JPH0465347A - キャスタブル用結合材 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、キャスタブル耐火物に用いられるアルミナセ
メント及び高炉スラグを主とする結合材に関する。

（従来技術］ 従来、キャスタブル耐火物は、耐火骨材に結合材である
アルミナセメントを配合し、水を加えて混練し、施工さ
れていた。

しかし、その施工されたアルミナセメント硬化体が高温
雰囲気下で使用され、加熱された場合、温度上昇に伴な
いその強度は、暫次増伸するが、８００〜１０００°Ｃ
（以下、中間温度という）の範囲では、著しく低下する
。

そこで、従来、その改善策として、次の２通りの結合材
が提案されている。

その一つは、カルシウムアルミ第一トを主体とした高ア
ルミナ質結合材である。例えば、ＣａＯ・２Ａ　ｎ　、
０３を主材として、これに水和活性の高いカルシウムア
ルミネート ＣａＯ・Ａ　ｌ　ｚ（ｈ等を、さらに、高純度のアルミ
ナ粉末、界面活性剤、凝結遅延剤等を適宜添加した、Ａ
４２０．含有量７０重量％以上の特殊な高アルミナ質ア
ルミナセメント組成物が知られている（特公昭６３−３
７０５５　、特開昭５５−１２１９３４　）。

もう一つは、スラグを主材とした結合材である。

例えば、ステンレス等の合金製造時に副産するスラグに
アルカリ金属化合物、ホウ素化合物及び蛍石を配合した
のち、再溶融し、冷却し、粉砕した改質スラグ粉末（主
鉱物は１１Ｃａ０　・７Ａ　１　ｚ０３・ＣａＦｚ、３
ＣａＯ・２ＳｉＯ２・ＣａＦｚ、ＣａＦｚ等）に、シリ
カ質物質、場合によって解膠側（リン酸塩）を配合して
なる改質スラグ系組成物が知られている（特開平１−２
０３２７６）。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、この２つの結合材を工業的規模で製造し
ようとする七、製造工程が著しく複雑過ぎるために、実
用性が欠ける。例えば、改善策の前者の方法では、それ
ぞれのカルシウムアルミネートは所要の組成になるよう
に焼成できないため、個別に焼成し、粉砕したのち、所
要配合比にしたがって混合しなければならない。また、
後者の方法では、再溶融したのち、前者と同様に粉砕、
混合工程を経ることにより、所望の結合材を製造しなけ
ればならない。しかも、上記のようにして得た結合材で
あっても、中間温度全域の強度低下の改良になるのでは
なく、１０００’Ｃでの熱処理後の強度は、乾燥強度（
１００〜１１０°Ｃで乾燥したときの強度）に比し、む
しろ１０〜１５％低くなる欠点も有している。

［課題を解決するだめの手段］ そこで、本発明者らは、容易に入手しうる材料を使用し
、単純な工程で製造できる組成物であって、しかも中間
温度における強度が低下しない結合材について探求した
結果、中間温度で強度低下するアルミナセメントであっ
ても、特定材料をある範囲で組み合わせることによって
目的に通う結合材が簡単に製造できる方法を見出し、本
発明を完成させた。

すなわち、本発明は、アルミナセメント１５〜６０重量
％、高炉スラグ２５〜７５重量％、シリカ質物質５〜１
５重量％、ホウ素化合物をＢ２Ｏ３基準で０．１〜５重
量％及びアルカリ金属化合物をＲ，０基準（ＲはＫ及び
／又はＮａ）で１．５〜４重量％からなる粉末状のキャ
スタブル用結合材にある。

本発明の結合材は、市販の材料、５種類をそのまま原料
として用いることができる。

アルミナセメントには耐火物用及び工事用（構造用）の
２種類があり、いずれを選択し、使用してもよい。その
化学成分は主にＡｆｆｉ、（ｈとＣａ、０であり、前者
が３５〜６５重量％、後者が３３〜４０重量％と成分上
かなりの幅があるが、本発明の材料として用いるには、
Ａ　ｎ　２０３含有量の低い方のアルミナセメントが好
ましい。なお、アルミナセメントは製造方法によって、
結晶とガラス質との割合も相当界なるが、この点につい
ても特に限定するものではない。アルミナセメントの細
かさは通常ブレーン値で３３００〜６０００ｃｄ／　ｇ
である。

高炉スラグは、急冷スラグを粉砕した粉末である。その
化学成分は、主に５ｉ０２、Ａ　ｆ　□Ｏ，、ＣａＯｌ
ＭｇＯなどであり、無定形物である。通常、市販されて
いる高炉スラグの細かさは３０００〜８０００Ｃ１１１
／　ｇである。

シリカ質物質には、シリカヒユーム、天然けい石の粉砕
物等が挙げられる。その化学成分としては、ＳｉＯ□が
少なくとも８５重量％以上含まれているものを、また細
かさは平均粒径１ｏμｍ以下のものを使用するのが好ま
しい。

ホウ素化合物には、酸化ホウ素、ホウ酸、コレマナイト
（２Ｃａ０・３ＢｚＯｚ　　・５ＨｚＯ）等が挙げられ
る。

アルカリ金属化合物としては、ＮａまたはＫの炭酸塩、
炭酸水素塩、水酸化物などが挙げられる。

さらに、ホウ素とアルカリ金属の双方を含有するものと
（−でメタホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯｚ）、ボウ砂Ｃ
Ｎａｚ０・２ＢｚＯｙ　　ｌ０ＬＯ）、カーナイト（Ｎ
ａｚＯ・２ＢｚＯ：＋　・４ＨｚＱ）　　ウレキサイト
（２ＣａＯ−Ｎａｚｏ　・５Ｂｚ０３１６１（，０）等
の天然鉱物やホウけい酸アルカリガラス（ＮａｚＯまた
はに２０３〜１５重量％、Ｂ２０３１０〜２０重量％）
も使用できる。

これらホウ素化合物及びアルカリ金属化合物の細かさは
、可溶性のものについては０．５ｍｍ以Ｆ程度でよいが
、不溶性のものについては混合したときの分散を良くす
るために、４４　ｔｔ　ｍ以下に粉砕して用いるのが好
ましい。

次に、上記各材料の混合割合について述べる。

アルミナセメントは、バインダーとして強度発現をさせ
るための基本的材料である。このアルミナセメントの配
合割合が１５重量％未満では、強度発現が低くすぎ、耐
火物として形状を維持できない場合があり、逆に６０重
量％を超えると、中量温度における強度低下が大きいの
で、いずれも好ましくない。好ましい混合割合の範囲は
２０〜５５重量％である。

高炉スラグはシリカ質物質等と共に中間温度における強
度改善のために混合されるもので、その割合が２５重量
％未満では、その混合した効果がなく、７５重量％を超
えると他の材料が相対的に減少、例えば、アルミナセメ
ントあるいはその他の３材料が少量になり過ぎ、特に中
間強度が低下するので好ましくない。好ましい混合割合
は３０〜７０重量％である。

シリカ質物質、ホウ素化合物及びアルカリ金属化合物の
王者は、一体となって、焼結助剤として作用することに
より、中間温度における強度改善に寄与すると共に、そ
れぞれが独自の効果を発揮する。すなわち、シリカ質物
質は、特にシリカヒユームを用いた場合には、結合材と
水との混練物を成形した際に、ベアリング効果を発揮し
て密充填する作用があり、アルカリ金属化合物は、ホウ
素化合物によるアルミナセメントの凝結遅延効果を打ち
消し、アルミナセメント本来の速硬性を結合材に具備さ
せる働きがある。なお、アルカリ金属化合物のＲ２０基
準が１．５重量％未満では、脱型強度が極端に低く過ぎ
るので好ましくない。以上のような効果を発揮させるた
めには、シリカ質物質は５〜１５重量％、ホウ素化合物
はＢ２Ｏ３基準で０、１〜５重量％、アルカリ金属化合
物はＬＯ基準（Ｒ２０Ｘｏ、６５８及びＮａｚＯの合計
値）で、１．５〜４重量％混合されていることが肝要で
ある。それらの範囲外では、王者のバランスがくずれ、
中間温度における強度低下や、硬化不良となるので、好
ましくない。特に、ホウ素化合物が多過ぎると凝結遅延
にもなり、施工作業も長びくので、−層好ましくない。

本発明の結合材は、上述した各材料を所定の割合に配合
し、慣用の混合機、例えばＶ型混合機で十分混合すれば
製造できる。

なお、本発明の結合材を使用するのにあたり、減水剤、
高性能減水剤など適宜添加することはさしつかえない。

〔実施例］ 実施例１〜９、比較例１〜６ 上述する５材料を第１表に示す割合に配合し、Ｖ型混合
機に投入して、十分混合して、それぞれの結合材を製造
した。

（使用した材料） アルミナセメント 日本セメント社製「アサノアルミナセメント１号」 Ａｆｚｏｔ５３．２重量％、Ｃａ０３７．５重量％、ブ
レーン比表面積　４９０Ｍ／　ｇ 高炉スラグ 第一セメント社製「セラメント」 ＳｉＯ□３４．３重蓋％、ｘＬｏ３１２．２重量％、Ｃ
ａ０４１９重量％、Ｍｇ０６．２重蓋％、ブレーン比表
面積　３６００ｃｉｆ／　ｇシリカ質物質 エルケム・ジャパン社製「ミックスタイト９７０　ＵＪ ＳｉＯｚ９５重量％以上 平均粒径　０．２μｍ ホウ素化合物 関東化学工業社製試薬「はう砂」 アルカリ金属化合物 東洋ソーダ社製「炭酸ソーダ」 これらの結合材１００重量部、耐火骨材（日本粘土鉱業
社製「シャモット」粒径２．５ｍｍ通過品）２００重量
部、高性能減水剤（花王社製ｊ−マイティ１００Ｊ）１
重量部及び水４０重量部を容器に入れ、混練した。

得られた各混練物を４Ｘ４Ｘ１６ｃｍに成型し、２０°
Ｃ湿空中で２４時間養生したのち、脱型した。

次いで、１００°Ｃの乾燥器に入れ、２４時間乾燥した
。さらに、電気炉に入れ昇温速度２００″Ｃ／ｈｒの条
件で８００″Ｃまたは１．０００″Ｃに昇温し、それぞ
れの温度に３時間保持したのち、炉内放冷した。

上記各プロセスの経過後、すなわち脱型後、乾燥後、８
００°Ｃ熱処理後及び１０００°Ｃ熱処理後、それぞれ
における圧縮強度を測定し、得た結果を第１表に併記し
た。

〔発明の効果］ 本発明は、アルミナセメント、高炉スラグのほか少量の
シリカ質物質、ホウ素化合物及びアルカリ金属化合物を
混合してなるキャスタブル耐火物用結合材であり、従来
の結合材では、該耐火物としたとき、８００〜Ｉ　００
０　’Ｃで熱処理された際の強度は、乾燥強度より低く
なるのに対して本発明の結合材はむしろ高く、これによ
って中間強度における従来の結合材の欠点を解消できた
。

本発明の結合材は人手容易な材料をたくみに組み合せ、
混合割合を指定することによって、それらが具備する欠
点を相互に補充し、解消させている点に特徴を持ってお
り、しかも市販の材料を何ら加工することなく、単に混
合しさえすれば製造できる点、実用化が格段に高いメリ
ットがある。

特許出願人　日本セメント株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミナセメント１５〜６０重量％、高炉スラグ２５〜
   ７５重量％、シリカ質物質５〜１５重量％、ホウ素化合
   物をＢ＿２Ｏ＿３基準で０．１〜５重量％及びアルカリ
   金属化合物をＲ＿２Ｏ基準（ＲはＫ及び／又はＮａ）で
   １．５〜４重量％からなるキャスタブル用結合材。