JPH0559059B2 - - Google Patents
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- JPH0559059B2 JPH0559059B2 JP59281800A JP28180084A JPH0559059B2 JP H0559059 B2 JPH0559059 B2 JP H0559059B2 JP 59281800 A JP59281800 A JP 59281800A JP 28180084 A JP28180084 A JP 28180084A JP H0559059 B2 JPH0559059 B2 JP H0559059B2
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- powdered coke
- coke
- concrete
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高温強度、寸法安定性、化学的安
定性の優れたコンクリート組成物に関する。 〔従来技術の問題点〕 コンクリート、モルタルなどのコンクリート
類、特にセメントコンクリート類は構造材料等と
して広く使用されているが、耐火性、耐熱性が不
十分で高温下に曝されると、その機械的強度等が
急激に低下する欠点がある。 そこで、本発明者は先にコンクリート類の耐熱
性を向上させるべく鋭意検討を重ねた結果、ある
種の粉状コークスをコンクリート類に添加、分散
せしめることにより、耐熱性が大きく向上すると
いう新事実を知見し、この新事実に基づいて粉状
コークスを主成分とするコンクリート類の補強剤
を特願昭58−136556号として特許出願した。 〔発明の背景〕 本発明者らは、更に性能向上をめざして検討を
進めたところ、チタン酸カリウムホイスカーをさ
らに添加することにより、常温強度が向上し、か
つより一層高温下での強度を高め、しかも化学安
定性、寸法安定性が向上することを見い出し、本
発明を得るに至つた。 〔発明の構成〕 本発明のコンクリート組成物は、加熱によつて
メソフエース球状体を形成しうる粉状コークスと
チタン酸カリウムホイスカーを含むものである。 メソフエース球状体とは、重質油、タールピツ
チなどを加熱熱分解して炭素化する炭素化の中間
過程において生成する液相から固相への遷移状態
の“中間相”であつて、一種の液晶である。そし
て、これは光学的異方性を示し、偏光顕微鏡下で
の観察では、単一球体をとることが知られてい
る。また、メソフエース球状体は、主に芳香族縮
合環よりなるラメラが積層したラメラ構造をとる
ことが認められている。 直留重質油、熱分解重油、タールピツチなどを
350〜550℃の間で加熱すると、熱分解反応が起こ
り、ガス、軽質留分を逸出し、残さは重縮合が起
こつて最終的には固化する。上記の温度範囲（炭
素化初期段階）で熱処理した残さを冷却して得ら
れる試料を樹脂と一緒に成型し、よく研摩したも
のについて反射偏光顕微鏡で観察すると、試料中
に光学的異方性を示す相が観察される。すなわ
ち、光学的等方性のマトリツクス中から、一種の
液晶である光学的異方性のメソフエース球状体が
現われてくる。 メソフエース球状体は、通常の結晶と同様に成
長する。生成したメソフエース球状体は、温度を
上げるか、または保持時間を長くすると成長す
る。一旦成長したメソフエース球状体は、周囲の
マトリツクスから芳香族縮合環等を呼び込んで次
第に成長してゆく。 その後、メソフエース球状体の合体が進行す
る。１つの球状体が成長している間に、その周囲
にまた新しく球体の核が発生し、これらの相互作
用によつて球状体の合体が生じ、メソフエースは
成長してゆく。 このような加熱によつてメソフエース球体を形
成しうる粉状コークスとしては、例えば石油重質
油を還元雰囲気下で450〜550℃で熱分解して得ら
れた生コークスを１〜30分間摩砕処理した粉状コ
ークスなどがある。 また、チタン酸カリウムホイスカーは、チタン
酸カリウム（K2Ｏ・6TiO2・1/2H2Ｏ）からなる
合成ホイスカーで外観は天然アスベストに酷似し
ており、径0.1〜1μm、長さ0.1〜0.2mmのものであ
る。このホイスカーは最高使用温度が約900℃で
あり、かつセメントとの分散性が良好な材料であ
る。 そして、これらの粉状コークスとチタン酸カリ
ウムホイスカーとは、ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、膨張セメントなどの自硬性セメ
ント、石灰スラグセメント、高炉スラグセメント
などの潜在水硬性セメント、混合セメント等のセ
メント、消石灰、火山灰、焼石コウなどの水硬性
材料と、砂、砂利、砕石などの骨材と混合され、
水が加えられて混練され、硬化せしめられて目的
のコンクリート組成物とされる。粉状コークスと
セメントとの配合割合は、特に限定されるもので
はないが、重量比でセメント１に対して粉状コー
クス２以下が望ましく、通常は0.1〜１の範囲で
用途、特性等によつて選択される。また、チタン
酸カリウムホイスカーとセメントとの配合割合
も、同様に特に限定されず、重量比でセメント１
に対してホイスカー１以下とされ、通常は0.05〜
0.5の範囲で用途、特性等によつて選択される。 また、粉状コークスおよびホイスカーは、ポリ
マーデイスパージヨン（樹脂エマルジヨン）に分
散したうえ、セメント−骨材混練系に添加するこ
ともできる。さらに、通常のAE剤、分散剤、硬
化促進剤、凝結遅延剤などのセメント混和剤を添
加することもできる。 このようにセメント系混練物に添加された粉状
コークスおよびホイスカーは、セメント等からの
溶出物による強アルカリ性下においても、化学的
に安定で、上記混練物中に容易かつ均一に分散す
る。 かくして得られたコンクリート組成物は、後述
の実験例から明らかなように、常温および高温で
の強度が高く、優れた高温特性を有するとともに
寸法安定性、化学的安定性を示すものとなる。 加熱によつてメソフエース球状体を形成しうる
粉状コークスを添加することにより、高温下での
強度等が増大する理由は次のように考えられる。
コンクリート類は加熱されると、セメント水和物
の熱分解反応により、次第に劣化して脆性化して
ゆくが、上記粉状コークスが存在する場合には、
メソフエース球状体が形成され、これが成長し、
球状体が互に合体し、骨材粒子と結合し、セメン
ト水和物の熱分解により生成した空孔内等の空隙
に浸透してゆき、連続したマトリツクス層を形成
し、これによつて高温強度に優れた炭素相が形成
されるためと予想される。 なお、上記粉状コークスは、酸素存在下（空気
中）で加熱された場合、550℃付近から徐々に酸
化反応が始まることがわかつているが、コンクリ
ート中に分散された本発明の実施態様にあつて
は、酸素量も極めて微かであり、酸化反応は全く
認められず、コークスの酸化による補強コンクリ
ート類の強度低下等のなんら認められない。 以下、実験例を示して、作用効果を確認する。 〔実験例〕 粉状コークスとして、第１表に示す特性を有す
るものを用いた。この粉状コークスは別に500℃
の加熱によつてメソフエース球状体を形成するこ
とが偏光顕微鏡観察によつて確認されている。 また、チタン酸カリウムホイスカーとして、直
径約1μm、長さ0.2mmのTipersul（デユポン社商品
名）を用意した。
定性の優れたコンクリート組成物に関する。 〔従来技術の問題点〕 コンクリート、モルタルなどのコンクリート
類、特にセメントコンクリート類は構造材料等と
して広く使用されているが、耐火性、耐熱性が不
十分で高温下に曝されると、その機械的強度等が
急激に低下する欠点がある。 そこで、本発明者は先にコンクリート類の耐熱
性を向上させるべく鋭意検討を重ねた結果、ある
種の粉状コークスをコンクリート類に添加、分散
せしめることにより、耐熱性が大きく向上すると
いう新事実を知見し、この新事実に基づいて粉状
コークスを主成分とするコンクリート類の補強剤
を特願昭58−136556号として特許出願した。 〔発明の背景〕 本発明者らは、更に性能向上をめざして検討を
進めたところ、チタン酸カリウムホイスカーをさ
らに添加することにより、常温強度が向上し、か
つより一層高温下での強度を高め、しかも化学安
定性、寸法安定性が向上することを見い出し、本
発明を得るに至つた。 〔発明の構成〕 本発明のコンクリート組成物は、加熱によつて
メソフエース球状体を形成しうる粉状コークスと
チタン酸カリウムホイスカーを含むものである。 メソフエース球状体とは、重質油、タールピツ
チなどを加熱熱分解して炭素化する炭素化の中間
過程において生成する液相から固相への遷移状態
の“中間相”であつて、一種の液晶である。そし
て、これは光学的異方性を示し、偏光顕微鏡下で
の観察では、単一球体をとることが知られてい
る。また、メソフエース球状体は、主に芳香族縮
合環よりなるラメラが積層したラメラ構造をとる
ことが認められている。 直留重質油、熱分解重油、タールピツチなどを
350〜550℃の間で加熱すると、熱分解反応が起こ
り、ガス、軽質留分を逸出し、残さは重縮合が起
こつて最終的には固化する。上記の温度範囲（炭
素化初期段階）で熱処理した残さを冷却して得ら
れる試料を樹脂と一緒に成型し、よく研摩したも
のについて反射偏光顕微鏡で観察すると、試料中
に光学的異方性を示す相が観察される。すなわ
ち、光学的等方性のマトリツクス中から、一種の
液晶である光学的異方性のメソフエース球状体が
現われてくる。 メソフエース球状体は、通常の結晶と同様に成
長する。生成したメソフエース球状体は、温度を
上げるか、または保持時間を長くすると成長す
る。一旦成長したメソフエース球状体は、周囲の
マトリツクスから芳香族縮合環等を呼び込んで次
第に成長してゆく。 その後、メソフエース球状体の合体が進行す
る。１つの球状体が成長している間に、その周囲
にまた新しく球体の核が発生し、これらの相互作
用によつて球状体の合体が生じ、メソフエースは
成長してゆく。 このような加熱によつてメソフエース球体を形
成しうる粉状コークスとしては、例えば石油重質
油を還元雰囲気下で450〜550℃で熱分解して得ら
れた生コークスを１〜30分間摩砕処理した粉状コ
ークスなどがある。 また、チタン酸カリウムホイスカーは、チタン
酸カリウム（K2Ｏ・6TiO2・1/2H2Ｏ）からなる
合成ホイスカーで外観は天然アスベストに酷似し
ており、径0.1〜1μm、長さ0.1〜0.2mmのものであ
る。このホイスカーは最高使用温度が約900℃で
あり、かつセメントとの分散性が良好な材料であ
る。 そして、これらの粉状コークスとチタン酸カリ
ウムホイスカーとは、ポルトランドセメント、ア
ルミナセメント、膨張セメントなどの自硬性セメ
ント、石灰スラグセメント、高炉スラグセメント
などの潜在水硬性セメント、混合セメント等のセ
メント、消石灰、火山灰、焼石コウなどの水硬性
材料と、砂、砂利、砕石などの骨材と混合され、
水が加えられて混練され、硬化せしめられて目的
のコンクリート組成物とされる。粉状コークスと
セメントとの配合割合は、特に限定されるもので
はないが、重量比でセメント１に対して粉状コー
クス２以下が望ましく、通常は0.1〜１の範囲で
用途、特性等によつて選択される。また、チタン
酸カリウムホイスカーとセメントとの配合割合
も、同様に特に限定されず、重量比でセメント１
に対してホイスカー１以下とされ、通常は0.05〜
0.5の範囲で用途、特性等によつて選択される。 また、粉状コークスおよびホイスカーは、ポリ
マーデイスパージヨン（樹脂エマルジヨン）に分
散したうえ、セメント−骨材混練系に添加するこ
ともできる。さらに、通常のAE剤、分散剤、硬
化促進剤、凝結遅延剤などのセメント混和剤を添
加することもできる。 このようにセメント系混練物に添加された粉状
コークスおよびホイスカーは、セメント等からの
溶出物による強アルカリ性下においても、化学的
に安定で、上記混練物中に容易かつ均一に分散す
る。 かくして得られたコンクリート組成物は、後述
の実験例から明らかなように、常温および高温で
の強度が高く、優れた高温特性を有するとともに
寸法安定性、化学的安定性を示すものとなる。 加熱によつてメソフエース球状体を形成しうる
粉状コークスを添加することにより、高温下での
強度等が増大する理由は次のように考えられる。
コンクリート類は加熱されると、セメント水和物
の熱分解反応により、次第に劣化して脆性化して
ゆくが、上記粉状コークスが存在する場合には、
メソフエース球状体が形成され、これが成長し、
球状体が互に合体し、骨材粒子と結合し、セメン
ト水和物の熱分解により生成した空孔内等の空隙
に浸透してゆき、連続したマトリツクス層を形成
し、これによつて高温強度に優れた炭素相が形成
されるためと予想される。 なお、上記粉状コークスは、酸素存在下（空気
中）で加熱された場合、550℃付近から徐々に酸
化反応が始まることがわかつているが、コンクリ
ート中に分散された本発明の実施態様にあつて
は、酸素量も極めて微かであり、酸化反応は全く
認められず、コークスの酸化による補強コンクリ
ート類の強度低下等のなんら認められない。 以下、実験例を示して、作用効果を確認する。 〔実験例〕 粉状コークスとして、第１表に示す特性を有す
るものを用いた。この粉状コークスは別に500℃
の加熱によつてメソフエース球状体を形成するこ
とが偏光顕微鏡観察によつて確認されている。 また、チタン酸カリウムホイスカーとして、直
径約1μm、長さ0.2mmのTipersul（デユポン社商品
名）を用意した。
【表】
これら粉状コークスおよびホイスカーを第２表
に示した調合比によつてセメントモルタルに混合
し、JIS−Ｓ−5201に規定する４×４×16cmの供
試体を作成し、空中養生（20℃，80％RH）し
て、常温における圧縮強度を測定した。結果を
に示した調合比によつてセメントモルタルに混合
し、JIS−Ｓ−5201に規定する４×４×16cmの供
試体を作成し、空中養生（20℃，80％RH）し
て、常温における圧縮強度を測定した。結果を
【表】
Γ セメントは普通ポルトランドセメントを使用
した。 Γ 砂は豊浦標準砂を使用した。 Γ 砂はセメントに対する容積比である。 Γ 粉状コークス及びチタン酸カリウムはセメン
トに対する重量％である。 Γ 水／セメント比（Ｗ／Ｃ）はすべて65％であ
る。 第３表に示す。
した。 Γ 砂は豊浦標準砂を使用した。 Γ 砂はセメントに対する容積比である。 Γ 粉状コークス及びチタン酸カリウムはセメン
トに対する重量％である。 Γ 水／セメント比（Ｗ／Ｃ）はすべて65％であ
る。 第３表に示す。
【表】
この結果から、このコンクリート組成物は先願
発明の粉状コークスを添加したものより高い強度
を示しており、これはチタン酸カリウムホイスカ
ーの添加による効果が表われたものと考えられ
る。また、このコンクリート組成物の寸法安定性
も向上していた。 また、上記組成の供試体を材令28日目に500℃
で90分間空気中で加熱し、加熱後常温まで冷却し
たのち、同様に圧縮強度を求めた。結果を第４表
に示す。
発明の粉状コークスを添加したものより高い強度
を示しており、これはチタン酸カリウムホイスカ
ーの添加による効果が表われたものと考えられ
る。また、このコンクリート組成物の寸法安定性
も向上していた。 また、上記組成の供試体を材令28日目に500℃
で90分間空気中で加熱し、加熱後常温まで冷却し
たのち、同様に圧縮強度を求めた。結果を第４表
に示す。
以上説明したように、この発明のコンクリート
組成物は、加熱によつてメソフエース球状体を形
成しうる粉状コークスとチタン酸カリウムホイス
カーとを含有するとともに、前記セメント１に対
して粉状コークスを２以下の重量比で、チタン酸
カリウムホイスカーを１以下の重量比で含有した
ものであるので、常温での強度および高温での強
度が高く、かつ寸法安定性、耐衝撃性および耐ス
ラグ性などの化学的安定性も良好であるなどの効
果を奏するものである。よつて、このコンクリー
ト組成物は火災などに強く、かつ高温下での使用
に耐えるものとなり、またコンクリートのホウロ
ウ処理の際の基材としても好適である。
組成物は、加熱によつてメソフエース球状体を形
成しうる粉状コークスとチタン酸カリウムホイス
カーとを含有するとともに、前記セメント１に対
して粉状コークスを２以下の重量比で、チタン酸
カリウムホイスカーを１以下の重量比で含有した
ものであるので、常温での強度および高温での強
度が高く、かつ寸法安定性、耐衝撃性および耐ス
ラグ性などの化学的安定性も良好であるなどの効
果を奏するものである。よつて、このコンクリー
ト組成物は火災などに強く、かつ高温下での使用
に耐えるものとなり、またコンクリートのホウロ
ウ処理の際の基材としても好適である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セメント、水硬性材料、骨材、水などが混合
されたコンクリート組成物において、 加熱によつてメソフエース球状体を形成しうる
粉状コークスとチタン酸カリウムホイスカーとが
含有されるとともに、 前記セメント１に対して粉状コークスが２以下
の重量比で含有され、チタン酸カリウムホイスカ
ーが１以下の重量比で含有されることを特徴とす
るコンクリート組成物。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59281800A JPS61151050A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | コンクリ−ト組成物 |
| US06/810,866 US4687517A (en) | 1984-12-25 | 1985-12-19 | Concrete composition having heat resisting property and dimensional stability |
| EP19850309326 EP0186466B1 (en) | 1984-12-25 | 1985-12-20 | Concrete composition having heat resisting property and dimensional stability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59281800A JPS61151050A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | コンクリ−ト組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61151050A JPS61151050A (ja) | 1986-07-09 |
| JPH0559059B2 true JPH0559059B2 (ja) | 1993-08-30 |
Family
ID=17644154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59281800A Granted JPS61151050A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | コンクリ−ト組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4687517A (ja) |
| JP (1) | JPS61151050A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039454A (en) * | 1990-05-17 | 1991-08-13 | Policastro Peter P | Zinc-containing magnesium oxychloride cements providing fire resistance and an extended pot-life |
| US8580894B2 (en) * | 2008-10-10 | 2013-11-12 | Incoat Llc | Two part, low molecular weight self curing, low viscosity acrylic penetrant, sealant and coating composition, and methods for using the same |
| AU2010359200B2 (en) | 2010-08-18 | 2015-07-30 | Schlumberger Technology Bv | Compositions and methods for well completions |
| CN113233843B (zh) * | 2021-06-08 | 2023-03-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种高抗冻性高耐蚀性砂浆材料及其制备方法 |
| CN115231875B (zh) * | 2022-08-05 | 2023-08-22 | 河北秦启新材料技术有限公司 | 一种高速公路快速修补材料及其使用方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2833620A (en) * | 1954-09-24 | 1958-05-06 | Du Pont | An inorganic flexible fibrous material consisting of the asbestos-like form of an alkali metal titanate and its preparation |
| US3169878A (en) * | 1962-05-16 | 1965-02-16 | Johns Manville | Asbestos-cement products |
| US4069870A (en) * | 1976-06-28 | 1978-01-24 | Union Oil Company Of California | Method of cementing well casing using a high temperature cement system |
| US4179496A (en) * | 1976-08-23 | 1979-12-18 | Kyushu Refractories Co., Ltd. | Fibrous crystalline potassium titanate and processes for preparing fibrous potassium titanates |
| JPS58136556A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-13 | 株式会社東芝 | 列車運行管理制御装置 |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP59281800A patent/JPS61151050A/ja active Granted
-
1985
- 1985-12-19 US US06/810,866 patent/US4687517A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4687517A (en) | 1987-08-18 |
| JPS61151050A (ja) | 1986-07-09 |
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