アルミン酸カルシウム

アルミン酸カルシウムは、迅速な強度発現が望まれるコンクリートや、耐食性、耐摩耗性、耐熱性の目的で利用されることが多い。

この材料の特殊バインダーは、建築化学、耐火物、建築工事用に製造されている。耐食性（特に硫酸塩による腐食）、耐摩耗性、耐熱性に優れ、硬化も早い。

用途

カルシウムは、建築用モルタルやセメントの製造から建築用化学製品や耐火物の製造まで、多くの工業用および建築用化学製品に不可欠な成分である。カルシウムはまた、特殊なバインダーとして特定の用途に使用される場合、ユニークな特性を発揮します。耐腐食性、耐摩耗性、耐熱性と急速な硬化時間を併せ持つカルシウムは、様々な点で非常に優れた成分です。

廃水用途のために特別に開発されたアルミン酸カルシウムセメントは、この材料が採用する高性能材料の一例である。このような用途では通常、（バクテリアの活動による）酸の発生や耐摩耗性に耐えるコンクリートが要求される。

アルミン酸カルシウムセメントは、様々な配合技術を使って作ることができる。ポルトランドセメント、スラグ、軽石灰質材料、混和材を混ぜ合わせ、24時間使用する。

さらに、通常のセメントではすぐに劣化してしまうような高温環境で使用する場合にも、特殊セメントには利点がある。少なくとも40%のアルミナを含む製品（Isidac40やRecipro50など）は、1450℃まで安定であることが証明されている。

タイプVポルトランドセメントは低濃度のアルミン酸カルシウムを含み、硫酸塩による腐食への耐性を高めているため、交通量や荷重の多い橋梁のデッキのオーバーレイ材として使用する場合に特に有効である。

最適な性能を発揮させるためには、散水／霧吹き／立水／濡れ麻布など様々な養生方法を用いて、専門セメントを適切に養生しなければならないことに注意すること。さらに、コンクリートはポルトランドセメントコンクリートと同様に打設し、均等な圧密と満足のいく性能を確保するために少なくとも10分間機械的に振動を与えて均さなければならない。

プロパティ

アルミン酸カルシウムセメントの特性は、アルミナの含有 量によって大きく異なる。アルミナの含有量が多い製品は、含有量が 少ない製品よりも耐食性に優れていることが多い。また、アルミナの含有量が多けれ ば、高温での強度も向上する。しかし、アルミナの過剰添加は、水和過程 における酸化カルシウム(CaO)の生成速度に影響す る可能性があるため、アルミナの添加は最小限に留め なければならない。

アルミン酸カルシウムの名で知られるアルミン酸カルシウムは、アルカリ性の構造を持つため酸性に強く、排水システムのパイプライニングやコーティングに適している。さらに、養鶏場や皮革工場、その他の産業現場など、酸性環境にさらされる場所で補修用モルタルとして利用されることも多い。

アルミン酸カルシウムには、粉末や顆粒から粉末状まで、様々な形態があります。アメリカンエレメンツは、該当する場合、製造目的の標準グレードの一部として、これらの形態でアルミン酸カルシウムを提供しています：ミルスペック/ACS試薬および技術グレード、食品/農業/医薬品グレード、USP/EPBP（欧州薬局方/英国薬局方）。

アルミン酸カルシウムの製造には通常、焼結と融 着の2つの主な工程がある。廃水用途では、後者の工程で製造されたアルミン 酸カルシウムセメントを使用することが多い。この 工程では、原料を割合に応じて炉に投入した後、 融解してクリンカーを形成し、このクリンカーを後に粉 砕してさまざまな骨材にする。

クリンカーは、他の原材料と組み合わされ、カルシウムアルミネートベースのコンクリート製品となり、最も人気があるのは、少なくとも40パーセントのアルミナ含有量を含む製品である。

これらの製品はアルミナ含有量が高く、アルミン 酸カルシウムの水和プロセスが迅速に起こるため、製 造後すぐに使用することができる。この特長は、スラリーミックスやプレキャスト型枠のように、早期に強度を確保することがプロジェクトの成功に不可欠な用途で特に役立つ。

アプリケーション

アルミン酸カルシウムセメントは、耐火物、建築化学、耐腐食性、耐摩耗性、耐熱性が要求される建築などの用途で、特殊バインダーとして一般的に使用されている。アルミン酸カルシウムセメントは、早い凝固時間と早い強度発現を達成するために、コンクリート配合に配合することもできる。

セメントは、純度に応じて石灰石、ボーキサイト、石灰、アルミナの組み合わせを高温で反応させ、アルミン酸カルシウムクリンカーを生成する。このアルミン酸カルシウムクリンカーは、水と混合される前に細かく粉砕され、非常に速い水和反応で強力な初期強度を発揮する。

セメントは、初期強度が速いだけでなく、熱伝導率が非常に低い。これは、製鋼炉やその他の高温プロセスなど、時間の経過とともに温度が上昇する可能性のある環境に理想的である。

セメントはまた、下水道インフラストラクチャーのライニング材や補修材としても利用することができ、特に下水道ネットワークでますます広まっている問題である生物起源硫化物腐食に対して有効である。排水管に使用されるダクタイル鋳鉄管や下水道網に使用されるコンクリート管は、摩耗、酸、硫化生物腐食に対する耐性を向上させるために、セメントでライニングされることがある。

これらのライニングは、新設または既設のダクタイル鋳鉄管やコンクリート管、マンホール、その他の廃水インフラ部品に適用することができ、好気性細菌が廃水中の硫化物を分解することによって生じるH2S生成から長期的かつ耐久的に保護します。また、H2Sが形成されるパイプ部分の潜在的な補修からも保護します。

ビスレーは、セルフレベリングスクリード、高強度グラウト、パイプライニングソリューション、更生モルタル、更生モルタルなど、様々な建設製品に使用される、世界第2位の溶融カルシウムアルミネートおよび耐火物メーカーが製造するCalucemカルシウムアルミネートセメント（CAC）を販売しています。これらの製品は、単独で使用することも、二元系または三元系の一部として使用することもできる。

製造

アルミン酸カルシウムセメントを製造するには、焼成ボーキサイトや石灰石などの原料を回転炎炉で高温下に溶融し、クリンカを形成する必要がある。

この点を示す2つの顕著な用途は、バクテリアが硫酸を生成する下水管のライニングと、耐摩耗性が鍵となる水力ダムである。どちらの用途も、耐久性を強度から一般化することはできず、使用条件に合わせて特別に調整する必要があることを示している。

このような用途では、安定で反応性を制御できるセメントが必要であり、そのためには様々な相の水和が鍵となる。本研究では、CA、CA2およびC12A7水和物を、市販セメントを基準として、SEMとX線回折を用いて特性評価した。

図1のSEM顕微鏡写真に示されているように、アルミン酸塩粒子のサイズと形状は、含水化合物との反応性を決定する上で重要な役割を果たしている。熱処理温度を変化させると、その形態が劇的に変化する。表面積を増やして粒子径を小さくすると、水の水和容量が増加し、同時に粒子径を小さくすると、鉄などの他の水和物質との反応速度が低下する。

アルミン酸カルシウムセメントは、優れた機械的特性と耐摩耗性、耐硫酸塩性を備えており、これらのような特殊な特性が要求される用途では魅力的な選択肢となる。このような用途では、アルミン トは、タイル接着剤、グラウト、急結床スクリードなどの 様々な建築化学製品においてポルトランドセメントと組み合わ され、建築化学ソリューションを形成している。耐火物建設では、アルミン酸塩をフライアッシュ、スラグ、軽石 灰質などの他の耐火物と組み合わせて使用し、反応性、耐摩耗性、耐 硫酸塩性に優れた高温で安定したセメントを製造する。さらに、このようなセメントは、歯内管への細菌の微小漏出に対する化学的および機械的バリアとして作用するため、歯内修復材料として最適である。