レンガの化学的性質および使用プロファイルに適合した高温耐火モルタルを使用する。キルンや鍛冶場の石積みの目地には、レンガの種類に適合したモルタルを選択する（高アルミナレンガには高アルミナモルタル、耐火粘土レンガには耐火粘土モルタル、シリカレンガにはシリカモルタル）。連続的な耐火物ライニングまたは火炎面が必要な場合は、キャスタブル耐火物または直接火炎に接触するための定格熱硬化キャスタブルを選択する。初期のひび割れ、剥落、ケミカル・アタックを防ぐには、適切な混合、目地厚の管理、乾燥、熱硬化が重要である。保護服、正しい換気、慎重な取り扱いは、耐用年数を延ばし、危険性を低減します。.

1.耐火モルタルとは？

耐火モルタルは、暖炉、薪ストーブ、ピザ窯、窯、煙突の耐火レンガを接着するために使用される高熱用途向けに設計された特殊なセメント系接着剤で、強力で耐熱性のある接合部と滑らかな内面を提供することにより、極端な温度（多くの場合、2000°F以上）から構造物を保護します。水を加えるだけの混合済みドライブレンドと、耐火粘土、珪砂、耐熱セメントを主成分とし、空気硬化型や熱硬化型など、さまざまなニーズに対応したタイプがあります。.

キルン・ライニングや鍛造ライニングの石積 み工事や補修には、レンガと同じ種類の耐火物 用に調合されたモルタルを使用する。直接火炎に接触させるか、不定形のライニングが必要な場合は、使用温度に適合する定格の、適切に硬化したキャスタブル耐火物を使用する。推奨される厚みで目地材を塗布し、水分除去をゆっくりと制御し、初回焼成時に段階的なヒートランプを行ってください。これらの手順により、接着強度を維持し、熱衝撃のリスクを低減し、使用中もライニングを無傷に保つことができます。.

2.種類と用途

耐火モルタル：耐火レンガと石積みを接着し、強固な構造を作るためのブレンド。.

耐火セメント／キャスタブル：セラミックファイバー（カオウールのような）を密封し、発煙を防ぎ、断熱性を高めるために、セラミックファイバーの上にバインダーや表面コーティングとして使用される。.

高い耐熱性：2,000°Fから3,000°F以上の温度に対応。.

接着とシーリング：耐火レンガを接合し、隙間をシールして熱損失を防ぐ。.

安全性セラミックウールを密封し、有毒繊維の吸入を防ぐ。.

3.耐火モルタルの基礎：組成と機能

3.1 機能

耐火モルタルの主な役割は、耐火石積みユニットを接着し、熱伝導、化学物質の浸入、機械的な動きが早期に損傷しないように目地をシールすることです。モルタルは、熱膨張、機械的負荷、化学物質への暴露、熱サイクルの繰り返しに耐えなければなりません。.

3.2 基本構成

代表的なコンポーネントは以下の通り：

• 微粉砕耐火骨材（微粉砕耐火粘土、アルミナ、シリカ、マグネシア）

• バインダー（水硬性バインダー、リン酸塩バインダー、または一部のミックスではケイ酸ナトリウム）

• 作業性、スラリー安定性、接着性向上のためのオプション添加剤

3.3 セッティングの種類

大きく分けて2つのファミリーが存在する：

• 常温で乾燥または化学バインダーによって硬化する空気硬化モルタル

• 高温にさらされて初めて完全な耐火性を発揮する熱硬化性モルタル

製品がどのグループに属するかを理解することは、正しい乾燥、初火の挙動、最終強度を得るために不可欠である。.

4.主なモルタルファミリーと選択ルール

以下は、モルタル・ファミリーとその選択時期に関する実践的な入門書である。.

4.1 耐火粘土モルタル

• 組成：アルミノケイ酸塩粘土の割合が高く、アルミナ含有量は中程度。

• 代表的な用途：汎用キルンライニング、薪窯、低温焼成石積み

• 長所：費用対効果に優れ、設置時に寛容である。

• 制限事項：高アルミナモルタルより低い耐火性

4.2 高アルミナモルタル

• 組成：高純度アルミナ（通常40%～80% Al2O3）

• 代表的な用途：ガラス炉、高温キルンゾーン、冶金用ライニングジョイント

• 長所：高い熱間強度、耐摩耗性

• 制限：コストが高い、互換性のために高アルミナれんがと一致させる必要がある

4.3 シリカ（石英）モルタル

• 組成：シリカ含有量が高く、シリカレンガに適している。

• 代表的な用途：酸性炉のライニング、シリカレンガが使用される場所

• 制限事項：塩基性スラグや苛性物質を多く含む環境に対する耐性が低い。

4.4 マグネシアおよびリン酸マグネシアモルタル

• 組成：リン酸塩または化学バインダーを使用したマグネシアベースの骨材

• 代表的な用途：鉄鋼およびセメント産業における基礎炉のライニング

• 強み：塩基性スラグに対する耐薬品性

• 制限：酸性環境には適さない

4.5 リン酸塩結合モルタル

• 成分：リン酸塩バインダーは、熱によって急速に強度を増す。

• 代表的な用途：迅速な補修またはアンカー用途

• 特長：熱処理後の硬化が速い。

• 制限事項：化学物質であるため取り扱いには注意が必要

4.6 キャスタブル耐火物（セメント状製品）

• 組成：耐火性骨材を水硬性バインダーまたはその他のバインダーと組み合わせ、流し込み可能な塊を形成する。

• 代表的な用途：モノリシック・ライニング、フレーム・フェース補修、大面積の補修

• 長所：継ぎ目のない連続した表面を形成でき、形状に合わせて鋳造できる。

• 制限事項：クラックの発生を避けるため、適切な硬化とヒートランプが必要

選択ルール：モルタルの化学的性質とレンガの化学的性質を組み合わせ、作業温度と使用温度を一致させ、設置条件に合わせて設定モードを選択する。.

5.性能属性と温度定格

5.1 温度定格

メーカーはしばしば、最大連続使用温度または特定の軟化点を明記している。一般的なホビー用および軽工業用のモルタル製品は、2,700°F（約1,480℃）付近の評価を持っています。重工業用キャスタブルや特殊なレンガは、化学的性質によってはそれ以上の値に達することもあります。選択と安全マージンのために、システム内で最も定格の低いコンポーネントを使用してください。.

5.2 機械的特性

主な物件は以下の通り：

• 冷間圧壊強度

• 熱ひずみマッチングのためのヤング率と弾性率

• 使用温度での耐クリープ性

5.3 熱特性

• 熱膨張係数をレンガに適合させ、接合部の応力を軽減する。

• 熱伝導率は保温性とライニング厚の計算に影響する

5.4 耐薬品性

モルタルは、キルンや鍛冶の原料によって、硫酸塩、アルカリ、スラグ成分、還元性雰囲気による攻撃に耐えるものでなければならない。.

5.5 加工性とポットライフ

施工時の実際的な懸念事項には、鏝塗り性、スランプ、混合後の作業時間などがある。現場で使用する製品には、目標とする粘度を達成するための推奨水量比や混合速度が記載されていることが多い。.

(技術仕様はベンダーによって異なる。正確な数値は製品の技術データシートを参照)。

6.施工のベストプラクティス：混合、目地、養生、乾燥

6.1 ミキシングの基本

• 清潔な水のみを使用し、水の比率を測定することで、安定した特性を保証します。

• すべての粒子を濡らし、ダマをなくすのに十分な時間混合するが、過剰な空気の巻き込みは避ける。

• 工場で製造されたプレミックスの場合、コテ塗り、刷毛塗り、浸漬工法については、ベンダーが推奨する水の割合に従ってください。例えば、キルンセメント製品の中には、コテ塗り用と浸漬工法用で推奨される水の割合が異なるものがある。.

6.2 ジョイントの設計と厚さ

• 耐火モルタルの一般的な目地厚は、耐火レンガ積みの場合、1/8インチから1/2インチ。

• モルタルの厚さが厚すぎると収縮ひび割れが生じやすくなる。

6.3 敷設とポインティング

• 敷き込みは、レンガの表面にバターを塗り、ユニットを所定の位置に押し付け、余分なモルタルを取り除く。

• ポインティングの場合は、モルタルを目地に圧入して空隙を取り除き、きれいに接触させる。

6.4 乾燥と初期加熱

• 可能であれば、常温で乾燥させる。新鮮なモルタルを急激な高熱にさらさないでください。

• 最初の加熱を制御されたランプで段階的に行う：低温保持期間の後、使用温度まで徐々に上昇させ、結合水を除去し、ゆっくりと焼結させる。

6.5 キャスタブル材料の硬化

• 多くのキャスタブルは、特定の硬化サイクルを必要とする。典型的なステップには、ウェットキュア、アンビエントセットタイム、スチームポップとクラックを避けるためのゆっくりとしたヒートランプが含まれる。

6.6 固定と機械的拘束

• 可能であれば、メカニカルアンカーまたは金属ストラップを設け、機械的または振動的な負荷がかかるライニングを拘束する。

これらの技術は、早期故障の可能性を減らし、長寿命を促進する。.

7.窯と鍛冶場の修理技術

7.1 小さな関節の修理

• 緩んだ材料を取り除き、目地から埃を払い落とし、下地を軽く湿らせ、適合するモルタルを塗布し、締め固め、仕上げる。ゆっくりと乾燥させた後、段階的に加熱する。.

7.2 スポールパッチング

• より深いスポールの場合は、健全なレンガまで清掃し、可能であればアンダーカットを施し、キャスタブルパッチまたはフォームリテインド補修材を使用し、製品の指示に従って養生する。.

7.3 炎面損傷

• モルタルが直火にさらされる位置で使用され、急速な劣化が見られる場合は、劣化した材料を除去し、直火用に特別に定格されたキャスタブル耐火物を適用するか、直火にさらされる表面用に設計された耐熱ライニングに交換する。一般的な耐火セメントは、直火にさらされ ると急速に劣化することが、地域での経験か ら警告されている。.

7.4 ライニング全体の打ち直し

• 大規模な打ち替えの場合は、足場を組んで安全に作業を行い、構造的な完全性を保つためにレンガの順序を計画し、可能であれば部分的な打ち替えを検討して操業を維持する。.

8.一般的な故障モードと予防

8.1 収縮クラック

原因：速すぎる乾燥、過度の継ぎ目の厚さ、相容れない化学物質。.
予防：継ぎ目の厚さを管理し、養生サイクルを守り、適合するモルタルを使用する。.

8.2 ケミカル・アタック

原因：スラグ、フラックス、攻撃的な雰囲気。.
予防：耐薬品性のあるモルタルを選ぶ（例えば、塩基性スラグにはマグネシア）。.

8.3 ボンドの喪失または剥離

原因：表面処理の不備または汚染。.
予防：レンガの表面をきれいにし、説明書に従って湿らせ、モルタルを十分に圧縮する。.

8.4 熱衝撃故障

原因：急激な温度変化または熱膨張の不一致。.
予防：段階的加熱、熱膨張係数の一致。.

9.健康、安全、取り扱い、保管、廃棄物

9.1 個人的保護

• 粉塵の多い粉体を混合する場合は、手袋、目の保護具、適切な呼吸保護具を使用する。

• バインダーや添加物の中には、皮膚刺激を引き起こすものがある。

9.2 粉塵対策

• 換気された場所で混合するか、局所排気装置を使用する。.

9.3 保管

• 袋を乾燥させ、コンクリートから離して積み重ね、湿気の吸着を避けるために在庫を回転させる。.

9.4 廃棄

• 硬化した耐火物廃棄物は不活性であるが、かさばる。汚染された湿潤残渣は、有害添加物を含む場合、有害廃棄物規則に従って処理する必要がある。.

10.製品選択チェックリストおよび仕様書テンプレート

窯や鍛造プロジェクトで製品を選択する際には、以下のチェックリストをご利用ください。.

セレクション・チェックリスト

• 最高使用温度

• レンガまたはライニングの化学的性質；モルタルの化学的性質に一致すること

• セッティングタイプ：エアーセッティングまたはヒートセッティング

• 必要な接着強度と機械的負荷能力

• 化学物質への暴露（スラグ、フラックス、大気）

• 作業性の必要性と混合方法

• キュアサイクルの要件と始動時の制約

• ベンダーの技術サポートと利用可能なデータシート

シンプルな仕様テンプレート

1. プロジェクト：キルン／鍛造ゾーン名

2. レンガの種類：例えば、45% Al2O3高アルミナレンガ

3. 動作温度連続X°C、ピークY°C

4. 選択したモルタル製品：名称、メーカー

5. 継ぎ目の厚さ：指定範囲

6. 混合比：水の重量パーセント

7. 初期硬化：周囲時間、ヒートランプスケジュール

8. 安全に関する注意事項PPEと換気の要件

11.比較早見表

表1.モルタル・ファミリー早見表

(温度帯は製品の配合によって異なるので、メーカーのデータを参照すること)。

表2.典型的な混合目標とポットライフ（範囲例）

(数値は製品によって異なる。キルンセメント製品の例では、コテ塗り用と浸漬用で推奨水を分けている)

表3.初火ヒートランプの例（小型キルンまたは鍛冶場）

この例では、蒸気の膨張とひび割れを避けるため、ゆっくりと水分を除去することを優先している。.

12.よく遭遇する神話、訂正

• 迷信：どんな耐火セメントでも、火打ち際で使用できる。.
  訂正：多くのセメントは、直火の下ではすぐに破損する。キャスタブルや特別な定格の材料が必要である。.

• 迷信：モルタルを厚くすれば、必ず長持ちする。.
  修正：推奨ジョイントサイズに従ってください。.

• 迷信：急速加熱は修理時間を短縮し、リスクはない。.
  訂正：急激な加熱はスチームポップや層間剥離を引き起こす。.

13.よくある質問

1. Q: 普通の耐火セメントで鍛冶場の内面を補修できますか？
   A:いいえ。通常のセメントは、最初は接着するかもしれませんが、直火の下では劣化することがよくあります。難燃性のキャスタブル耐火物を使用するか、難燃性のライニングレンガに交換してください。.

2. Q：窯の耐火レンガのモルタル目地はどのくらいの厚さにすればよいのでしょうか？
   A: 目地はレンガの許容差にもよりますが、通常1/8インチから1/2インチと最小にします。目地が小さいほど熱ひずみが小さくなります。.

3. Q: 高アルミナ質レンガに合うモルタルの種類は？
   A：同等のアルミナ含有量を持つ高アルミナモルタル。化学的不一致と熱応力を低減。.

4. Q: モルタルで固める前にレンガを濡らすべきですか？
   A: 表面を軽く湿らせることで、レンガがモルタルから急激に水を吸い上げるのを防ぐことができます。レンガが飽和しないようにしてください。.

5. Q: キャスタブルは、初回焼成までにどのくらい硬化させなければなりませんか？
   A：製品のデータシートに従ってください。典型的な例としては、24～72時間の常温硬化の後、段階的に加熱する方法があります。キャスタブルの中には湿式硬化が必要なものもあります。.

6. Q: 鍛冶場にケイ酸ナトリウムのバインダーモルタルを使用できますか？
   A: ケイ酸ナトリウムモルタルの中には、中程度の温度には耐えるが、積極的に高温の火炎にさらされると耐えられないものもある。製品の評価を確認してください。.

7. Q: 最初の加熱の後、モルタルが剥がれたり飛び散ったりする原因は何ですか？
   A: 水分の急激な流出、相溶性の悪い化学物質、混合不良。ゆっくりとしたヒートランプと正しい製品の選択がリスクを減らす。.

8. Q：キルンセメントと耐火モルタルは違うのですか？
   A: はい。セメントやキャスタブルの製品は、一枚岩の打設や頑丈な補修用です。.

9. Q: 耐火モルタルを手で混ぜることはできますか？
   A: 小さな修理の場合は、手でミキシングするのが一般的です。大きな注湯やキャスタブルの場合は、安定した性能を得るために機械式ミキサーを使用してください。.

10. Q: 素早い修理のために、早く固まるモルタルはありますか？
    A：リン酸塩系モルタルや特定の急結性製品があり、加熱すると急速に強度が増すことが多い。注意深く使用し、メーカーの安全ガイダンスに従ってください。.

14.付録：典型的な技術データとサンプル・フィールド・レシピ

14.1 製品データポイントの例（メーカーガイダンス）

• 例例：キルンセメントドライミックス-推奨鏝水量29%、浸漬水量50%；密度は1立方フィート当たりおよそ86ポンドを見込む。.

14.2 単純な耐火粘土モルタルのフィールドミックス（図解、経験者のみ対象）

• 粉砕耐火粘土 70部

• 30部の微細カオリンまたは高温骨材

• こてが使える硬さまで水を加える

• 注：これは一般化されたレシピであり、調整が必要である。クリティカルなサービスには、テスト済みの市販品を使用し、ベンダーのテクニカル・データ・シートを要求する。.

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サプライヤーの調達と検証に関する最終的な注意事項

モルタル製品を選ぶ際には、供給業者に技術データシートと適合性ガイダンスを要求する。冷間圧壊強度、耐火性、推奨目地厚、詳細な硬化指示を比較する。安全性が重視される用途や産業用途の場合は、実験室での試験データを要求し、本格的な施工の前に小規模なモックアップを設置する。.