JPH054951B2 - - Google Patents
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- JPH054951B2 JPH054951B2 JP29501386A JP29501386A JPH054951B2 JP H054951 B2 JPH054951 B2 JP H054951B2 JP 29501386 A JP29501386 A JP 29501386A JP 29501386 A JP29501386 A JP 29501386A JP H054951 B2 JPH054951 B2 JP H054951B2
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- 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
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5076—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with masses bonded by inorganic cements
- C04B41/5092—Phosphate cements
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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Description
(産業上の利用分野)
本発明は、耐熱コンクリート部材の製造方法に
係り、特に表層に優れた耐熱性コンクリート部材
の製造方法に関する。
(従来の技術)
従来、各種高熱装置において高熱抵抗性のある
種々の材料が開発使用されており、無機系の材料
として金属、セラミツクス、セメントなどが用い
られている。
このうち、金属、セラミツクスは概して緻密質
で機械強度も高く、耐熱材料としてあらゆる用途
に適用されているが、その成形が容易でなく又は
高温処理が必要であるといつた問題点があるとこ
ろ、セメントはそれに骨材と水を配合し流動化し
て型内に流込むことによつて容易に所望形状成形
体が得られる利点がある。
しかしながら、耐熱材料としての耐熱セメント
の使用は、それがセラミツクスのごとく高温に耐
えられないことや機械強度の不足などの点から、
余り普及していない。
(発明が解決しようとする問題点)
耐熱セメントとしては、アルミナセメントが代
表的なものとして知られている。
アルミナセメントは速硬性で耐熱性も高い反
面、転位による強度低下、中間温度におけるボン
ドの弱化に起因する熱間強度の低下の問題を有し
ている。
そして、珪酸カルシウム系組成物で最も一般的
なセメントであるポルトランドセメントは、水
和、硬化の際に多量に生成されるCa(OH)2のた
めに、それが以下の反応
Ca(OH)2CaO+H2O(スレーキング現象)を
起こし、組織劣化を招く欠点があり、耐熱性は劣
る。
そこで、これに超微粒のSiO2を添加混合する
ことにより、下記反応により前記スレーキング現
象の発生を防止したものが耐熱性セメントとして
提供されている。
Ca(OH)2+SiO2→C×SyHZ
(ただし該式において、C:CaO、S:SiO2、
H:H2O、であり、主に、C2S、C3S2、CSが生
成混在しているものと考えられる)
しかしながら、本発明者はこのような防止法だ
けでは問題のあることを知つた。すなわち、示差
熱分析の結果、490℃、730℃、905℃における組
織の劣化を確認しており、また加熱に伴う残存圧
縮強度試験によると、700℃を越えると急激な強
度低下がおこつていることがわかつた。
(問題点を解決するための手段〕
本発明者は以上に鑑み研究の結果、耐熱性を格
段に向上させた耐熱性コンクリート部材の製造方
法を開発した。
すなわち本発明は、セメント配合物を水和、硬
化させてセメント硬化物成形体となした後、その
表面に、リン酸カルシウムを主成分としそれと酸
性水溶液との混合物スラリーを打設して硬化し、
積層一体化せしめることを特徴とする耐熱性コン
クリート部材の製造方法であり、第1図に示すよ
うに、セメント又は超微粒のSiO2が添加混合さ
れたポルトランドセメントを使用してえられた耐
熱性セメント硬化物である耐熱性コンクリート1
の表面に上記リン酸カルシウムを主成分とするス
ラリーを打設してスラリー打設体3を形成し、硬
化して積層一体化するのである。
なおこの際、前記コンクリート1の表面に、表
面処理剤としての酸性水溶液を塗布して、処理層
2を形成しておくこと、さらには作業性を考える
とPH3〜6程度に調整した酸性水溶液を塗布し
て、処理層2を形成しておくことは好ましいこと
である。またこの場合、酸性水溶液としてリン酸
水溶液を用いることは、特に後記に説明する理由
からより好ましいものである。
酸性水溶液のPH調整には、通常用いられるアル
カリ剤例えばアンモニア;エタノールアミン等の
有機アミン;ナトリウム;カリウム;カルシウム
等のアルカリ又はアルカリ土類金属の水酸化物等
を用いることができる。
ところで上記の構成において、セメント硬化物
成形体を製造するにはポルトランドセメントを使
用することができるが、これは前述したように常
用のセメントであつてコストも低く入手しやすい
ものである。
またその面に打設されたリン酸カルシウムは高
温に加熱されると融点が1400〜1800℃以上にもな
るアパタイトを生成し、この生成物が高温度に対
する優れた抵抗性を発揮することとなる。
そして、スラリー中における酸性水溶液はリン
酸カルシウムを水和硬化するのに役立つものであ
るが、特にリン酸水溶液を使用するときは、下式
のごとく、セメントからなお引続き生成される遊
離の水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を捕捉し、
リン酸カルシウムスラリーとの強固な界面を形成
させるため、優れた有利性が発揮される。
2H3PO4+3Ca(OH)2→Ca3(PO4)2+6H2O
以上の各成分組成の組合わせ、積層によつて得
られるコンクリート部材は、成形製造が容易であ
り、打設リン酸カルシウムは耐熱性が非常に優れ
1600℃までの不燃耐火被覆材として作用するなど
のため、耐熱性に優れかつ高温での優れた力学的
強度を保有する等優良な諸特性を有するものとな
る。
本発明製造方法の具体例は、例えば以下のよう
にして行なわれる。
まずセメントに、又はセメントに超微粒の
SiO2(例えばシリカヒユーム)を添加混合したも
のに、高級シヤモツト、煉瓦くず等を混合し、水
を加えて均一混合した後、成形型枠内に流し込
む。
そのまま一定時間放置して養生硬化させた後、
次いでその表面に予め酸性水溶液、を塗布して未
中和の残存水酸化カルシウム分を中和する。しか
し該中和処理工程は必要に応じ、省略することも
できる。
次いで、リン酸カルシウムを主成分とする粉末
とその硬化剤としての酸性水溶液を混合したスラ
リーを前記養生硬化物成形体表面へ所望厚さに打
設して積層一体化する。
この場合、所望厚さは、通常数ミリから数十セ
ンチまで考えられるが、前記養生硬化物の種類に
よつて変わる。つまりリン酸カルシウムとその硬
化剤による硬化物を通して伝達する温度が前記養
生硬化物の耐熱温度(使用限界温度)以下となる
ようにその厚さを決定する。
本発明に使用する混合物スラリーの主成分であ
るリン酸カルシウムは、カルシウムとリンを原子
比(グラムアトムの比をいう、以下同じ)として
Ca/P=1.4〜1.6の割合で含有し、700℃〜1400
℃、好ましくは900℃〜1300℃の温度で焼成した
ものが好ましい。
本発明においては、また硬化促進剤として酸性
水溶液を用いる。このような酸性水溶液を作る酸
類としては、有機酸でも無機酸でも有効であり、
当然ながらその混合物も有効である。
これらの酸類は硬化時間の短縮及び硬度増加の
硬化を得るために必要である。これらの酸類を、
硬化促進剤として用いる場合、硬化速度及び硬化
体の物性等から見て水溶液のPHは2.5〜6.0の範囲
が好ましく、3.0〜5.0がより好ましい。
本発明の実施に用いる有機酸類としてはギ酸、
酢酸、プロピオン酸等の低級一塩基脂肪酸、リン
ゴ酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、糖酸、ア
スコルビン酸等のヒドロキシカルボン酸、グルタ
ミン酸、アスパラギン酸等の酸性アミノ酸、シウ
酸、マロン酸、コハク酸、タルダール酸、アジピ
ン酸、マレイン酸、フマール酸、ムコン酸等の二
塩基酸、ピルビン酸、アセト酢酸、レブリン酸等
のケト酸、サリチル酸、安息香酸、桂皮酸、フタ
ル酸等の芳香族カルボン酸類及びそのアルカリ金
属、カルカリ土類金属又はアンモニウム塩等の塩
及び加水分解により容易にカルボン酸基を生成す
る基体有機酸の誘導体例えば酸無水物や酸塩化物
等がある。
無機酸類としてはリン酸、塩酸、硫酸、硝酸、
フツ酸、ホウ酸等がある。これらの酸類を含む水
溶液のPHを調整するときにはアンモニヤ、アミ
ン、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属
の水酸化物等を用いることができる。
次に本発明において上記条件のリン酸カルシウ
ムが水中でアパタイトへ硬化するための促進剤と
してフツ化物を添加することが好ましい。このよ
うなフツ化物としてはフツ酸のアンモニウム又は
アミン塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩
等でそのフツ素がリン酸カルシウム中にとり込ま
れてフロロアパタイトになりうるものであれば良
い。この場合、フツ化物の添加量はカルシウムと
フツ素の原子比としてCa/F=4.2〜60が好まし
い。さらに、硬化体の硬度を上げる為にカルシウ
ム以外の2価または3価のイオンとなり得る、金
属原子Me例えば鉄、コバルト、ニツケル、クロ
ム、バリウム、ストロイチウムを含む可溶性化合
物をリン酸カルシウム中のリン酸根(PO4)に対
するモル比Me/PO4として2.5×10-4以上を混合
物スラリーに添加することもできるし、前記フツ
化物との併用も可能である。
なお、この場合、後記実施例に示すように前記
金属原子Meをリン酸カルシウム焼成時にこれら
の金属原子Meを含む化合物を加えて焼成してリ
ン酸カルシウム中に導入することもできる。
この際、前述のごとく酸性水溶液として、希薄
リン酸水溶液を用いると、前記硬化物成形体より
生成する残存水酸化カルシウムをリン酸のカルシ
ウム塩として固定化することが出来、この固定化
されたリン酸カルシウム層の介在のために、その
上に打設される科学的に同質系のリン酸カルシウ
ムを主成分とするスラリー硬化体はより強固に一
体化されることとなる。
本発明に使用するリン酸カルシウムを主成分と
するスラリーの粉体成分と酸性水溶液からなる液
体成分とは重量比で10:2〜10:5の割合で混合
するのが良い。液体成分がこれより少ないと組成
物の流動性が不足であり、これより多いと組成物
の流動性が過剰になり好ましくない。
本発明のリン酸カルシウムを主成分とするスラ
リーは単独でも使用出来るが、骨材を加えて使用
することは次の利点を期待できる。
(ア) 価格の安い骨材を使用して製品である耐熱性
コンクリート部材の製造コストを下げ得る。
(イ) 熱安定性の良い骨材を使用して耐熱性又は寸
法安定性を向上できる。
(ウ) 比重の小さい骨材を使用して軽量化が可能で
ある。
骨材としてはコンクリート用に一般に使用され
るものを使用することができるが、得られる硬化
体と同質のアパタイトであることから火成岩質燐
鉱石、又は水性岩質燐質鉱石及びその焼成品は好
ましい骨材と言える。
したがつて、本発明の製造方法で得られるコン
クリート部材は比較的高温度に接し、しかも機械
強度の低下が許容されない構造部材として使用す
ることができ、それらの数例は以下のようであ
る。
(ア) コークス炉関係では、消化塔のコンクリート
内壁、コークス運搬用プラツトフオームやレー
ルの床材、煙道コンクリート壁、排ガスダクト
等。
(イ) 高炉関係として、鋳床、鋳床樋カバー、滓樋
ピツト壁、鋳床支柱、スラブ冷却場周辺壁、受
銑孔エプロン等。
(ハ) 転炉、電気炉関係では、注銑ピツト側壁、転
炉作業床、電気炉の予熱及び排ガスダクト、電
気炉出鋼及び排滓ピツト側壁、排滓場床、連続
鋳造設備の周辺側壁等。
(ニ) 加熱炉、乾燥炉関係では、乾燥炉側壁、乾燥
炉蓋置場床、加熱炉地下煙道等。
(ホ) 耐熱用健材として、各種建物の耐熱耐火間仕
切材、カーテンウオール材等。
(実施例)
次に、本発明の実施例を説明する。
以下のごとく、実施例1〜3の、本発明実施例
によるコンクリート部材と、比較例1の耐熱セメ
ント材、比較例2の普通ポルトランドセメント材
の各種類について、4cm×4cm×12cmの試験体を
作成し、残存圧縮強度、耐火度、熱スポーリング
性について確認した。
その結果は表−1に示す通り、実施例による耐
熱性コンクリート部材は、他のセメント材に比べ
て優れた特性を示しており、結果は良好であつ
た。
実施例 1:
超微粒SiO2を44.1%(重量比)混入した普通ポ
ルトランドセメントをW/C35%で混練り、硬化
させ、1モル クエン酸溶液を表面に塗布する。
次いでその上に下記組成のリン酸カルシウムス
ラリーを打設し、積層一体化して、試験体とし
た。
リン酸カルシウム(Ca3(PO4)2)97.5%、フ
ツ化カルシウム2.5%の割合で、混合した粉末
68.55%と1モルクエン酸溶液(アンモニア水
にてPH3に調整したもの)31.45%とで配合混
練したスラリー。
実施例 2:
リン酸カルシウムスラリー組成を下記とした
ものを用いた以外は、実施例1と同じである。
第二燐酸カルシウム(CaHPO4)99.8%と、
ピロリン酸鉄(Fe4(P2O7)3)0.2%を混合粉砕
し、電気炉で500℃にて2時間焼成、その後室
温まで冷却する。この焼成粉末62%と、炭酸カ
ルシウムCaCO338%とを充分に混合し、再度
電気炉中で1200℃にて2.5時間焼成後、冷却し
てFe含有リン酸カルシウムを得る。
このFe含有リン酸カルシウム78.6%と、1モ
ルクエン酸溶液(但しアンモニア水にてPH4.5
に調整)21.4%とで配合混練したスラリー。
実施例 3:
リン酸カルシウムスラリー組成を下記とした
ものを用いた以外は、実施例1と同じである。
リン酸カルシウム(Ca3(PO4)2)99.3%、酸
性フツ化アンモニウム(NH4HF2)0.4%、フ
ツ化カルシウム(CaF2)0.3%の割合で粉砕混
合した粉末73.5%と、0.5モルリン酸水溶液26.5
%とで配合混練したスラリー。
比較例 1(耐熱セメント材)
普通ポルトランドセメントに超微粒SiO2を44.1
%(重量比)混入した耐熱セメントを水セメント
比W/C35%で配合混練した硬化物を試験体とし
た。
比較例 2:(普通ポルトランドセメント材)
普通ポルトランドセメントを水セメント比W/
C35%で配合混練した硬化物を試験体とした。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method of manufacturing a heat-resistant concrete member, and particularly to a method of manufacturing a heat-resistant concrete member with an excellent surface layer. (Prior Art) Conventionally, various materials with high heat resistance have been developed and used in various high-temperature devices, and metals, ceramics, cement, etc. have been used as inorganic materials. Among these, metals and ceramics are generally dense and have high mechanical strength, and are used for various purposes as heat-resistant materials, but they have problems such as being difficult to mold or requiring high-temperature treatment. Cement has the advantage that it can be easily molded into a desired shape by mixing aggregate and water, fluidizing it, and pouring it into a mold. However, the use of heat-resistant cement as a heat-resistant material is difficult because it cannot withstand high temperatures like ceramics and lacks mechanical strength.
It's not very popular. (Problems to be Solved by the Invention) Alumina cement is known as a typical heat-resistant cement. Although alumina cement has rapid hardening and high heat resistance, it has problems with a decrease in strength due to dislocations and a decrease in hot strength due to weakening of the bond at intermediate temperatures. And, Portland cement, which is the most common cement with calcium silicate-based compositions, has a large amount of Ca (OH) 2 produced during hydration and hardening, which causes it to react less than Ca (OH) 2. It has the disadvantage of causing CaO+H 2 O (slaking phenomenon), leading to structural deterioration, and has poor heat resistance. Therefore, by adding and mixing ultrafine particles of SiO 2 to this, a heat-resistant cement is provided that prevents the occurrence of the slaking phenomenon through the following reaction. Ca(OH) 2 +SiO 2 →C×SyH Z (However, in this formula, C: CaO, S: SiO 2 ,
(H: H 2 O, and it is thought that C 2 S, C 3 S 2 and CS are mainly produced and mixed) However, the inventor believes that there is a problem with such a prevention method alone. I learned. In other words, differential thermal analysis confirmed that the structure deteriorated at 490°C, 730°C, and 905°C, and a residual compressive strength test with heating showed that a rapid decrease in strength occurred when the temperature exceeded 700°C. I found out that there was. (Means for Solving the Problems) In view of the above, the present inventor has developed a method for manufacturing heat-resistant concrete members that has significantly improved heat resistance. After curing and curing to form a cement cured product molded product, a slurry of a mixture of calcium phosphate as a main component and an acidic aqueous solution is placed on the surface of the product and hardened.
This is a method for manufacturing heat-resistant concrete members characterized by lamination and integration, and as shown in Figure 1, heat-resistant concrete members are produced using cement or Portland cement mixed with ultrafine SiO 2 particles. Heat-resistant concrete that is a cement hardened product 1
A slurry containing calcium phosphate as a main component is cast onto the surface of the slurry to form a slurry casting body 3, which is then hardened and laminated into an integrated structure. At this time, it is necessary to apply an acidic aqueous solution as a surface treatment agent to the surface of the concrete 1 to form a treatment layer 2, and furthermore, considering workability, an acidic aqueous solution adjusted to a pH of about 3 to 6 is applied. It is preferable to form the treatment layer 2 by coating. Further, in this case, it is more preferable to use a phosphoric acid aqueous solution as the acidic aqueous solution, especially for reasons explained later. To adjust the pH of the acidic aqueous solution, commonly used alkaline agents such as ammonia; organic amines such as ethanolamine; hydroxides of alkali or alkaline earth metals such as sodium, potassium, and calcium can be used. Incidentally, in the above configuration, Portland cement can be used to manufacture the cement cured product molded product, but as mentioned above, this is a commonly used cement, and is low in cost and easily available. Furthermore, when the calcium phosphate placed on the surface is heated to a high temperature, it forms apatite with a melting point of 1400 to 1800°C or higher, and this product exhibits excellent resistance to high temperatures. The acidic aqueous solution in the slurry is useful for hydrating and hardening calcium phosphate, but especially when using a phosphoric acid aqueous solution, as shown in the equation below, free calcium hydroxide ( Capturing Ca(OH) 2 ),
Excellent advantages are exhibited due to the formation of a strong interface with the calcium phosphate slurry. 2H 3 PO 4 +3Ca(OH) 2 →Ca 3 (PO 4 ) 2 +6H 2 O Concrete members obtained by combining and laminating the above component compositions are easy to form and manufacture, and cast calcium phosphate is Extremely heat resistant
Since it acts as a non-combustible fireproof coating material up to 1600℃, it has excellent properties such as excellent heat resistance and excellent mechanical strength at high temperatures. A specific example of the manufacturing method of the present invention is carried out, for example, as follows. First, add ultrafine particles to cement or
A mixture of SiO 2 (for example, silica hume) is mixed with high-quality shamots, brick scraps, etc., water is added and the mixture is uniformly mixed, and then poured into a mold. After leaving it for a certain period of time to cure and harden,
Next, an acidic aqueous solution is applied to the surface in advance to neutralize unneutralized residual calcium hydroxide. However, the neutralization step can be omitted if necessary. Next, a slurry prepared by mixing a powder containing calcium phosphate as a main component and an acidic aqueous solution as a hardening agent is cast onto the surface of the cured cured product molded body to a desired thickness to form an integral layer. In this case, the desired thickness is usually considered to be from several millimeters to several tens of centimeters, but it varies depending on the type of the cured material. That is, the thickness is determined so that the temperature transmitted through the cured product of calcium phosphate and its hardening agent is below the heat resistance temperature (usage limit temperature) of the cured cured product. Calcium phosphate, which is the main component of the mixture slurry used in the present invention, has an atomic ratio of calcium to phosphorus (gram atom ratio, the same applies hereinafter).
Contains Ca/P at a ratio of 1.4 to 1.6, 700℃ to 1400℃
Preferably, the material is fired at a temperature of 900°C to 1300°C. In the present invention, an acidic aqueous solution is also used as a curing accelerator. Both organic acids and inorganic acids are effective as acids for creating such acidic aqueous solutions.
Naturally, mixtures thereof are also effective. These acids are necessary to obtain a shortened curing time and increased hardness. These acids,
When used as a curing accelerator, the pH of the aqueous solution is preferably in the range of 2.5 to 6.0, more preferably 3.0 to 5.0, in view of the curing rate and physical properties of the cured product. Organic acids used in the practice of the present invention include formic acid,
Lower monobasic fatty acids such as acetic acid and propionic acid, hydroxycarboxylic acids such as malic acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid, sugar acid, and ascorbic acid, acidic amino acids such as glutamic acid and aspartic acid, sialic acid, malonic acid, and succinic acid. , dibasic acids such as tardaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, and muconic acid; keto acids such as pyruvic acid, acetoacetic acid, and levulinic acid; and aromatic carboxylic acids such as salicylic acid, benzoic acid, cinnamic acid, and phthalic acid. and their salts such as alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts, and derivatives of base organic acids which easily produce carboxylic acid groups by hydrolysis, such as acid anhydrides and acid chlorides. Inorganic acids include phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid,
Examples include hydrofluoric acid and boric acid. When adjusting the pH of an aqueous solution containing these acids, ammonia, amines, alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, etc. can be used. Next, in the present invention, it is preferable to add fluoride as an accelerator for the hardening of calcium phosphate under the above conditions into apatite in water. Such fluorides may include ammonium or amine salts, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, etc. of hydrofluoric acid, as long as the fluorine can be incorporated into calcium phosphate to form fluoroapatite. In this case, the amount of fluoride added is preferably Ca/F=4.2 to 60 as the atomic ratio of calcium to fluorine. Furthermore, in order to increase the hardness of the cured product, soluble compounds containing metal atoms Me such as iron, cobalt, nickel, chromium, barium, and stroitium, which can become divalent or trivalent ions other than calcium, are added to the phosphate radicals (PO) in calcium phosphate. 4 ), the molar ratio Me/PO 4 of 2.5×10 −4 or more can be added to the mixture slurry, or it can be used in combination with the above-mentioned fluoride. In this case, as shown in Examples below, the metal atoms Me can also be introduced into the calcium phosphate by adding a compound containing these metal atoms Me at the time of baking the calcium phosphate. At this time, as mentioned above, if a dilute phosphoric acid aqueous solution is used as the acidic aqueous solution, the residual calcium hydroxide generated from the cured product molded article can be immobilized as a calcium salt of phosphoric acid, and this immobilized calcium phosphate Due to the interposition of the layer, the slurry hardened body containing chemically homogeneous calcium phosphate as a main component cast thereon becomes more firmly integrated. The powder component of the slurry containing calcium phosphate as a main component used in the present invention and the liquid component consisting of an acidic aqueous solution are preferably mixed at a weight ratio of 10:2 to 10:5. If the liquid component is less than this, the fluidity of the composition will be insufficient, and if it is more than this, the fluidity of the composition will be excessive, which is not preferable. Although the slurry containing calcium phosphate as a main component of the present invention can be used alone, the following advantages can be expected when it is used with the addition of aggregate. (a) It is possible to reduce the manufacturing cost of heat-resistant concrete products by using inexpensive aggregates. (b) Heat resistance or dimensional stability can be improved by using aggregate with good thermal stability. (c) It is possible to reduce weight by using aggregate with low specific gravity. Aggregates that are commonly used for concrete can be used, but igneous rock phosphate ore or aqueous rock phosphate ore and their calcined products are preferred because they are apatite of the same quality as the hardened material obtained. It can be said to be aggregate. Therefore, the concrete member obtained by the production method of the present invention can be used as a structural member that is exposed to relatively high temperatures and does not allow a decrease in mechanical strength, and some examples thereof are as follows. (a) Regarding coke ovens, concrete inner walls of digestion towers, coke transport platform and rail flooring, concrete flue walls, exhaust gas ducts, etc. (b) Blast furnace-related items such as casthouses, casthouse gutter covers, slag pit walls, casthouse supports, slab cooling field surrounding walls, and receiving hole aprons. (c) Regarding converters and electric furnaces, pouring pit side walls, converter working floors, electric furnace preheating and exhaust gas ducts, electric furnace tapping and slag removal pit side walls, slaging yard floors, and peripheral side walls of continuous casting equipment. etc. (d) Regarding heating furnaces and drying furnaces, drying furnace side walls, drying furnace cover floor, heating furnace underground flue, etc. (e) Heat-resistant and fire-resistant partition materials, curtain wall materials, etc. for various buildings as heat-resistant and healthy materials. (Example) Next, an example of the present invention will be described. As shown below, test specimens of 4 cm x 4 cm x 12 cm were prepared for each type of concrete members according to the examples of the present invention in Examples 1 to 3, the heat-resistant cement material in Comparative Example 1, and the ordinary Portland cement material in Comparative Example 2. The remaining compressive strength, fire resistance, and thermal spalling properties were confirmed. As shown in Table 1, the results were good, with the heat-resistant concrete members of the examples exhibiting superior properties compared to other cement materials. Example 1: Ordinary Portland cement mixed with 44.1% (weight ratio) of ultrafine SiO 2 particles was kneaded at 35% W/C, hardened, and a 1 mol citric acid solution was applied to the surface.
Next, a calcium phosphate slurry having the composition shown below was placed thereon and laminated and integrated to obtain a test specimen. A mixed powder of 97.5% calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) and 2.5% calcium fluoride.
A slurry made by mixing and kneading 68.55% and 31.45% of a 1M citric acid solution (adjusted to pH 3 with aqueous ammonia). Example 2: Same as Example 1 except that a calcium phosphate slurry having the following composition was used. Dicalcium phosphate (CaHPO 4 ) 99.8%,
0.2% of iron pyrophosphate (Fe 4 (P 2 O 7 ) 3 ) was mixed and ground, fired in an electric furnace at 500° C. for 2 hours, and then cooled to room temperature. 62% of this calcined powder and 38% of calcium carbonate CaCO 3 are thoroughly mixed, calcined again in an electric furnace at 1200° C. for 2.5 hours, and then cooled to obtain Fe-containing calcium phosphate. This Fe-containing calcium phosphate 78.6% and 1M citric acid solution (however, PH4.5 with ammonia water)
Slurry mixed and kneaded with (adjusted to) 21.4%. Example 3: Same as Example 1 except that the following calcium phosphate slurry composition was used. 73.5% powder mixed by pulverization at a ratio of 99.3% calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), 0.4% acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ), and 0.3% calcium fluoride (CaF 2 ), and a 0.5 molar phosphoric acid aqueous solution. 26.5
Slurry mixed and kneaded with %. Comparative Example 1 (Heat-resistant cement material) 44.1% of ultrafine SiO 2 added to ordinary Portland cement
% (weight ratio) of heat-resistant cement was mixed and kneaded at a water-cement ratio W/C of 35%, and a cured product was used as a test specimen. Comparative example 2: (Ordinary Portland cement material) Ordinary Portland cement to water-cement ratio W/
A cured product mixed and kneaded with 35% C was used as a test specimen.
【表】
以上の結果から判るとおり、本発明実施例
(1,2,3)により得られたコンクリート部材
の場合はいずれも、残存圧縮強度、耐火度、及び
熱スポーリング性の物理特性は良好であつた。
これに対して、比較例(1,2)の場合は、同
物理特性は普通あるいは不良であつた。
(発明の効果)
以上のことから本発明方法の耐熱性コンクリー
ト部材の製造方法によれば、
(1) 得られるコンクリート部材において、リン酸
カルシウムスラリーの水和・自硬性材料は酸化
性雰囲気下でも熱的に安定であるので、1600℃
までの不燃耐火被覆材として働き、また1000℃
までの熱間強度の低下が殆どないこと、そして
またコンクリート基材に珪酸カルシウム系耐熱
セメント硬化物成形体を用いれば、800℃まで
の熱間強度(圧縮、曲げ強度)の低下が少な
く、したがつて本発明で得られる積層一体化耐
熱性コンクリートは、優良な耐熱保護層を有し
かつ高温での力学的強度に優れた積層一体化耐
熱性コンクリート部材となること、
(2) 得られるコンクリート部材において、セメン
ト硬化物成形体の表面層と打設リン酸カルシウ
ム層とは、両者の界面が微視的に入り組んだ状
態(アンカー的結合)となりかつ組織が遷移層
となつて、積層一体化しているため両者の接合
は強固であり、したがつて高温においても接着
強度の極めて優れコンクリート部材となるこ
と、
(3) 本発明にかかるコンクリート部材の原料であ
るセメント及びリン酸カルシウムスラリーの両
者は、共に水和・自硬性材料であるので、容易
に自由な形状体を製造することができ、すなわ
ち従来のセメントやコンクリートの成形と同様
の手法により成形ができること、
(4) 打設リン酸化カルシウムを主成分とするスラ
リーは厚い強固な層を形成することができ、し
たがつて従来の耐火用吹付け剤とは本質的に異
なり、任意の厚みのもの、例えば構造材兼用の
厚みとなしても容易に打設できること、
(5) リン酸カルシウムを主成分とするスラリーの
水和・硬化物層は本来的に従来のセメント系硬
化物にある中性化の問題を考慮する必要が全く
ないものであるばかりでなく、また、基材のセ
メント硬化物成形体の中性化処理剤としても役
立ち、かつ耐水性、耐通気性に優れているので
基材の有効な保護作用をするため、本発明で得
られた積層一体化された耐熱コンクリート部材
は非常に好ましい組合わせ構造であること、
等の多くの優れた作用効果が発揮されるのであ
る。[Table] As can be seen from the above results, the concrete members obtained in Examples (1, 2, and 3) of the present invention all had good physical properties such as residual compressive strength, fire resistance, and thermal spalling resistance. It was hot. On the other hand, in the case of Comparative Examples (1, 2), the same physical properties were normal or poor. (Effects of the Invention) From the above, according to the method for producing heat-resistant concrete members according to the method of the present invention, (1) In the concrete members obtained, the hydrated and self-hardening material of calcium phosphate slurry is thermally stable even in an oxidizing atmosphere. It is stable at 1600℃
Acts as a non-combustible fireproof cladding material up to 1000℃
Furthermore, if a calcium silicate-based heat-resistant cement cured product molded product is used as the concrete base material, there will be little decrease in hot strength (compressive and bending strength) up to 800℃, and Therefore, the laminated and integrated heat-resistant concrete obtained by the present invention is a laminated and integrated heat-resistant concrete member that has an excellent heat-resistant protective layer and has excellent mechanical strength at high temperatures; (2) The concrete obtained In the component, the surface layer of the cement hardened material molded body and the cast calcium phosphate layer are in a microscopically complicated state (anchor-like bond) at the interface between the two, and the structure is a transition layer, so that they are laminated and integrated. (3) Both the cement and the calcium phosphate slurry, which are the raw materials for the concrete member according to the present invention, are hydrated.・Since it is a self-hardening material, it can be easily manufactured into any shape, that is, it can be molded using the same method as conventional cement or concrete molding. The slurry can form a thick, strong layer and is therefore essentially different from conventional fireproofing sprays, and can be easily applied to any thickness, such as a structural material. (5) The hydrated and hardened material layer of the slurry mainly composed of calcium phosphate not only inherently eliminates the need to consider the problem of carbonation that occurs with conventional cement-based hardened products; In addition, the present invention has the advantage that it is useful as a neutralizing treatment agent for the cement cured product molded body of the base material, and has excellent water resistance and air resistance, so it has an effective protective effect on the base material. Heat-resistant concrete members that are laminated and integrated have a very favorable combination structure, and exhibit many excellent functions and effects.
第1図は本発明耐熱性コンクリート部材の部分
断面図を示す。
1……耐熱性コンクリート、2……処理層、3
……混合物スラリー硬化体。
FIG. 1 shows a partial sectional view of the heat-resistant concrete member of the present invention. 1...Heat-resistant concrete, 2...Treatment layer, 3
...Cured mixture slurry.
Claims (1)
硬化物成形体となした後、その表面に、リン酸カ
ルシウムを主成分としそれと酸性水溶液との混合
物スラリーを打設して硬化し、積層一体化せしめ
ることを特徴とする耐熱性コンクリート部材の製
造方法。 2 セメント硬化物成形体の表面を予め酸性のリ
ン酸水溶液で処理しておくことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の耐熱性コンクリート部材
の製造方法。 3 セメントが、ポルトランドセメントあるいは
ポルトランドセメントに超微粒のSiO2が添加混
合されたもの又はアルミナセメントであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の耐熱性コンクリート部材の製造方法。[Claims] 1. After hydrating and hardening the cement mixture to form a cured cement molded product, a slurry containing calcium phosphate as a main component and a mixture of calcium phosphate and an acidic aqueous solution is placed on the surface of the molded product and hardened. A method for manufacturing a heat-resistant concrete member, characterized by laminating and integrating the members. 2. The method for producing a heat-resistant concrete member according to claim 1, characterized in that the surface of the cement cured product molded body is previously treated with an acidic aqueous phosphoric acid solution. 3. Production of a heat-resistant concrete member according to claim 1 or 2, wherein the cement is Portland cement, a mixture of Portland cement with ultrafine particles of SiO 2 added, or alumina cement. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29501386A JPS63147879A (en) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | Manufacture of heat-resistant concrete member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29501386A JPS63147879A (en) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | Manufacture of heat-resistant concrete member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147879A JPS63147879A (en) | 1988-06-20 |
| JPH054951B2 true JPH054951B2 (en) | 1993-01-21 |
Family
ID=17815205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29501386A Granted JPS63147879A (en) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | Manufacture of heat-resistant concrete member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63147879A (en) |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP29501386A patent/JPS63147879A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63147879A (en) | 1988-06-20 |
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