子量りゲニンスルホン酸塩、及びポリカルボン酸
塩などを主成分としたものを例としてあげることができ
る。経済性と効果の点からナフタリンスルホン酸やアル
キルナフタリンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物の
塩が好ましい。高性能減水剤の使用量は、通常、セメン
トに対しては０．３〜１重量部使用されているが、本発
明ではそれより多量に使用することが望ましく、セメン
ト質物質と不活性無機粉体及び超微粉の合計１００重量
部に対して１〜５重量部が好適であり、更に好ましくは
１．５〜３重量部である。

本発明においては、前記した各種の粉体成分に対して、
より大きな粉径を持つ骨材を加えて用いることができる
。従って骨材とは、本発明では１００μｍを越える粉径
のものをいい、一般の砂、砂利でも可能であるが、モー
ス硬度６以上、またはヌープ圧子硬度７００Ｋｌ　ｆ　
／　！ｒＩ！！？　以上の基準で選定された硬質骨材を
使用することが好ましい。また、それ以外にも金属やガ
ラス、プラスチックス等の使用も可能である。なお耐熱
性が要求される場合には、シャモット、ボーキサイト、
重焼ばん土頁岩、陶磁器粉砕品、アルミナ、スピネル等
の酸化物系の耐火物級骨材が好ましい。これら骨材の使
用量は通常セメント質物質、不活性な無機材料、超微粉
の合計母に対し、５垂辺部程度までが好ましい。但し、
プレパックドやポストパックド工法等の特殊な工法を用
いる場合は、この限りではない。本発明においては、前
記した各種配合成分に水を加えて混練物となし、成形を
行なうものである。成形性の面から添加水量は、粉体成
分（セメント質物質、不活性無機粉体及び超微粉の合計
）１００重量部に対して１２〜２５重量部が好ましく、
ざらに好ましくは１２〜２０重量部である。練り混ぜ方
法や投入順序には特に制限はなく、これらの材料が均一
に混練されればよい。

さらに、本発明では前記混線材料を鉄骨や鉄筋、繊維等
と組合わせることもでき、引張り、曲げの補強材とする
ことができる。

混線物から成形して得られた成形品は養生されるが、養
生条件にも特に制限はない。しかし「セメント質物質／
不活性無機材料」比の小さい場合や、セメント質物質と
して水酸化カルシウムや酸化及びそれらを放出するもの
を用いる場合は、２０℃より高温が望ましく、４０〜５
０℃以上の湿潤養生が好ましい。また、５０〜２５０℃
程度の高温養生や？ｊ温高圧養生も有用である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本
発明の技術思想を逸脱しない限り本発明はこれら実施例
に限定されるものではない。

く流動性試験〉第１表に示すような配合割合で各成分く各成分の配合割
合は、重量部の値を示す。以下同じ。）を２１モルタル
ミキサーで５分間混練し、ＪＩＳ−Ｒ５２０１に準じて
テーブルフローを測定した。結果は第１表に示される通
りで、不活性無機粉体の添加により流動性が著しく改善
されることが明らかである。

即ち、比較例１に対し実施例１にみられる如く、セメン
ト成分の３０％を不活性無機粉体で置換することにより
流動性が改善され、更にその置換率を高めていくと、大
巾な流動性の改善が計られることがわかる（実施例２〜
４）。

また、置換率が小さいと比較例６に示される如く流動性
改善に効果がない。

また、比較例２〜５に示されるように流動性数色効果の
向上において、不活性無機粉体が必須的成分であること
がわかる。

以下余白第１表（注）各配合成分の詳細は、第３表の（注２）参照。

く硬化収縮性試験〉第２表に示す配合割合により各成分を２１モルタルミキ
サーで５分間練り混ぜ、ｍ５Ｘ１０ｃ、型枠を用い、米
国工兵隊規格ＣＲ［）−Ｃ−５８９に準じてマイクロメ
ータにより硬化による収縮を測定した。第２表に示され
る如く、本発明になる水硬性複合材料は著しく硬化収縮
が小さいことが明らかである。

即ち、本発明になる水硬性複合材料はセメント成分を不
活性無機粉体で置換しないもの（比較例１）、あるいは
高性能減水剤を少なくし、かつ水比を多くしたもの（比
較例５）と比較して、硬化収縮特性に優れていることが
わかる。

以下余白第２表以上余白く耐熱性及び転写性試験〉成形品の耐熱性ならびに成形時の転写特性を試験した。

第３表に示すような配合割合の成分、及び所定の水量を
２１モルタルミキサーで５分間線混し、４Ｘ４Ｘ１Ｂｃ
ｍ型に注型して、５０℃で７日間の養生後、８０℃で１
日、ざらに１８０℃で１日の乾燥を行ない、３０’Ｃ／
分で昇温しで４００℃、’ｌｈｒの加熱を行ない放冷し
た。結果を第３表に示す。比較例７は昇温中に爆裂した
が、本発明のものは爆裂もなく加熱後もかなりの強度を
保っており、実施例７では１５００Ｋｇｆ／ＣＩｉ以上
の強度があった。実施例８及び９の組成物を、ざらに８
００℃まで加熱したが爆裂しなかった。また、本発明に
なる水硬性複合材料の注型成形時の転写性について評価
した。即ち、前記したと同様の配合組成物においてシリ
コーンゴム製のオ′Ｅチャの元型に対する転写性をみた
ところ、非常に優れた転写性を示した。

以１・余白第３表冷（）たものを加熱後として強度を測定した。

（注２）［使用材料］セメント・・・・・・秩父セメント（株）白色ポルトラ
ンドセメント（光透過法による平均粒径１０．３μｍ）不活性無機粉体・・・・・・陶器片（片成分：ムライト
おＪ、びりＩＪストパライト）２　ｒｔｕｕ下をボールミル粉ｉ，ｆ＋＊い’ｒ．　’ｌ：ｒ過法による平均粒（￥
１８μｍ）超微粉・・・・・・シリカフラワー（ＴＥＨによる平均
粒径０．２μｍ）高性能減水剤・・・・・・第一工業製薬［セルフロー１
１０１舅　（主成分アルキルナフタレ〕ζノ，ル小ン酸ホルムアルデヒド骨材・・・・・・コランダム砂（粒径０．３〜１．０Ｍ
、モース硬度８）〔発明の効果〕本発明になる水硬性複合材料は、成形性、転写性に優れ
ているとともに、成形品の耐熱性、強度特性、寸法安定
性が優れている。従って、本発明になる水硬性複合材料
は成形により広い用途に適用されるが、特に鋳造型、中
子、耐火物などへの利用が可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

セメント質物質、超微粉、粒径１〜１００μｍの不活性
な無機材料、高性能減水剤及び水を主成分とする水硬性
複合材料。