耐熱・耐火・強化コンクリート製造用特殊ミネラル水およびその製造方法
【課題】 安価な製造が可能で耐熱性・耐火性・強度に優れるコンクリートを製造するための特殊ミネラル水及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させた特殊ミネラル水、およびこのミネラル水の製造方法として、堆積アラゴナイトを酸性水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する方法。
【解決手段】
Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させた特殊ミネラル水、およびこのミネラル水の製造方法として、堆積アラゴナイトを酸性水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温で加熱しても爆裂を防止することができる耐熱・耐火・強化コンクリートを製造するための特殊ミネラル水及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐火性を有するコンクリートを製造する従来のセメントとして、アルミナセメント、リン酸セメント、マグネシアセメントなどが知られている。
【０００３】
アルミナセメントは、アルミニウムの原料であるボーキサイトと石灰石を主原料としたセメントである。このアルミナセメントは、例えば特許文献１に記載されているように、超微粉末状のアルミナ質を添加して製造するセメントであり、焼却炉など、現在の耐火性コンクリートとして最も多く使用されている。
【０００４】
リン酸セメントは、特許文献２に示されるように、リン酸類の金属塩やホウ酸の金属塩を添加した水硬性のセメントである。このリン酸セメントは、例えば、主に耐火ボードに使用するリン酸セメントフォームとして用いられている。
【０００５】
一方、マグネシアセメントは、焼成した酸化マグネシウムに塩化物を加えて硬化させた気硬性のセメントである。特許文献３に記載されたマグネシアセメントは、耐火被覆材の中に添加して使用するもので、吸熱材兼結合材として用いられている。
【特許文献１】特公昭４７−４０６９４号公報
【特許文献２】特開平４−８３７７１号公報
【特許文献３】特開平７−１５７３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各特許文献に記載された耐火セメントには、それぞれ次のような課題があった。例えば、アルミナセメントは、超微粉末状のアルミナ質を添加するものなので、セメント自体が極めて高価にならざるを得ない。現在この耐火性能や強化性能を高めるために、ａ−アルミナ粉体を用いる技術も開発されているが、このような性能を高めるために、より高価なセメントになっている。
【０００７】
一方、リン酸セメントやマグネシアセメントでは、耐火性能を高めることは可能でも、強度に課題を残している。その為、これらの耐火セメントをコンクリートとして使用する場合は、何等かの別部材からなる補強材と共に使用するか、あるいは、鋼材の表面を被覆する耐火被覆材などとして使用されることが多いものであった。このように、リン酸セメントやマグネシアセメントは、耐熱・耐火コンクリートとして使用することは可能でも、強化コンクリートとして使用することは不可能であった。
【０００８】
更に、一般に使用されているポルトランドセメントを利用したコンクリートや強化コンクリートは、内部に多くの水分を含んでいることから、高温になった場合に爆裂する恐れがあった。特に強化コンクリートは、多くの水分を含有しているので、摂氏４００度〜５００度に加熱すると、極めて危険な爆裂現象が生じることが知られている。また、ポルトランドセメントを利用したコンクリートでは、およそ摂氏８００度程度でクラックが入り、これ以上の温度で爆裂する危険がある。また、熱した状態で水を掛けるとコンクリートが崩れ落ちる恐れもある。したがって、コンクリート構築物の火災では、消火活動に支障を来たしているのが現状である。
【０００９】
発明者は、一般に使用されているポルトランドセメントを利用したコンクリート製造において、製造の際に使用する混練水に特定のアルカリ成分を含有したアルカリ水を用いることで耐爆裂性が向上することを新たに見いだした。本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、通常のポルトランドセメントを用い安価な製造が可能な耐熱・耐火・強化コンクリート製造に用いる特殊ミネラル水及びその製造方法の提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の手段は、耐熱・耐火・強化コンクリート製造に用いる水において、Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させることにある。
【００１１】
第２の手段は、堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する特殊ミネラル水の製造方法にある。
【００１２】
本発明によると、混練水にアルカリ成分と容存二酸化炭素を含有させたミネラル水を使用することで、極めて耐熱・耐火性に優れた強化コンクリートを提供することに成功したものである。このような特殊な強化コンクリートが実現できたのは、数多くの実験によるものであるが、発明者によると、分子が超微粒子に衝突するブラウン運動により急速にポゾラン反応が進行したことによると推定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の強化コンクリートは、通常のポルトランドセメント、砂を特殊ミネラル水で混練され自然乾燥したものなので、一般のコンクリート工場にて、通常の撹拌を主体とする製造方法で製造可能になる。しかも、従来のアルミナセメントを使用したコンクリートの如き特殊で高価な材料を要しないので低価格で製造することができる。
【００１４】
更に、耐熱・耐火性に優れた本発明強化コンクリートによると、例えば焼却炉、溶鉱炉、窯業窯等の高熱炉用の耐熱コンクリートとして使用可能である。また、トンネル、地下鉄、科学工場、花火製造工場、タイヤ製造工場、火力発電所、原子力発電所等の防火壁や構築物用の耐火及び外断熱コンクリートとして使用することができる。
【００１５】
このように、本発明の特殊アルカリ水をコンクリート製造に用いると、コンクリートの耐熱性・耐火性・強度が優れると共に、製造コストが安くて済むといった優れた効果を奏するものである。
【００１６】
本発明の最良の形態は、Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させた特殊ミネラル水をコンクリート製造時の混連水として用いることにある。このミネラル水の製造方法として、堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する方法を用いることで、安価で安定した特殊ミネラル水の製造が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１７】
本発明特殊ミネラル水は、通常のセメントと砂で耐熱性・耐火性・強度に優れたコンクリート混連水として使用するもので、特に、堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する製造方法によって作られたものである。
【００１８】
本発明のコンクリート材料を混練するミネラル水の具体的な製造方法の１例を次に示す。２０リットルの水にクエン酸３０ｇ〜６０ｇを混合してＰＨ２〜３に調整し、次にこの水の中に、堆積アラゴナイトを長時間浸漬せしめ、ＰＨ６．５〜７になるように調整する。実験では、１カ月程度でＰＨ６．５〜７のミネラル水が得られている。アラゴナイト５００ｇ〜８００ｇを浸漬した。更に、酸化第二鉄を混入させ十分に撹拌し、その後ドライアイスを投入し容存二酸化炭素量を調整する。
【００１９】
堆積アラゴナイト量、酸化第二鉄量およびドライアイス量を適切に調整することで、Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させた特殊ミネラル水が得られる。
【００２０】
セメントに一般に使用されているポルトランドセメントを用い、砂と本発明の特殊アルカリ水で混連した後、型枠又は現場に流し込み、自然乾燥にて硬化させると、極めて耐熱・耐火性に優れた強化コンクリートとなる。
ものである。
【００２１】
実験では、本発明コンクリートにて、およそ１００×８０×７ｍｍ程度のブロックを成形し、この片面に摂氏約３０００度のアセチレンガスバーナーにておよそ５分間加熱した。この結果、加熱面におよそ２ｍｍ程度の凹みが生じ、その表面に飴色状の硝子化したものが確認されたが、爆裂は全く生じなかった。しかも、加熱面の反対面には、全く変化が見られなかった。
【００２２】
また、他の実験で、厚さ５０ｍｍの本発明コンクリートを摂氏１８００度のガスバーナで２〜３時間加熱しても全く爆裂が生じず、加熱面の反対面の温度は、およそ摂氏２５０度にて推移した。尚、厚さ５０ｍｍの本発明コンクリートの強度は少なくとも３７ニュートン（３７０ｋｇ）以上あることが確認されている。
【００２３】
更に別の実験では、本発明コンクリートを摂氏１０００度のガスバーナで加熱した直後に、水道水の中へ戻しても全くクラックは生じず、爆裂もなかった。したがって、本発明コンクリート製の構築物が火災にあっても、安全な消火活動が可能になるものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温で加熱しても爆裂を防止することができる耐熱・耐火・強化コンクリートを製造するための特殊ミネラル水及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐火性を有するコンクリートを製造する従来のセメントとして、アルミナセメント、リン酸セメント、マグネシアセメントなどが知られている。
【０００３】
アルミナセメントは、アルミニウムの原料であるボーキサイトと石灰石を主原料としたセメントである。このアルミナセメントは、例えば特許文献１に記載されているように、超微粉末状のアルミナ質を添加して製造するセメントであり、焼却炉など、現在の耐火性コンクリートとして最も多く使用されている。
【０００４】
リン酸セメントは、特許文献２に示されるように、リン酸類の金属塩やホウ酸の金属塩を添加した水硬性のセメントである。このリン酸セメントは、例えば、主に耐火ボードに使用するリン酸セメントフォームとして用いられている。
【０００５】
一方、マグネシアセメントは、焼成した酸化マグネシウムに塩化物を加えて硬化させた気硬性のセメントである。特許文献３に記載されたマグネシアセメントは、耐火被覆材の中に添加して使用するもので、吸熱材兼結合材として用いられている。
【特許文献１】特公昭４７−４０６９４号公報
【特許文献２】特開平４−８３７７１号公報
【特許文献３】特開平７−１５７３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各特許文献に記載された耐火セメントには、それぞれ次のような課題があった。例えば、アルミナセメントは、超微粉末状のアルミナ質を添加するものなので、セメント自体が極めて高価にならざるを得ない。現在この耐火性能や強化性能を高めるために、ａ−アルミナ粉体を用いる技術も開発されているが、このような性能を高めるために、より高価なセメントになっている。
【０００７】
一方、リン酸セメントやマグネシアセメントでは、耐火性能を高めることは可能でも、強度に課題を残している。その為、これらの耐火セメントをコンクリートとして使用する場合は、何等かの別部材からなる補強材と共に使用するか、あるいは、鋼材の表面を被覆する耐火被覆材などとして使用されることが多いものであった。このように、リン酸セメントやマグネシアセメントは、耐熱・耐火コンクリートとして使用することは可能でも、強化コンクリートとして使用することは不可能であった。
【０００８】
更に、一般に使用されているポルトランドセメントを利用したコンクリートや強化コンクリートは、内部に多くの水分を含んでいることから、高温になった場合に爆裂する恐れがあった。特に強化コンクリートは、多くの水分を含有しているので、摂氏４００度〜５００度に加熱すると、極めて危険な爆裂現象が生じることが知られている。また、ポルトランドセメントを利用したコンクリートでは、およそ摂氏８００度程度でクラックが入り、これ以上の温度で爆裂する危険がある。また、熱した状態で水を掛けるとコンクリートが崩れ落ちる恐れもある。したがって、コンクリート構築物の火災では、消火活動に支障を来たしているのが現状である。
【０００９】
発明者は、一般に使用されているポルトランドセメントを利用したコンクリート製造において、製造の際に使用する混練水に特定のアルカリ成分を含有したアルカリ水を用いることで耐爆裂性が向上することを新たに見いだした。本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、通常のポルトランドセメントを用い安価な製造が可能な耐熱・耐火・強化コンクリート製造に用いる特殊ミネラル水及びその製造方法の提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の手段は、耐熱・耐火・強化コンクリート製造に用いる水において、Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させることにある。
【００１１】
第２の手段は、堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する特殊ミネラル水の製造方法にある。
【００１２】
本発明によると、混練水にアルカリ成分と容存二酸化炭素を含有させたミネラル水を使用することで、極めて耐熱・耐火性に優れた強化コンクリートを提供することに成功したものである。このような特殊な強化コンクリートが実現できたのは、数多くの実験によるものであるが、発明者によると、分子が超微粒子に衝突するブラウン運動により急速にポゾラン反応が進行したことによると推定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の強化コンクリートは、通常のポルトランドセメント、砂を特殊ミネラル水で混練され自然乾燥したものなので、一般のコンクリート工場にて、通常の撹拌を主体とする製造方法で製造可能になる。しかも、従来のアルミナセメントを使用したコンクリートの如き特殊で高価な材料を要しないので低価格で製造することができる。
【００１４】
更に、耐熱・耐火性に優れた本発明強化コンクリートによると、例えば焼却炉、溶鉱炉、窯業窯等の高熱炉用の耐熱コンクリートとして使用可能である。また、トンネル、地下鉄、科学工場、花火製造工場、タイヤ製造工場、火力発電所、原子力発電所等の防火壁や構築物用の耐火及び外断熱コンクリートとして使用することができる。
【００１５】
このように、本発明の特殊アルカリ水をコンクリート製造に用いると、コンクリートの耐熱性・耐火性・強度が優れると共に、製造コストが安くて済むといった優れた効果を奏するものである。
【００１６】
本発明の最良の形態は、Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させた特殊ミネラル水をコンクリート製造時の混連水として用いることにある。このミネラル水の製造方法として、堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する方法を用いることで、安価で安定した特殊ミネラル水の製造が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１７】
本発明特殊ミネラル水は、通常のセメントと砂で耐熱性・耐火性・強度に優れたコンクリート混連水として使用するもので、特に、堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整する製造方法によって作られたものである。
【００１８】
本発明のコンクリート材料を混練するミネラル水の具体的な製造方法の１例を次に示す。２０リットルの水にクエン酸３０ｇ〜６０ｇを混合してＰＨ２〜３に調整し、次にこの水の中に、堆積アラゴナイトを長時間浸漬せしめ、ＰＨ６．５〜７になるように調整する。実験では、１カ月程度でＰＨ６．５〜７のミネラル水が得られている。アラゴナイト５００ｇ〜８００ｇを浸漬した。更に、酸化第二鉄を混入させ十分に撹拌し、その後ドライアイスを投入し容存二酸化炭素量を調整する。
【００１９】
堆積アラゴナイト量、酸化第二鉄量およびドライアイス量を適切に調整することで、Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有させた特殊ミネラル水が得られる。
【００２０】
セメントに一般に使用されているポルトランドセメントを用い、砂と本発明の特殊アルカリ水で混連した後、型枠又は現場に流し込み、自然乾燥にて硬化させると、極めて耐熱・耐火性に優れた強化コンクリートとなる。
ものである。
【００２１】
実験では、本発明コンクリートにて、およそ１００×８０×７ｍｍ程度のブロックを成形し、この片面に摂氏約３０００度のアセチレンガスバーナーにておよそ５分間加熱した。この結果、加熱面におよそ２ｍｍ程度の凹みが生じ、その表面に飴色状の硝子化したものが確認されたが、爆裂は全く生じなかった。しかも、加熱面の反対面には、全く変化が見られなかった。
【００２２】
また、他の実験で、厚さ５０ｍｍの本発明コンクリートを摂氏１８００度のガスバーナで２〜３時間加熱しても全く爆裂が生じず、加熱面の反対面の温度は、およそ摂氏２５０度にて推移した。尚、厚さ５０ｍｍの本発明コンクリートの強度は少なくとも３７ニュートン（３７０ｋｇ）以上あることが確認されている。
【００２３】
更に別の実験では、本発明コンクリートを摂氏１０００度のガスバーナで加熱した直後に、水道水の中へ戻しても全くクラックは生じず、爆裂もなかった。したがって、本発明コンクリート製の構築物が火災にあっても、安全な消火活動が可能になるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有することを特徴とする耐熱・耐火・強化コンクリート製造用特殊ミネラル水。
【請求項２】
堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整することを特徴とする請求項第１項記載の特殊ミネラル水の製造方法。
【請求項１】
Ｃａイオンを２００〜１０００ｐｐｍ、Ｆｅイオンを３〜３０ｐｐｍ、かつ二酸化炭素を０．００１〜０．０５ｍｏｌ／ｋｇ含有することを特徴とする耐熱・耐火・強化コンクリート製造用特殊ミネラル水。
【請求項２】
堆積アラゴナイトをクエン酸水で溶解した後、酸化第二鉄を投入し、十分に撹拌させた後ドライアイスを投入して二酸化炭素溶解量を調整することを特徴とする請求項第１項記載の特殊ミネラル水の製造方法。
【公開番号】特開２００６−２９８７３８（Ｐ２００６−２９８７３８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４５９７１（Ｐ２００５−１４５９７１）
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（５９６１５９９７９）日本高圧洗浄株式会社 (3)
【出願人】（５０２３２９８３２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【出願人】（５９６１５９９７９）日本高圧洗浄株式会社 (3)
【出願人】（５０２３２９８３２）
【Ｆターム（参考）】
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