JP2023147594A - カルシウムアルミネート、アルミナセメント、および不定形耐火物 - Google Patents
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Abstract
【課題】セメント材料として使用したとき、流動性および適度な硬化時間を付与できるカルシウムアルミネートを提供する。【解決手段】本発明のカルシウムアルミネートは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．５０以上２．００以下であり、ＺｒＯ２を含むものである。【選択図】なし
Description
本発明は、カルシウムアルミネート、アルミナセメント、および不定形耐火物に関する。
アルミナセメントは、一般に、ＣａＯ原料として石灰石や生石灰を、Ａｌ２Ｏ３原料として精製アルミナ、ボーキサイト、アルミ残灰等を使用し、焼成法又は溶融法にて製造したカルシウムアルミネートクリンカーを単独で粉砕、或いは、カルシウムアルミネートクリンカーにアルミナや各種添加剤を添加して混合粉砕することにより製造される。一般的なアルミナセメントの製造方法及びその特性は、広く知られている（例えば、非特許文献１及び２）。
耐火物 Ｖｏｌ．２９，ｐｐ３６８－３７４（１９７７）
Ｃｅｍｅｎｔ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２ｎｄ Ｅｄ， Ｈ．Ｆ．Ｗ Ｔａｙｌｏｒ， ｐｐ２９５－３１３（１９９７）
しかしながら、本発明者が検討した結果、上記非特許文献１及び２に記載のカルシウムアルミネートにおいて、流動性および硬化時間の点で改善の余地があることが判明した。
本発明者はさらに検討したところ、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．５０以上２．００以下であるカルシウムアルミネートに、ＺｒＯ２成分を含ませることにより、セメント材料として使用したとき、流動性および適度な硬化時間を付与できるカルシウムアルミネートを実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明によれば、
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．５０以上２．００以下であるカルシウムアルミネートであって、
ＺｒＯ２を含む、カルシウムアルミネートが提供される。
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．５０以上２．００以下であるカルシウムアルミネートであって、
ＺｒＯ２を含む、カルシウムアルミネートが提供される。
また本発明によれば、
上記のカルシウムアルミネートを含む、アルミナセメントが提供される。
上記のカルシウムアルミネートを含む、アルミナセメントが提供される。
また本発明によれば、
上記のアルミナセメントと耐火骨材とを含む、不定形耐火物が提供される。
上記のアルミナセメントと耐火骨材とを含む、不定形耐火物が提供される。
本発明によれば、セメント材料として使用したとき、流動性および適度な硬化時間を付与できるカルシウムアルミネート、およびこれを用いたアルミナセメントや不定形耐火が提供される。
本実施形態のカルシウムアルミネートの構成について詳述する。
本実施形態のカルシウムアルミネートは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．５０以上２．００以下であり、かつ、ＺｒＯ２を含むものである。
カルシウムアルミネートのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比は、０．５０以上２．００以下となるように構成される。
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比の下限は、０．５０以上、好ましくは０．６０以上、より好ましくは０．７０以上である。これにより、硬化時間が長くなることを抑制できる。また、所定時間内に硬化できるため、作業性を向上できる。
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比の上限は、２．００以下、好ましくは１．９０以下、より好ましくは１．８０以下である。これにより、流動性を向上できる。また、流し込み施工時における充填不良を抑制できる。
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カルシウムアルミネート中に含まれるＺｒＯ２の含有量の下限は、例えば、０．０１質量％以上、好ましくは０．０２質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上である。これにより、強度発現性を向上できる。
カルシウムアルミネート中に含まれるＺｒＯ２の含有量の上限は、例えば、０．７０質量以下、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．２５質量％以下である。これにより、強度発現性を向上できる。
カルシウムアルミネート中に含まれるＺｒＯ２の含有量の上限は、例えば、０．７０質量以下、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．２５質量％以下である。これにより、強度発現性を向上できる。
カルシウムアルミネートは、化学成分としてＺｒＯ２を含有する。ＺｒＯ２は、カルシウムアルミネート中に固溶している状態であってもよい。これにより、３０分後における流動性を向上できる。
カルシウムアルミネート中に化学成分としてＺｒＯ２を含有するとは、蛍光Ｘ線測定で含有量を測定できることを指す。
カルシウムアルミネートに含まれる化学成分における成分種（ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳＯ３等）や成分量について、ＪＩＳ Ｒ５２０４（セメントの蛍光Ｘ線分析方法）に準じて分析できる。
カルシウムアルミネートは、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（以下、ＣＡと略称してもよい。）、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２（以下、Ｃ２ＡＳと略称してもよい。）、ＣａＯ・ＴｉＯ２（以下、ＣＴと略称してもよい。）、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３（以下、Ｃ１２Ａ７と略称してもよい。）、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３（以下、ＣＡ２と略称してもよい。）、および３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（以下、Ｃ３Ａと略称してもよい。）からなる群から選ばれる一または二以上、及び非晶質を含むように構成されてもよい。
カルシウムアルミネートがＣＡを含むことにより、アルミナセメントに強度発現性を付与できる。
カルシウムアルミネートがＣ２ＡＳ、ＣＴを含むことにより、アルミナセメントに潜在水硬性を付与できる。
カルシウムアルミネートがＣ１２Ａ７、Ｃ３Ａ、非晶質を含むことにより、アルミナセメントに適度の急硬性を付与できる。
カルシウムアルミネートがＣＡ２を含むことにより、アルミナセメントに適度の硬化遅延性を付与できる。
カルシウムアルミネートがＣ２ＡＳ、ＣＴを含むことにより、アルミナセメントに潜在水硬性を付与できる。
カルシウムアルミネートがＣ１２Ａ７、Ｃ３Ａ、非晶質を含むことにより、アルミナセメントに適度の急硬性を付与できる。
カルシウムアルミネートがＣＡ２を含むことにより、アルミナセメントに適度の硬化遅延性を付与できる。
カルシウムアルミネート中のＣＡ、Ｃ２ＡＳ、ＣＴ、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ２およびＣ３Ａの合計含有量は、ＣＡ、Ｃ２ＡＳ、ＣＴ、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ２、Ｃ３Ａおよび非晶質の合計１００質量％中、例えば、１０～９０質量％、好ましくは２０～８０質量％、より好ましくは３０～７０質量％である。
上記の鉱物組成の含有量を調整することにより、カルシウムアルミネートに所望の特性を付与できる。
本明細書中、「～」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す。
上記の鉱物組成の含有量を調整することにより、カルシウムアルミネートに所望の特性を付与できる。
本明細書中、「～」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す。
カルシウムアルミネート中のＣＡの含有量は、ＣＡ、Ｃ２ＡＳ、ＣＴ、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ２、Ｃ３Ａおよび非晶質の合計１００質量％中、例えば、２０～８０質量％、好ましくは３０～７０質量％、より好ましくは４０～６０質量％である。
カルシウムアルミネート中のＣ１２Ａ７の含有量は、ＣＡ、Ｃ２ＡＳ、ＣＴ、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ２、Ｃ３Ａおよび非晶質の合計１００質量％中、例えば、１５質量％以下、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下である。
カルシウムアルミネート中のＣＡ２の含有量は、ＣＡ、Ｃ２ＡＳ、ＣＴ、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ２、Ｃ３Ａおよび非晶質の合計１００質量％中、例えば、１５質量％以下、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下である。
カルシウムアルミネート中のＣＡ、Ｃ２ＡＳ、ＣＴ、Ｃ１２Ａ７、ＣＡ２、Ｃ３Ａおよび非結晶における定量は、粉末Ｘ線回折パターンをもとに行うリートベルト解析により求めることができる。
カルシウムアルミネートのブレーン比表面積の下限は、例えば、１，５００ｃｍ２／ｇ以上、好ましくは１，８００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは２，０００ｃｍ２／ｇ以上である。これにより、強度発現性を向上できる。
カルシウムアルミネートのブレーン比表面積の上限は、例えば、１５，０００ｃｍ２／ｇ以下、好ましくは１２，０００ｃｍ２／ｇ以下、より好ましくは１０，０００ｃｍ２／ｇ以下である。これにより、混練り時の作業性を向上できる。
カルシウムアルミネートのブレーン比表面積の上限は、例えば、１５，０００ｃｍ２／ｇ以下、好ましくは１２，０００ｃｍ２／ｇ以下、より好ましくは１０，０００ｃｍ２／ｇ以下である。これにより、混練り時の作業性を向上できる。
カルシウムアルミネートのブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）に準拠して、ブレーン空気透過装置を用い（問題ありません。）測定することができる。
レーザー回折散乱法で測定されるカルシウムアルミネートの粉末における体積頻度粒度分布において、累積値が５０％となる粒子径をＤ５０とする。
カルシウムアルミネートのＤ５０の下限は、例えば、１．０μｍ以上、好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは２．０μｍ以上である。これにより、混練り時の作業性を向上できる。
カルシウムアルミネートのＤ５０の上限は、例えば、３０．０μｍ以下、好ましくは２８．０μｍ以下、より好ましくは２６．０μｍ以下である。これにより、強度発現性を向上できる。
カルシウムアルミネートのＤ５０の下限は、例えば、１．０μｍ以上、好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは２．０μｍ以上である。これにより、混練り時の作業性を向上できる。
カルシウムアルミネートのＤ５０の上限は、例えば、３０．０μｍ以下、好ましくは２８．０μｍ以下、より好ましくは２６．０μｍ以下である。これにより、強度発現性を向上できる。
溶融法によりカルシウムアルミネートを製造する場合、ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料およびＳＯ３原料を、所定の割合で混合又は混合粉砕し、電気炉やガス化溶融炉等の溶融炉にて、たとえば１，３００℃以上、好ましくは１，５００℃以上の高温で、完全に未反応原料が無くなるまで溶融する方法を用いることができる。
また、焼成法によりカルシウムアルミネートを製造する場合、前記と同様に混合した原料をロータリーキルンにて焼成することによって得られる。その際、１，３００℃以上、好ましくは１，５００℃以上の高温で焼成することで所望の特性を得ることが出来る。
ＣａＯ原料として、例えば、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、石灰石、生石灰等が挙げられる。Ａｌ２Ｏ３原料として、例えば、精製アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ボーキサイト、アルミ残灰等が挙げられる。ＺｒＯ２原料として、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等が挙げられる。
その後、必要なら解砕・粉砕処理や篩分け等の分級処理に実施して、上記方法で得られた溶融物（クリンカー）の粒径サイズを適切に調整してもよい。
なお、粉砕処理には、例えば、ローラーミル、ジェットミル、チューブミル、ボールミル、及び振動ミル等の粉砕機を用いてもよい。
カルシウムアルミネートが非晶質を含む場合、この非晶質量は、溶融した高温のクリンカーの冷却速度により調整可能である。
すなわち、本実施形態のカルシウムアルミネートは、クリンカー（溶融・焼成した直後の塊状のもの）でも、クリンカー粉砕品でもよい。
なお、粉砕処理には、例えば、ローラーミル、ジェットミル、チューブミル、ボールミル、及び振動ミル等の粉砕機を用いてもよい。
カルシウムアルミネートが非晶質を含む場合、この非晶質量は、溶融した高温のクリンカーの冷却速度により調整可能である。
すなわち、本実施形態のカルシウムアルミネートは、クリンカー（溶融・焼成した直後の塊状のもの）でも、クリンカー粉砕品でもよい。
本実施形態のアルミナセメントは、上記のカルシウムアルミネートを少なくとも含む。アルミナセメントは、発明の効果を阻害しない限り、α‐Ａｌ２Ｏ３やセメントに含まれる公知成分をさらに含んでもよい。
カルシウムアルミネートの含有量は、使用する目的により異なるが、通常、アルミナセメント１００質量部中、例えば、４０質量部以上、好ましくは６０質量部、より好ましくは８０質量部以上でもよい。
公知成分としては、例えば、流動性を改善する目的で、通常、不定形耐火物に配合される硬化遅延剤や硬化促進剤、流動化剤等の添加剤が挙げられる。
硬化促進剤としては、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等の水酸化物やリチウム塩が挙げられ、中でも、リチウム塩は硬化促進作用が強い。
また、硬化遅延剤としては、カルボン酸類、アルカリ金属炭酸塩、硼酸類、ポリアクリル酸類、ポリメタクリル酸類及びヘキサメタ燐酸、トリポリ燐酸、ピロ燐酸等のアルカリ塩類が挙げられる。
また、硬化遅延剤としては、カルボン酸類、アルカリ金属炭酸塩、硼酸類、ポリアクリル酸類、ポリメタクリル酸類及びヘキサメタ燐酸、トリポリ燐酸、ピロ燐酸等のアルカリ塩類が挙げられる。
添加剤の配合方法は、特に限定されるものではなく、各添加剤を所定の割合になるように配合し、予め粉砕したカルシウムアルミネートクリンカーと、Ｖ型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウターミキサー、パン型ミキサー、及びオムニミキサー等の混合機を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合でカルシウムアルミネートクリンカーに配合後、振動ミル、チューブミル、ボールミル、及びローラーミル等の粉砕機で混合粉砕することが可能である。
また、本実施形態のセメント組成物は、アルミナセメント（カルシウムアルミネート）、水、必要なら砂を含むものである。セメント組成物は、セメントペースト、セメントモルタルまたはセメントコンクリートのいずれかで構成されてもよい。
本明細書中、セメントペーストは、セメント及び水を含むもの、セメントモルタルは、アルミナセメント、水、及び砂（細骨材）を含むもの、セメントコンクリートは、アルミナセメント、水、骨材（細骨材、粗骨材）を含むものと定義できる。
本実施形態の不定形耐火物は、上記のアルミナセメントと耐火骨材とを含む。
耐火骨材は、通常、不定形耐火物に使用されている耐火骨材が使用可能であって、具体的には、溶融マグネシア、焼結マグネシア、天然マグネシア、及び軽焼マグネシア等のマグネシア、溶融マグネシアスピネルや焼結マグネシアスピネルなどのマグネシアスピネル、溶融アルミナ、焼結アルミナ、軽焼アルミナ、及び易焼結アルミナ等のアルミナ、シリカヒューム、コロイダルシリカ、軽焼アルミナ、及び易焼結アルミナ等の超微粉、その他、溶融シリカ、焼成ムライト、酸化クロム、ボーキサイト、アンダルサイト、シリマナイト、シャモット、ケイ石、ロー石、粘土、ジルコン、ジルコニア、ドロマイト、パーライト、バーミキュライト、煉瓦屑、陶器屑、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素鉄等の使用が可能である。
この中でも、耐食性、耐用性、及び耐火性の面から、マグネシア、マグネシアスピネル、シャモット、アルミナ、炭化珪素、及び超微粉、更にはオイルピッチ、タール、鱗状黒鉛等のカーボン質骨材の中から選ばれた一種又は二種以上を耐火骨材として用いることが好ましい。
この中でも、耐食性、耐用性、及び耐火性の面から、マグネシア、マグネシアスピネル、シャモット、アルミナ、炭化珪素、及び超微粉、更にはオイルピッチ、タール、鱗状黒鉛等のカーボン質骨材の中から選ばれた一種又は二種以上を耐火骨材として用いることが好ましい。
不定形耐火物の一例は、９９～８９質量部の耐火骨材、１～１１質量部のアルミナセメント（範囲を変更いたしました）が配合された低セメントキャスタブルであってもよい。
不定形耐火物の製造方法は、特に限定されるものではなく、通常の不定形耐火物の製造方法に準じ、各構成原料を所定の割合になるように配合し、Ｖ型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウターミキサー、パン型ミキサー、及びオムニミキサー等の混合機を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合で混練り施工する際、混練り機に直接秤込むことも可能である。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
＜カルシウムアルミネートの作製＞
ＣａＯ原料として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）（ニューライム社製 重質炭酸カルシウム）、Ａｌ２Ｏ３原料として酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（昭和電工社製 Ａ－１７０）及びＺｒＯ２原料として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２、東ソー社製 ジルコニア粉末）を様々な配合比で混合し、これらの原料混合物を１，５００℃で原料を溶融してカルシウムアルミネートクリンカーを合成し、ボールミルを用いて、表１のブレーン比表面積となるように粉砕して、表１の各実験例のカルシウムアルミネートクリンカー粉砕品を作製した。
ただし、クリンカー１－５においては、ＺｒＯ２原料を添加しなかった。
ＣａＯ原料として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）（ニューライム社製 重質炭酸カルシウム）、Ａｌ２Ｏ３原料として酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（昭和電工社製 Ａ－１７０）及びＺｒＯ２原料として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２、東ソー社製 ジルコニア粉末）を様々な配合比で混合し、これらの原料混合物を１，５００℃で原料を溶融してカルシウムアルミネートクリンカーを合成し、ボールミルを用いて、表１のブレーン比表面積となるように粉砕して、表１の各実験例のカルシウムアルミネートクリンカー粉砕品を作製した。
ただし、クリンカー１－５においては、ＺｒＯ２原料を添加しなかった。
表１中、Ｃ２ＡＳ：２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＣＴ：ＣａＯ・ＴｉＯ２、Ｃ１２Ａ７：１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、ＣＡ２：ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、およびＣＡ：ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、を表す。
（カルシウムアルミネートクリンカーの分析方法）
（１）化学成分（ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２）ＪＩＳ Ｒ２５２２に準じて分析を行った。
（２）鉱物組成：リガク社製Ｘ線回折分析装置「Ｍｉｎｉｆｌｅｘ」により分析を行った。定量分析は、内部標準としてシリカを添加してリートベルト法により行い、非晶質と各鉱物を定量した。
（３）Ｄ５０：マイクロトラック・ベル社製 粒子径分布測定装置 ＭＴ３０００により分析を行った。
（４）ブレーン比表面積：筒井理化学機械社製 ブレーン空気透過装置・粉末度測定器より分析を行った。
（１）化学成分（ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２）ＪＩＳ Ｒ２５２２に準じて分析を行った。
（２）鉱物組成：リガク社製Ｘ線回折分析装置「Ｍｉｎｉｆｌｅｘ」により分析を行った。定量分析は、内部標準としてシリカを添加してリートベルト法により行い、非晶質と各鉱物を定量した。
（３）Ｄ５０：マイクロトラック・ベル社製 粒子径分布測定装置 ＭＴ３０００により分析を行った。
（４）ブレーン比表面積：筒井理化学機械社製 ブレーン空気透過装置・粉末度測定器より分析を行った。
＜モルタルの作製＞
上記のカルシウムアルミネートクリンカー粉砕品をアルミナセメントＡとして使用し、ＪＩＳ Ｒ２５２１に準じて、下記の混練物材料を用いて混錬物を作製した。得られた混練物（モルタル）を用いて、下記のモルタル試験を実施した。結果を表２に示す。
（混練物材料）
・標準砂（豊浦硅石鉱業社製 豊浦硅砂） １０４０ｇ
・アルミナセメントＡ（上記のカルシウムアルミネートクリンカー粉砕品） ５２０ｇ
・水道水 ３１２ｇ
上記のカルシウムアルミネートクリンカー粉砕品をアルミナセメントＡとして使用し、ＪＩＳ Ｒ２５２１に準じて、下記の混練物材料を用いて混錬物を作製した。得られた混練物（モルタル）を用いて、下記のモルタル試験を実施した。結果を表２に示す。
（混練物材料）
・標準砂（豊浦硅石鉱業社製 豊浦硅砂） １０４０ｇ
・アルミナセメントＡ（上記のカルシウムアルミネートクリンカー粉砕品） ５２０ｇ
・水道水 ３１２ｇ
（モルタルの評価方法）
（１）流動性：２０℃恒温室内に混練物を所定時間放置した後、ＪＩＳ Ｒ２５２１フロー試験に準拠し、１５回の落下運動を与え、フロー値を測定した。
（２）硬化時間：２０℃恒温室内に混練物を放置した際の、注水から発熱温度が最大に到達するまでの時間を温度記録計で測定し、発熱時間とした。
（３）養生強度：作製した混錬物を、４×４×１６ｃｍの型枠に突き棒でスタンピングしながら打設し、表面をセメントナイフで平に整えた後、２４時間養生後の圧縮強度を測定した。
（４）乾燥強度：養生強度測定用供試体を、１１０℃にて２４時間乾燥後、室温まで放冷し、圧縮強度を測定した。
（５）ひび割れ抵抗性：乾燥強度測定用供試体（４０×４０×１６０ｍｍ）について、１３００℃加熱と水冷との急熱急冷を繰り返し、熱衝撃による剥落までの繰り返し回数を比較した。
（１）流動性：２０℃恒温室内に混練物を所定時間放置した後、ＪＩＳ Ｒ２５２１フロー試験に準拠し、１５回の落下運動を与え、フロー値を測定した。
（２）硬化時間：２０℃恒温室内に混練物を放置した際の、注水から発熱温度が最大に到達するまでの時間を温度記録計で測定し、発熱時間とした。
（３）養生強度：作製した混錬物を、４×４×１６ｃｍの型枠に突き棒でスタンピングしながら打設し、表面をセメントナイフで平に整えた後、２４時間養生後の圧縮強度を測定した。
（４）乾燥強度：養生強度測定用供試体を、１１０℃にて２４時間乾燥後、室温まで放冷し、圧縮強度を測定した。
（５）ひび割れ抵抗性：乾燥強度測定用供試体（４０×４０×１６０ｍｍ）について、１３００℃加熱と水冷との急熱急冷を繰り返し、熱衝撃による剥落までの繰り返し回数を比較した。
＜アルミナセメントＢの作製＞
上記で作製したカルシウムアルミネート１００質量部に、α－Ａｌ２Ｏ３を１００質量部添加し、ボールミルを用いてブレーン比表面積で４，８００±２００ｃｍ２／ｇに粉砕し、アルミナセメントＢを作製した。
上記で作製したカルシウムアルミネート１００質量部に、α－Ａｌ２Ｏ３を１００質量部添加し、ボールミルを用いてブレーン比表面積で４，８００±２００ｃｍ２／ｇに粉砕し、アルミナセメントＢを作製した。
＜キャスタブル配合＞
（１）耐火骨材
・焼結アルミナ骨材 ７６質量部
・シリカフューム ５質量部
・微粉アルミナ １４質量部
（２）アルミナセメントＢ ５質量部
（３）添加剤
・トリポリ燐酸ナトリウム ０．０５質量部（外割で添加）
・ほう酸 ０．０３質量部（外割で添加）
（４）添加水 ６．０質量部（外割で添加）
（１）耐火骨材
・焼結アルミナ骨材 ７６質量部
・シリカフューム ５質量部
・微粉アルミナ １４質量部
（２）アルミナセメントＢ ５質量部
（３）添加剤
・トリポリ燐酸ナトリウム ０．０５質量部（外割で添加）
・ほう酸 ０．０３質量部（外割で添加）
（４）添加水 ６．０質量部（外割で添加）
上記の＜キャスタブル配合＞に従って配合した配合物をミキサーにて５分間混練りして、混錬物（不定形耐火物）を作製した。得られた混練物を用いて、下記の不定形耐火物の特性を評価した。結果を表３に示す。
（不定形耐火物の評価方法）
（１）流動性：２０℃恒温室内に混練物を所定時間放置した後、ＪＩＳ Ｒ２５２１フロー試験に準拠し１５回の落下運動を与え、フロー値を測定した。
（２）硬化時間：２０℃恒温室内に混練物を放置した際の、注水から発熱温度が最大に到達するまでの時間を温度記録計で測定し、発熱時間とした。
（３）養生強度：作製した混錬物を４×４×１６ｃｍの型枠に突き棒でスタンピングしながら打設し、表面をセメントナイフで平に整えた後、２４時間養生後の圧縮強度を測定した。
（４）乾燥強度：養生強度測定用供試体を、１１０℃にて２４時間乾燥後、室温まで放冷し、圧縮強度を測定した。
（５）ひび割れ抵抗性：乾燥強度測定用供試体（４０×４０×１６０ｍｍ）について、１３００℃加熱と水冷との急熱急冷を繰り返し、熱衝撃による剥落までの繰り返し回数を比較した。
（１）流動性：２０℃恒温室内に混練物を所定時間放置した後、ＪＩＳ Ｒ２５２１フロー試験に準拠し１５回の落下運動を与え、フロー値を測定した。
（２）硬化時間：２０℃恒温室内に混練物を放置した際の、注水から発熱温度が最大に到達するまでの時間を温度記録計で測定し、発熱時間とした。
（３）養生強度：作製した混錬物を４×４×１６ｃｍの型枠に突き棒でスタンピングしながら打設し、表面をセメントナイフで平に整えた後、２４時間養生後の圧縮強度を測定した。
（４）乾燥強度：養生強度測定用供試体を、１１０℃にて２４時間乾燥後、室温まで放冷し、圧縮強度を測定した。
（５）ひび割れ抵抗性：乾燥強度測定用供試体（４０×４０×１６０ｍｍ）について、１３００℃加熱と水冷との急熱急冷を繰り返し、熱衝撃による剥落までの繰り返し回数を比較した。
各実施例Ａのモルタルや各実験例Ｂの不定形耐火物に用いるカルシウムアルミネートは、比較例Ａ１、３や比較例Ｂ１、３と比べて流動性を向上でき、比較例Ａ２や比較例Ｂ２と比べて硬化時間を短くできるため、流動性および適度な硬化時間を付与できる結果を示した。
このような各実施例に用いるカルシウムアルミネートは、アルミナセメント材料として好適に用いることができる。
このような各実施例に用いるカルシウムアルミネートは、アルミナセメント材料として好適に用いることができる。
Claims (7)
- ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．５０以上２．００以下であるカルシウムアルミネートであって、
ＺｒＯ２を含む、カルシウムアルミネート。 - 請求項１に記載のカルシウムアルミネートであって、
当該カルシウムアルミネート中に含まれるＺｒＯ２の含有量が、０．０１質量％以上０．７０質量％以下である、カルシウムアルミネート。 - 請求項１または２に記載のカルシウムアルミネートであって、
ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＣａＯ・ＴｉＯ２、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、および３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる一または二以上、及び非晶質を含む、カルシウムアルミネート。 - 請求項１～３のいずれか一項に記載のカルシウムアルミネートであって、
ブレーン比表面積が１，５００ｃｍ２／ｇ以上１５，０００ｃｍ２／ｇ以下である、カルシウムアルミネート。 - 請求項１～４のいずれか一項に記載のカルシウムアルミネートであって、
レーザー回折散乱法で測定される体積頻度粒度分布において、累積値が５０％となる粒子径をＤ５０としたとき、Ｄ５０が１．０μｍ以上３０．０μｍ以下である、カルシウムアルミネート。 - 請求項１～５のいずれか一項に記載のカルシウムアルミネートを含む、アルミナセメント。
- 請求項６に記載のアルミナセメントと耐火骨材とを含む、不定形耐火物。
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