JPS629552B2 - - Google Patents
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- JPS629552B2 JPS629552B2 JP54152750A JP15275079A JPS629552B2 JP S629552 B2 JPS629552 B2 JP S629552B2 JP 54152750 A JP54152750 A JP 54152750A JP 15275079 A JP15275079 A JP 15275079A JP S629552 B2 JPS629552 B2 JP S629552B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
Landscapes
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
本発明は高強度で且つ高耐火性を有する溶融石
英を主原料とした耐火調合物に関するものであ
る。詳しくは、溶融石英にポルトランドセメント
及びシリカ超微粉を配合してなる耐火調合物に関
する。 溶融石英は非晶質のシリカガラスであつて常温
から1000℃までの熱間膨脹率が0.05%以下と極め
て小さく、高耐火性であるため、鉄鋼工業、コー
クス工業、アルミニウム工業、ガラス工業、その
他産業用耐火材として各所に使用されている。 従来、溶融石英を不定形材、例えばキヤスタブ
ル又はプラスチツクとして使用する場合には結合
剤として硬化反応が速く、早期強度が大きく、耐
火度の高いアルミナセメントが利用されてきた。
しかし、溶融石英等SiO2分の高い材料をマトリ
ツクスに多量に含む場合にはアルミナセメントの
主成分であるCaO・Al2O3との間に高温において
SiO2―CaO―Al2O3系低融点物質を生成するため
に高温劣化が著しく最高使用温度が限られてい
た。 そこで本発明者は、上記の従来材質の欠点を解
決するため、アルミナセメントに替え、3CaO・
SiO2,2CaO・SiO2が主成分であるポルトランド
セメントを使用し、さらに増強剤としてシリカ超
微粉を配合させることにより、高温における
SiO2―CaO―Al2O3系低融点物質の生成量を抑
え、高温劣化を改善し、前記材質の最高使用温度
を大幅に引上げた。 ここで、ポルトランドセメントとシリカ超微粉
を併用用する効果の1つはポルトランドセメント
の構成鉱物、3CaO・SiO2,2CaO・SiO2の水硬
反応がアルミナセメントのCaO・Al2O3に較べて
遅く、早期強度が小さいことを補うことにある。 すなわち本発明は5μ以下のシリカ超微粉を配
合し、ポルトランドセメント構成鉱物が水と接し
た時に遊離するCaイオンによりシリカ超微粉を
凝集せしめ、成形体強度を増強させた。このこと
は後記する実施例2の配合について、シリカ超微
粉の割合のみを変化させて得たスタンプ材の圧縮
〓〓〓〓〓
強さを示した第1図から確認できる。 更にこの5μ以下のシリカ超微粉配合の効果は
成形体強度を増強させることのみならず、その超
微粉による焼結能のため、比較的低温で粒子同志
の焼きつけが可能で、400〜1000℃附近における
ポルトランドセメント水和物の脱水による成形体
強度の低下を補うことにある。第2図は実施例2
の配合(シリカ超微粉6wt%添加)と実施例2の
配合でシリカ超微粉のみを除いた配合とを、それ
ぞれをスタンプ成形したものについて熱間におけ
る曲げ強さを示したものである。又、本発明で溶
融石英を主原料としポルトランドセメント、シリ
カ超微粉を配合し、耐火調合物とすることは、耐
火調合物の主成分をSiO2―CaO系とし、高温に
おける低融点生成物を減少させることのみなら
ず、ポルトランドセメント中のCaOあるいはCaO
―SiO2系組成物が熱間で鉱化剤として働き、溶
融シリカが結晶化温度(1000〜1100℃)以上で、
クリストバライト単相に転移することを抑え、ト
リジマイトへの転移を助長する。これによつて、
上記溶融シリカ質耐火調合物が結晶化温度以上の
使用により、結晶化されても、クリストバライト
だけでなく、トリジマイトをも晶出するため、
150〜300℃附近でのクリストバライトの急激な熱
間膨脹を緩和する。第3図はクリストバライトと
トリジマイトの熱間平均膨脹率を示す。それ故
に、本発明は従来、結晶化後はクリストバライト
単相生成のため耐スポール性に劣るとされていた
溶融シリカ質耐火材を耐スポール性においても改
良した。 本発明で使用するポルトランドセメントは通常
市販されているもので、用途に応じて早強ポルト
ランドセメント、低熱ポルトランドセメント、シ
リカセメント、フライアツシユセメント等を1種
あるいは2種以上用いる。その配合量は溶融シリ
カ主原料に対し2〜10wt%が望ましい。2wt%以
下では成形体の強度が十分に発現しない。又
10wt%以上ではポルトランドセメント中からの
Al2O3の混入量が多くなり、熱間でSiO2―CaO―
Al2O3系低融点物質を生成するため高温劣化の面
から好ましくない。 本発明で使用するシリカ超微粉は金属シリコ
ン、シリコン合金製造の際、副生するシリカフラ
ワー等の捕集ダスト、あるいは溶融シリカを粉
砕、分級したものであつて、その表面エネルギー
は高く活性粉末である。 本発明でシリカ超微粉の粒度の上限は5μが好
ましい。これは、それ以上では成形体強度の増強
剤及び高温熱間で増強剤としての役割が低下する
ことによる。その添加量は1〜8wt%が望まし
い。1wt%以下では量的不足から成形体増強、或
は、ポルトランドセメントの400〜1000℃におけ
る強度劣化の防止とはならない。8wt%以上で
は、シリカ超微粉の大きい比表面積のために、気
孔率が高くなるだけでなく、シリカ超微粉の高い
焼結能のために、高温において急激な焼成収縮が
起り、亀裂が発生し易くなるので好ましくない。 本発明の調合物は必要に応じて種々の添加剤の
使用が可能で各種構造体への施工法に応じてリン
酸、炭酸、リグニンスルフオン酸系の分散剤、ア
ルギン酸、セルロース、ビニル系の粘度調整剤を
添加配合してもよい。 本発明の調合物は、このように構成されたもの
であつて所定の形状の型に鋳込み、乾燥後、耐火
構造体として供してもよいし、溶融シリカの結晶
化温度以下(1000〜1200℃)で焼成して耐火構造
体としてもよい。 つぎに、本発明の耐火調合物の実施例をあげ、
同時に従来の溶融シリカ質調合物を比較例として
あげ、それぞれを流し込み、またはスタンプで施
工した場合の物性値について試験し、その結果を
第2表に示す。第1表は各調合物に使用した原料
の化学成分値である。 〓〓〓〓〓
英を主原料とした耐火調合物に関するものであ
る。詳しくは、溶融石英にポルトランドセメント
及びシリカ超微粉を配合してなる耐火調合物に関
する。 溶融石英は非晶質のシリカガラスであつて常温
から1000℃までの熱間膨脹率が0.05%以下と極め
て小さく、高耐火性であるため、鉄鋼工業、コー
クス工業、アルミニウム工業、ガラス工業、その
他産業用耐火材として各所に使用されている。 従来、溶融石英を不定形材、例えばキヤスタブ
ル又はプラスチツクとして使用する場合には結合
剤として硬化反応が速く、早期強度が大きく、耐
火度の高いアルミナセメントが利用されてきた。
しかし、溶融石英等SiO2分の高い材料をマトリ
ツクスに多量に含む場合にはアルミナセメントの
主成分であるCaO・Al2O3との間に高温において
SiO2―CaO―Al2O3系低融点物質を生成するため
に高温劣化が著しく最高使用温度が限られてい
た。 そこで本発明者は、上記の従来材質の欠点を解
決するため、アルミナセメントに替え、3CaO・
SiO2,2CaO・SiO2が主成分であるポルトランド
セメントを使用し、さらに増強剤としてシリカ超
微粉を配合させることにより、高温における
SiO2―CaO―Al2O3系低融点物質の生成量を抑
え、高温劣化を改善し、前記材質の最高使用温度
を大幅に引上げた。 ここで、ポルトランドセメントとシリカ超微粉
を併用用する効果の1つはポルトランドセメント
の構成鉱物、3CaO・SiO2,2CaO・SiO2の水硬
反応がアルミナセメントのCaO・Al2O3に較べて
遅く、早期強度が小さいことを補うことにある。 すなわち本発明は5μ以下のシリカ超微粉を配
合し、ポルトランドセメント構成鉱物が水と接し
た時に遊離するCaイオンによりシリカ超微粉を
凝集せしめ、成形体強度を増強させた。このこと
は後記する実施例2の配合について、シリカ超微
粉の割合のみを変化させて得たスタンプ材の圧縮
〓〓〓〓〓
強さを示した第1図から確認できる。 更にこの5μ以下のシリカ超微粉配合の効果は
成形体強度を増強させることのみならず、その超
微粉による焼結能のため、比較的低温で粒子同志
の焼きつけが可能で、400〜1000℃附近における
ポルトランドセメント水和物の脱水による成形体
強度の低下を補うことにある。第2図は実施例2
の配合(シリカ超微粉6wt%添加)と実施例2の
配合でシリカ超微粉のみを除いた配合とを、それ
ぞれをスタンプ成形したものについて熱間におけ
る曲げ強さを示したものである。又、本発明で溶
融石英を主原料としポルトランドセメント、シリ
カ超微粉を配合し、耐火調合物とすることは、耐
火調合物の主成分をSiO2―CaO系とし、高温に
おける低融点生成物を減少させることのみなら
ず、ポルトランドセメント中のCaOあるいはCaO
―SiO2系組成物が熱間で鉱化剤として働き、溶
融シリカが結晶化温度(1000〜1100℃)以上で、
クリストバライト単相に転移することを抑え、ト
リジマイトへの転移を助長する。これによつて、
上記溶融シリカ質耐火調合物が結晶化温度以上の
使用により、結晶化されても、クリストバライト
だけでなく、トリジマイトをも晶出するため、
150〜300℃附近でのクリストバライトの急激な熱
間膨脹を緩和する。第3図はクリストバライトと
トリジマイトの熱間平均膨脹率を示す。それ故
に、本発明は従来、結晶化後はクリストバライト
単相生成のため耐スポール性に劣るとされていた
溶融シリカ質耐火材を耐スポール性においても改
良した。 本発明で使用するポルトランドセメントは通常
市販されているもので、用途に応じて早強ポルト
ランドセメント、低熱ポルトランドセメント、シ
リカセメント、フライアツシユセメント等を1種
あるいは2種以上用いる。その配合量は溶融シリ
カ主原料に対し2〜10wt%が望ましい。2wt%以
下では成形体の強度が十分に発現しない。又
10wt%以上ではポルトランドセメント中からの
Al2O3の混入量が多くなり、熱間でSiO2―CaO―
Al2O3系低融点物質を生成するため高温劣化の面
から好ましくない。 本発明で使用するシリカ超微粉は金属シリコ
ン、シリコン合金製造の際、副生するシリカフラ
ワー等の捕集ダスト、あるいは溶融シリカを粉
砕、分級したものであつて、その表面エネルギー
は高く活性粉末である。 本発明でシリカ超微粉の粒度の上限は5μが好
ましい。これは、それ以上では成形体強度の増強
剤及び高温熱間で増強剤としての役割が低下する
ことによる。その添加量は1〜8wt%が望まし
い。1wt%以下では量的不足から成形体増強、或
は、ポルトランドセメントの400〜1000℃におけ
る強度劣化の防止とはならない。8wt%以上で
は、シリカ超微粉の大きい比表面積のために、気
孔率が高くなるだけでなく、シリカ超微粉の高い
焼結能のために、高温において急激な焼成収縮が
起り、亀裂が発生し易くなるので好ましくない。 本発明の調合物は必要に応じて種々の添加剤の
使用が可能で各種構造体への施工法に応じてリン
酸、炭酸、リグニンスルフオン酸系の分散剤、ア
ルギン酸、セルロース、ビニル系の粘度調整剤を
添加配合してもよい。 本発明の調合物は、このように構成されたもの
であつて所定の形状の型に鋳込み、乾燥後、耐火
構造体として供してもよいし、溶融シリカの結晶
化温度以下(1000〜1200℃)で焼成して耐火構造
体としてもよい。 つぎに、本発明の耐火調合物の実施例をあげ、
同時に従来の溶融シリカ質調合物を比較例として
あげ、それぞれを流し込み、またはスタンプで施
工した場合の物性値について試験し、その結果を
第2表に示す。第1表は各調合物に使用した原料
の化学成分値である。 〓〓〓〓〓
【表】
【表】
物性値の測定方法
実施例1と比較例1の耐火調合物は、水分
14wt%添加して40×40×160mmの金型に流込んだ
後、24時間養生し、更に110℃×24時間乾燥して
テストピースを得た。 実施例2と比較例2耐火調合物は水分12wt%
添加したものを40×40×160mmの金型にスタンプ
成形し、24時間養生した後、更に110℃×24時間
乾燥してテストピースを得た。そしてこれらを
JISに準じて物性を測定した。 本発明耐火調合物を成形した耐火構造体は溶融
石英特有の1000℃までの低膨脹性を備え、しかも
前述のように高温における低融点物質の生成が少
ないため、実施例に示すごとく高温強度劣化がな
く、製鉄用、ガラス製造用、その他高温産業用と
して有用である。
14wt%添加して40×40×160mmの金型に流込んだ
後、24時間養生し、更に110℃×24時間乾燥して
テストピースを得た。 実施例2と比較例2耐火調合物は水分12wt%
添加したものを40×40×160mmの金型にスタンプ
成形し、24時間養生した後、更に110℃×24時間
乾燥してテストピースを得た。そしてこれらを
JISに準じて物性を測定した。 本発明耐火調合物を成形した耐火構造体は溶融
石英特有の1000℃までの低膨脹性を備え、しかも
前述のように高温における低融点物質の生成が少
ないため、実施例に示すごとく高温強度劣化がな
く、製鉄用、ガラス製造用、その他高温産業用と
して有用である。
第1図は、シリカ超微粉添加量と圧縮強度の関
係を示す図、第2図は、シリカ超微粉添加による
熱間曲げ強度への効果を示す図、第3図は、クリ
〓〓〓〓〓
ストバライトとトリジマイトの熱間平均線膨脹率
の差異を示す図である。 〓〓〓〓〓
係を示す図、第2図は、シリカ超微粉添加による
熱間曲げ強度への効果を示す図、第3図は、クリ
〓〓〓〓〓
ストバライトとトリジマイトの熱間平均線膨脹率
の差異を示す図である。 〓〓〓〓〓
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 溶融石英を主原料とし、これにポルトランド
セメント及びシリカ超微粉を配合してなる耐火調
合物。 2 ポルトランドセメントが主原料に対し、2〜
10wt%であり、シリカ超微粉が1〜8wt%である
特許請求の範囲第1項記載の溶融石英を主体とす
る耐火調合物。 3 シリカ超微粉が無定形シリカ、溶融石英から
選ばれた見掛けの平均粒径が5μ以下のものであ
る特許請求の範囲第1項または第2項記載の溶融
石英を主体とする耐火調合物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15275079A JPS5678476A (en) | 1979-11-26 | 1979-11-26 | Refractory blend mainly consisting of fused quartz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15275079A JPS5678476A (en) | 1979-11-26 | 1979-11-26 | Refractory blend mainly consisting of fused quartz |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5678476A JPS5678476A (en) | 1981-06-27 |
JPS629552B2 true JPS629552B2 (ja) | 1987-02-28 |
Family
ID=15547340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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-
1979
- 1979-11-26 JP JP15275079A patent/JPS5678476A/ja active Granted
Also Published As
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JPS5678476A (en) | 1981-06-27 |
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