JPH0781997A - ゼオライト−マグネシア系の軽質耐火構造材料 - Google Patents
ゼオライト−マグネシア系の軽質耐火構造材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ゼオライト並びにゼオライトを主鉱物とする
凝灰岩粒子と活性酸化マグネシウム(MgO)とその塩
類からなるオキシ塩化合物で構成する気孔化体もしくは
そのRC構造からなるゼオライト−マグネシア系の軽質
耐火構造材料。 【効果】 現在軽量耐火構造材料として広く利用されて
いるALCに比較し、寸法精度が高く、吸水率が1/2
以下、と低く、曲げ強度は大凡2.5倍となり長期的に
空気中における炭酸ガスによる劣化現象を生成しない軽
質、耐火、断熱性を具備した大形構造材料として新しい
素材が提供される。
凝灰岩粒子と活性酸化マグネシウム(MgO)とその塩
類からなるオキシ塩化合物で構成する気孔化体もしくは
そのRC構造からなるゼオライト−マグネシア系の軽質
耐火構造材料。 【効果】 現在軽量耐火構造材料として広く利用されて
いるALCに比較し、寸法精度が高く、吸水率が1/2
以下、と低く、曲げ強度は大凡2.5倍となり長期的に
空気中における炭酸ガスによる劣化現象を生成しない軽
質、耐火、断熱性を具備した大形構造材料として新しい
素材が提供される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ゼオライト−マグネ
シア系軽質耐火構造材に関するものである。さらに詳し
くは、この発明は建築構造材料として断熱性、耐火性、
耐久性を必要とする材料分野に有用なゼオライト−マグ
ネシア系軽質耐火構造材に関するものである。
シア系軽質耐火構造材に関するものである。さらに詳し
くは、この発明は建築構造材料として断熱性、耐火性、
耐久性を必要とする材料分野に有用なゼオライト−マグ
ネシア系軽質耐火構造材に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、軽質無機質材料と
しては焼結発泡セラミックスや微小口径のハニカム構造
のセラミックスが知られているが、それらは成形、焼成
工程が複雑なため大型構造材料としては実際上の利用が
困難で、また、コストが高いことから、小型の耐火断熱
材またはバイオリアクター等の触媒担体として利用され
るにとどまっている。
しては焼結発泡セラミックスや微小口径のハニカム構造
のセラミックスが知られているが、それらは成形、焼成
工程が複雑なため大型構造材料としては実際上の利用が
困難で、また、コストが高いことから、小型の耐火断熱
材またはバイオリアクター等の触媒担体として利用され
るにとどまっている。
【0003】また、繊維状のセラミックスも知られてい
るが、耐火断熱材として利用されているに過ぎない。そ
して、ガラスウール、スラグウールがマット状として断
熱、防音材として利用されているが、これらも構造材料
とはなり得ない。繊維状珪酸カルシウム、セラミック発
泡体をポルトランドセメントで硬化する軽量コンクリー
ト板も知られているが、BSGが1.5以上で強度が低
く、炭酸化による経年劣化が大きいという欠点がある。
るが、耐火断熱材として利用されているに過ぎない。そ
して、ガラスウール、スラグウールがマット状として断
熱、防音材として利用されているが、これらも構造材料
とはなり得ない。繊維状珪酸カルシウム、セラミック発
泡体をポルトランドセメントで硬化する軽量コンクリー
ト板も知られているが、BSGが1.5以上で強度が低
く、炭酸化による経年劣化が大きいという欠点がある。
【0004】さらにまた、水熱合成法による珪酸カルシ
ウム発泡体としてALC(Autoclaved light weight con
crete)が鉄筋を内蔵した大形軽量耐火構造材料として広
く利用されており、現状においては唯一のセラミック構
造材料として扱われている。しかしながらこのALCは
含水珪酸カルシウム(Tobermorite、C3 S2 H3 )と未
反応SiO2(Quartz) 混合組織であって、炭酸化による
トバルモライトの分解(SiO2 ゲル+炭酸カルシウ
ム)と、これによる吸水、乾燥によって膨張と収縮を行
うため経年劣化が大きいことが明らかになっている。ま
た、吸水率が大きく、強度が弱いために脆く、取扱い中
に破損し易く、表面塗装膜も劣化し易いという欠点があ
る。
ウム発泡体としてALC(Autoclaved light weight con
crete)が鉄筋を内蔵した大形軽量耐火構造材料として広
く利用されており、現状においては唯一のセラミック構
造材料として扱われている。しかしながらこのALCは
含水珪酸カルシウム(Tobermorite、C3 S2 H3 )と未
反応SiO2(Quartz) 混合組織であって、炭酸化による
トバルモライトの分解(SiO2 ゲル+炭酸カルシウ
ム)と、これによる吸水、乾燥によって膨張と収縮を行
うため経年劣化が大きいことが明らかになっている。ま
た、吸水率が大きく、強度が弱いために脆く、取扱い中
に破損し易く、表面塗装膜も劣化し易いという欠点があ
る。
【0005】このように、従来の軽質無機質材料は物性
上、そして経済的にも適正さを欠いており、唯一広く利
用されているALCも実際作業上、機械的強度不足並び
に経年劣化現象という難問を抱えているのが実情であ
る。この発明は以上の通りの事情に鑑みて行われたもの
であり、これまでとは異なる新しい発想により軽質かつ
大型の構造材料として優れた安定物性を有する、経済性
も良好なゼオライト−マグネシア系軽質耐火構造材を提
供することを目的としている。
上、そして経済的にも適正さを欠いており、唯一広く利
用されているALCも実際作業上、機械的強度不足並び
に経年劣化現象という難問を抱えているのが実情であ
る。この発明は以上の通りの事情に鑑みて行われたもの
であり、これまでとは異なる新しい発想により軽質かつ
大型の構造材料として優れた安定物性を有する、経済性
も良好なゼオライト−マグネシア系軽質耐火構造材を提
供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ゼオライトの吸着性とイオン交
換機能、およびマグネシアとその塩類による接着・硬化
機構を復合した、軽量大型構造材とすることのできるゼ
オライト・マグネシア系軽量構造材を提供する。
を解決するものとして、ゼオライトの吸着性とイオン交
換機能、およびマグネシアとその塩類による接着・硬化
機構を復合した、軽量大型構造材とすることのできるゼ
オライト・マグネシア系軽量構造材を提供する。
【0007】すなわち、この発明は、ゼオライトもしく
はゼオライトを主鉱物とする凝灰岩の粒子と、活性マグ
ネシア(MgO)とその塩類とからなるオキシ塩化合物
で構成する硬化体もしくはそのRC構造体からなること
を特徴とするゼオライト−マグネシア系の軽質耐火構造
材を提供する。また、この発明の軽質耐火構造材は、ゼ
オライトを主鉱物とする凝灰岩粒子を稀酸液で処理した
後、活性マグネシア微粉末をコーティングしたものを2
0%以上80%以下含有することを特徴とすることや、
マグネシウム塩を1000℃以下の温度で焼成して得ら
れる活性マグネシアは50μm以下の粒径で、25以上
40以下の比表面積(m2 /g)を有し、マグネシウム
オキシ塩化物は、 〔nMgO・(MgCl2 ,SO4 ,P2 O5 )・mH
2 O〕 n=5〜10 のものに、高分子エマルジョンを3%以下混合し、被処
理凝灰岩粒子に対しては10%以上80%以下を配合す
ること等を好ましい態様としてもいる。
はゼオライトを主鉱物とする凝灰岩の粒子と、活性マグ
ネシア(MgO)とその塩類とからなるオキシ塩化合物
で構成する硬化体もしくはそのRC構造体からなること
を特徴とするゼオライト−マグネシア系の軽質耐火構造
材を提供する。また、この発明の軽質耐火構造材は、ゼ
オライトを主鉱物とする凝灰岩粒子を稀酸液で処理した
後、活性マグネシア微粉末をコーティングしたものを2
0%以上80%以下含有することを特徴とすることや、
マグネシウム塩を1000℃以下の温度で焼成して得ら
れる活性マグネシアは50μm以下の粒径で、25以上
40以下の比表面積(m2 /g)を有し、マグネシウム
オキシ塩化物は、 〔nMgO・(MgCl2 ,SO4 ,P2 O5 )・mH
2 O〕 n=5〜10 のものに、高分子エマルジョンを3%以下混合し、被処
理凝灰岩粒子に対しては10%以上80%以下を配合す
ること等を好ましい態様としてもいる。
【0008】さらに詳しくはゼオライトを主成分とする
凝灰岩類で多数の気孔を含み強度の高い粗粒を骨材と
し、これに活性度の高い化学的性質をもつ軽質マグネシ
ア並びにその塩類を混合して成形したものを低温で硬化
促進させる、連続化省エネプロセスで製造することので
きる軽量硬化体をその具体的態様の一つとしている。こ
の発明における組成物の一つであるゼオライトもしくは
それを主成分とする凝灰岩は、たとえば4mm以下に整粒
し、充分に乾燥後、この粒子にリン酸、塩酸、硫酸等の
鉱酸を10%以下の希薄酸水を加えて処理し、ゼオライ
ト組成の表面層を分解してアルカリ並にアルカリ土類金
属イオンを置換しゾル、ゲル化状態となったものに、活
性マグネシア(MgO)を接触させて水和珪酸塩を形成
すると、その表面層は凝灰岩粒子内部のゼオライト効果
を失うことなくマグネシウムオキシ塩のセメント接着性
を増大する作用を発揮する。
凝灰岩類で多数の気孔を含み強度の高い粗粒を骨材と
し、これに活性度の高い化学的性質をもつ軽質マグネシ
ア並びにその塩類を混合して成形したものを低温で硬化
促進させる、連続化省エネプロセスで製造することので
きる軽量硬化体をその具体的態様の一つとしている。こ
の発明における組成物の一つであるゼオライトもしくは
それを主成分とする凝灰岩は、たとえば4mm以下に整粒
し、充分に乾燥後、この粒子にリン酸、塩酸、硫酸等の
鉱酸を10%以下の希薄酸水を加えて処理し、ゼオライ
ト組成の表面層を分解してアルカリ並にアルカリ土類金
属イオンを置換しゾル、ゲル化状態となったものに、活
性マグネシア(MgO)を接触させて水和珪酸塩を形成
すると、その表面層は凝灰岩粒子内部のゼオライト効果
を失うことなくマグネシウムオキシ塩のセメント接着性
を増大する作用を発揮する。
【0009】ただ、これまで、活性マグネシアとその塩
類である燐酸塩、硫酸塩、塩化物等との反応で生成する
マグネシウムオキシ塩セメントの性質としては軽量、曲
げ強度が大きい、木材、岩石等々との接着力に優れてい
ることは公知であるが、その反面、オキシ塩の可溶性で
金属表面で加水分解して腐食作用が生成することも知ら
れていた。このようなマグネシアセメントの欠点を改善
するための手段として種々の添加剤が提案されているが
完全ではない。
類である燐酸塩、硫酸塩、塩化物等との反応で生成する
マグネシウムオキシ塩セメントの性質としては軽量、曲
げ強度が大きい、木材、岩石等々との接着力に優れてい
ることは公知であるが、その反面、オキシ塩の可溶性で
金属表面で加水分解して腐食作用が生成することも知ら
れていた。このようなマグネシアセメントの欠点を改善
するための手段として種々の添加剤が提案されているが
完全ではない。
【0010】この発明者らは、この欠点を解消するため
に鋭意検討し、活性マグネシアのキャラクターとして、
MgOの水和(MgO+H2 O→Mg(OH)2 )によ
り生成する水酸化マグネシウムの結晶構造とそれらの結
合組織の制御が行われる機構に注目し、マグネサイトを
焼成して得られる活性マグネシア、すなわちペリフレー
ズは、その結晶子が小さいこと、そしてそれらがMgC
O3 結晶の格子中にあることにより生成する水酸化マグ
ネシウムを層状構造とすることを見出した。
に鋭意検討し、活性マグネシアのキャラクターとして、
MgOの水和(MgO+H2 O→Mg(OH)2 )によ
り生成する水酸化マグネシウムの結晶構造とそれらの結
合組織の制御が行われる機構に注目し、マグネサイトを
焼成して得られる活性マグネシア、すなわちペリフレー
ズは、その結晶子が小さいこと、そしてそれらがMgC
O3 結晶の格子中にあることにより生成する水酸化マグ
ネシウムを層状構造とすることを見出した。
【0011】この発明者は、そこでマグネシウムオキシ
塩の吸着水による可溶性を抑止するためにゼオライトの
吸着性とイオン交換性に着目し、これらとの復合により
上記現象を完全に抑止することができることを見出し
た。また凝灰岩粒子を酸にて処理することによりその複
合効果が発揮されることを見出した。このような知見を
踏まえてこの発明はなされたれものである。
塩の吸着水による可溶性を抑止するためにゼオライトの
吸着性とイオン交換性に着目し、これらとの復合により
上記現象を完全に抑止することができることを見出し
た。また凝灰岩粒子を酸にて処理することによりその複
合効果が発揮されることを見出した。このような知見を
踏まえてこの発明はなされたれものである。
【0012】そして、またゼオライトを主成分とする凝
灰岩は多数の空孔を有するので粒子の容積重量(BS
G)が0.9以下と低く、またマグネシア硬化物はBS
G0.7以下であるから硬化体のBSGを0.8以下と
することは容易である。ただ、この発明においては、さ
らにBSGを0.7以下とするためにはパーライト、ガ
ラス質の中空粒子を10〜30%配合することも有効で
あって、この場合には、その性能を損うことなく強度の
高い軽量体、BSG0.4〜0.6のものを製造するこ
とがさらに容易となる。
灰岩は多数の空孔を有するので粒子の容積重量(BS
G)が0.9以下と低く、またマグネシア硬化物はBS
G0.7以下であるから硬化体のBSGを0.8以下と
することは容易である。ただ、この発明においては、さ
らにBSGを0.7以下とするためにはパーライト、ガ
ラス質の中空粒子を10〜30%配合することも有効で
あって、この場合には、その性能を損うことなく強度の
高い軽量体、BSG0.4〜0.6のものを製造するこ
とがさらに容易となる。
【0013】また、この発明による軽量材を大型パネル
として使用する場合は、通常、鉄筋にてRC構造とする
ことが構築物の安全上望ましい。この場合には、鉄筋に
合成樹脂コーティングを施すことが望ましい。合成樹脂
としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレア樹脂等の単独、も
しくはその混合を用いることができる。塗膜は、通常、
0.1〜0.3mm厚程度となるようにするのが好まし
い。
として使用する場合は、通常、鉄筋にてRC構造とする
ことが構築物の安全上望ましい。この場合には、鉄筋に
合成樹脂コーティングを施すことが望ましい。合成樹脂
としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレア樹脂等の単独、も
しくはその混合を用いることができる。塗膜は、通常、
0.1〜0.3mm厚程度となるようにするのが好まし
い。
【0014】また、鉄筋は、かご形状に配筋するのがよ
り有効でもある。
り有効でもある。
【0015】
【実施例】以下の条件で、サイズ600×600×40
mmの軽質耐火構造材中に鉄筋径5mm×400mmを
配筋して振動成形により成形し、5時間後に脱形し、8
0℃で24時間養生して硬化体を得た。 (1)凝灰岩粒子の酸処理 ゼオライトを主成分とする凝灰岩(通称大谷石)を粒径
5mm以下に整粒し、これに燐酸(H3 PO4 )の5%
水溶液をスプレイーし、1時間後に微粉活性マグネシア
を薄層にまぶして2時間放置した。
mmの軽質耐火構造材中に鉄筋径5mm×400mmを
配筋して振動成形により成形し、5時間後に脱形し、8
0℃で24時間養生して硬化体を得た。 (1)凝灰岩粒子の酸処理 ゼオライトを主成分とする凝灰岩(通称大谷石)を粒径
5mm以下に整粒し、これに燐酸(H3 PO4 )の5%
水溶液をスプレイーし、1時間後に微粉活性マグネシア
を薄層にまぶして2時間放置した。
【0016】この処理した大谷石粒子は白色の薄層と堅
く接着され、振動攪拌により粉状物の発生は認められな
い硬さを保持している。 (2)マグネシアスラリーの調製 活性マグネシアに硫酸マグネシウム20%溶解液と塩化
マグネシウム25%溶液を次式のような組成比となるよ
うに添加しスラリー状とする。
く接着され、振動攪拌により粉状物の発生は認められな
い硬さを保持している。 (2)マグネシアスラリーの調製 活性マグネシアに硫酸マグネシウム20%溶解液と塩化
マグネシウム25%溶液を次式のような組成比となるよ
うに添加しスラリー状とする。
【0017】 8MgO・(MgCl2 +MgSO4 )・3OH2 O (3)酸処理粒子とスラリーの配合 酸処理大谷石粒子とマグネシアスラリーの配合比は(重
量比)表1の通りとした。
量比)表1の通りとした。
【0018】
【表1】
【0019】(4)成形 活性マグネシアを予めスラリーとしたものを大谷石粒子
に配合した後に、これをセメントミキサー内で5分間混
合攪拌し、型枠内に投入して約5分間振動成形を行っ
た。 (5)養生・硬化 成形したものは形枠のまゝ60℃、湿度70%の条件で
6時間養生室にて硬化させた。次に脱形した後、150
℃の空気乾燥炉(蒸発水分の除去)で24hrs乾燥硬
化を行い、空気中で3日間放置した。
に配合した後に、これをセメントミキサー内で5分間混
合攪拌し、型枠内に投入して約5分間振動成形を行っ
た。 (5)養生・硬化 成形したものは形枠のまゝ60℃、湿度70%の条件で
6時間養生室にて硬化させた。次に脱形した後、150
℃の空気乾燥炉(蒸発水分の除去)で24hrs乾燥硬
化を行い、空気中で3日間放置した。
【0020】(6)評価 以上の通りに製造した硬化体の乾燥収縮、吸水性、嵩比
重および曲げ強度を評価した。その結果を示したものが
表2である。試料 No.1は形枠面は白色でやゝ光沢
を帯び、乾燥収縮はない。
重および曲げ強度を評価した。その結果を示したものが
表2である。試料 No.1は形枠面は白色でやゝ光沢
を帯び、乾燥収縮はない。
【0021】No.2は形枠面はやや粒子がみえる。乾
燥収縮はない。なお、乾湿燥収縮率は気乾、湿空中の繰
返し10回後の寸法変化を示す。吸水率は水中に1時間
浸漬した後の吸水量を示している。曲げ強度は空気中1
週間放置した強度を示している。
燥収縮はない。なお、乾湿燥収縮率は気乾、湿空中の繰
返し10回後の寸法変化を示す。吸水率は水中に1時間
浸漬した後の吸水量を示している。曲げ強度は空気中1
週間放置した強度を示している。
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】現在軽量耐火構造材料として広く利用さ
れているALCに比較し、寸法精度が高く、吸水率が1
/2以下、と低く、曲げ強度はおよそ2.5倍となり、
長期的に空気中における炭酸ガスによる劣化現象を生成
しない。軽質、耐火、断熱性を具備した大形構造材とし
て新しい素材が提供される。
れているALCに比較し、寸法精度が高く、吸水率が1
/2以下、と低く、曲げ強度はおよそ2.5倍となり、
長期的に空気中における炭酸ガスによる劣化現象を生成
しない。軽質、耐火、断熱性を具備した大形構造材とし
て新しい素材が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 E04C 5/01 9128−2E //(C04B 28/32 14:16 20:10) 111:40
Claims (4)
- 【請求項1】 ゼオライトもしくはゼオライトを主鉱物
とする凝灰岩の粒子と、活性マグネシア、(MgO)と
その塩類とからなるオキシ塩化合物で構成する硬化体も
しくはそのRC構造体からなることを特徴とするゼオラ
イト−マグネシア系の軽質耐火構造材。 - 【請求項2】 ゼオライト〔(Ca;Na2 …K2 )
(Al2 Si7 O18)・6H2 O〕を主鉱物とする凝灰
岩粒子を稀酸液で処理した後、活性マグネシア微粉末を
コーティングしたものを20%以上80%以下含有する
ことを特徴とする請求項1のゼオライト−マグネシア系
軽質耐火構造材。 - 【請求項3】 マグネシウム塩を1000℃以下の温度
で焼成して得られる活性マグネシアは50μm以下の粒
径で25以上40以下の比表面積(m2 /g)を有し、
マグネシウムオキシ塩化合物〔nMgO・(MgC
l2 ,SO4 ,P 2 O5 )・mH2 O〕としてはn=5
〜10のものに、高分子エマルジョンを3%以下混合
し、被処理凝灰岩粒子に対しては10%以上80%以下
を配合することを特徴とする請求項1または2のゼオラ
イト−マグネシア系軽質耐火構造材。 - 【請求項4】 RC構造体の鉄筋は、合成樹脂の1種を
0.1mm以上0.3mm以下で被覆し、かご形状に配筋し
たことを特徴とする請求項1、2または3のゼオライト
−マグネシア系の軽質耐火構造材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05216093A JP3373883B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | ゼオライト−マグネシア系の軽質耐火構造材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05216093A JP3373883B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | ゼオライト−マグネシア系の軽質耐火構造材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0781997A true JPH0781997A (ja) | 1995-03-28 |
| JP3373883B2 JP3373883B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=12907095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05216093A Expired - Fee Related JP3373883B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | ゼオライト−マグネシア系の軽質耐火構造材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3373883B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19538264A1 (de) * | 1995-10-13 | 1997-04-17 | Pietzsch Automatisierungstech | Verfahren und interaktive Bedienkonsole zur Vorbereitung und Einrichtung eines mobilen Arbeitsgerätes |
| WO2007069351A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Azmec Co., Ltd. | 吸着剤含有常温固化組成物、吸着剤含有成形体、吸着剤含有建材及び舗装用注入材 |
| CN102518287A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-27 | 孔令军 | 一种玻岩风管的制作方法及制成品 |
| CN105777187A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-20 | 西安建筑科技大学 | 一种镁质轻量耐火材料及其制备方法 |
| CN105837243A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-10 | 西安建筑科技大学 | 一种轻量耐火材料的制备方法 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP05216093A patent/JP3373883B2/ja not_active Expired - Fee Related
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