JP2013237585A - Abw type zeolite, alkali-silica reaction inhibiting material using the same, and production methods thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＡＢＷ型ゼオライト、それを用いたアルカリシリカ反応抑制材、およびそれらの製造方法に関するものである。 The present invention relates to ABW-type zeolite, an alkali silica reaction inhibitor using the same, and a method for producing them.
ゼオライトは、結晶性アルミノケイ酸塩であり、その組成式は、Ｍ2/n Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ｘＳｉＯ2 ・ｙＨ2 Ｏで表される。ここで、Ｍは陽イオン、ｎは陽イオンの価数、ｘ≧２，ｙ≧０である。ゼオライトは結晶構造による分類がなされており、ＡＢＷ型ゼオライトは、３．８×３．４オングストロームの酸素８員環から構成される３次元細孔構造を有し、国際ゼオライト学会において、ＡＢＷという構造コードで命名されている（非特許文献１参照）。ＡＢＷ型ゼオライトは、様々な組成のものが合成されているが（非特許文献１参照）、最も典型的なものは、Ｌｉ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ・２Ｈ2 Ｏ組成のリチウムアルミノシリケートである。 Zeolites are crystalline aluminosilicates whose composition formula is represented by M 2 / n O · Al 2 O 3 · xSiO 2 · yH 2 O. Here, M is a cation, n is the valence of the cation, and x ≧ 2, y ≧ 0. Zeolite is classified according to crystal structure, and ABW-type zeolite has a three-dimensional pore structure composed of 3.8 × 3.4 angstrom oxygen 8-membered ring. It is named with a code (see Non-Patent Document 1). ABW zeolite, but in a variety of compositions have been synthesized (see Non-Patent Document 1), the most typical are lithium aluminum Li 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O composition Roh It is a silicate.
一方、アルカリシリカ反応（ＡＳＲ）は、コンクリート中の骨材の特定の鉱物とアルカリ性細孔溶液との間の化学反応によって、局所的に容積膨張が生じ、コンクリートにひび割れを生じさせるとともに、強度低下あるいは弾性の低下という物性の変化が生じる現象であり、道路・橋梁・トンネル・ビル等のコンクリート構造物の強度の低下をもたらすことから社会的な問題となっている。 On the other hand, the alkali silica reaction (ASR) causes a local volume expansion due to a chemical reaction between a specific mineral of the aggregate in the concrete and the alkaline pore solution, causing cracks in the concrete and reducing the strength. Or, it is a phenomenon that changes in physical properties such as a decrease in elasticity, which causes a decrease in the strength of concrete structures such as roads, bridges, tunnels, buildings, etc., which is a social problem.
この対策としてリチウム型ゼオライトがアルカリシリカ反応抑制に有効なことが報告されている（非特許文献２参照）。かかるリチウム型ゼオライトとしてはこれまでに、ＡＢＷ型ゼオライトやＥＤＩ型ゼオライトなどの合成が報告されているが、これらを製造するための原料としてアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾル（非特許文献３参照）、天然の粘土鉱物であるカオリナイトを焼成し活性化したメタカオリン（特許文献１，非特許文献４，５，６参照）あるいは天然の粘土鉱物であるアロフェン（特許文献２参照）などが用いられている。これらの製造方法から得られたＡＢＷ型ゼオライトは、いずれもアスペクト比が大きく、針状あるいは棒状の結晶形態をもっているので、セメントと混合したペースト材にすると流動性が低く、ひび割れ注入材として実用に供するには不適であった。 As a countermeasure against this, it has been reported that lithium zeolite is effective in suppressing alkali silica reaction (see Non-Patent Document 2). As such lithium-type zeolite, synthesis of ABW-type zeolite, EDI-type zeolite and the like has been reported so far, but as a raw material for producing these, a mixed sol of alumina sol and silica sol (see Non-Patent Document 3), natural Metakaolin (see Patent Document 1, Non-Patent Documents 4, 5, and 6) obtained by calcination and activation of kaolinite, which is a natural clay mineral, or allophane (see Patent Document 2) that is a natural clay mineral is used. ABW-type zeolites obtained from these production methods all have a large aspect ratio and have a needle-like or rod-like crystal form. Therefore, when a paste material mixed with cement is used, the fluidity is low, and it is practically used as a crack injection material. It was unsuitable for serving.
従来のＡＢＷ型ゼオライトは、メタカオリンなどのシリカ及びアルミナ、又はそれぞれ単独の成分を含む原料から製造されており、ゼオライト原料として汎用されている水ガラスなどナトリウムやカリウムのアルカリ成分を含む原料はほとんど用いられていない。
ナトリウムを含む系からの合成の報告は、メタカオリンに水酸化リチウムと水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウム溶液を加え加熱する方法が報告されている（非特許文献４参照）。しかしながら、得られるＡＢＷ型ゼオライトは、針状結晶の凝集体であり、流動性に劣る形態であり、また、ナトリウムの含有量の記載がない。
Conventional ABW-type zeolites are manufactured from silica and alumina such as metakaolin, or raw materials each containing a single component, and almost all raw materials containing sodium or potassium alkali components such as water glass are widely used as zeolite raw materials. It is not done.
As a report on the synthesis from a system containing sodium, there has been reported a method in which lithium hydroxide and sodium hydroxide or potassium hydroxide solution are added to metakaolin and heated (see Non-Patent Document 4). However, the obtained ABW-type zeolite is an agglomerate of needle crystals and is in a form inferior in fluidity, and there is no description of the sodium content.
また、ナトリウム型ゼオライトＡ１０ｇに塩化リチウム１０ｇを１５０ｍｌの水に溶解した水溶液を加え、２００℃で９３時間反応するＡＢＷ型ゼオライトの合成方法が報告されている（非特許文献７参照）。この方法で得られたＡＢＷ型ゼオライトの組成はＬｉ1.02Ｎａ0.004 ＡｌＳｉＯ4 ：１．１Ｈ2 Ｏであり、原料のナトリウムがほとんど生成物に含まれないが、形態は針状であると報告されている。しかしながら、２００℃で９３時間の反応は実用的ではない。また、原料に塩化物を用いており、生成物に塩化物を含有する可能性がある。塩化物はコンクリート構造物の鉄筋の錆発生を促進することから、ひび割れ注入材としては不適である。 In addition, a method for synthesizing ABW-type zeolite is reported in which an aqueous solution in which 10 g of lithium chloride is dissolved in 150 ml of water is added to 10 g of sodium-type zeolite A and reacted at 200 ° C. for 93 hours (see Non-Patent Document 7). The composition of ABW-type zeolite obtained by this method is Li 1.02 Na 0.004 AlSiO 4 : 1.1H 2 O, and the raw material sodium is hardly contained in the product, but the form is reported to be acicular. Yes. However, a reaction of 93 hours at 200 ° C. is not practical. In addition, chloride is used as a raw material, and the product may contain chloride. Chloride is not suitable as a crack injection material because it promotes the rusting of reinforcing bars in concrete structures.
しかしながら、上述したように、ＡＢＷ型ゼオライトをアルカリシリカ反応抑制材に供するためには、ナトリウムやカリウムといったアルカリ成分を含まない原料に限定されていた。
また、従来のＡＢＷ型ゼオライトは、その結晶構造が針状およびその凝縮体として生成されるため、セメントと混合した場合、流動性が劣り、コンクリートのひび割れ補修材としては適しておらず、実用的にはＥＤＩ型ゼオライトが使用されていた。
However, as described above, in order to use ABW-type zeolite as an alkali-silica reaction inhibitor, it has been limited to raw materials that do not contain an alkali component such as sodium or potassium.
In addition, the conventional ABW-type zeolite is produced as a needle-like and condensate crystal structure, so when mixed with cement, it has poor fluidity and is not suitable as a concrete crack repair material. EDI type zeolite was used.
本発明は、上記状況に鑑み、アスペクト比が５以下と小さく、その形態が流動性に優れた角柱形または紡錘形を有するＡＢＷ型ゼオライト、それを用いたアルカリシリカ反応抑制材、およびそれらの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明により提供するＡＢＷ型ゼオライトは、その原料として、ゼオライトＡなどリチウム以外の陽イオンを含み、工業的に多量に使用され安価なゼオライトを原料としながらもアルカリ成分含有量が１質量（ｍａｓｓ）％以下のＡＢＷ型ゼオライトである。
In view of the above circumstances, the present invention is an ABW-type zeolite having a prismatic or spindle shape with an aspect ratio as small as 5 or less and excellent in fluidity, an alkali silica reaction inhibitor using the same, and a method for producing the same The purpose is to provide.
Further, the ABW-type zeolite provided by the present invention contains a cation other than lithium, such as zeolite A, as a raw material, and has an alkali component content of 1 mass even though it is an industrially used and inexpensive zeolite. mass)% or less ABW type zeolite.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ＡＢＷ型ゼオライトであって、リチウム以外の陽イオン含有率が１質量％以下であり、かつアスペクト比が５以下の結晶粒子からなることを特徴とする。
〔２〕アルカリシリカ反応抑制材において、上記〔１〕記載のＡＢＷ型ゼオライトにモルタルを加え、コンクリートのひび割れに注入可能にしてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] ABW-type zeolite characterized by comprising crystal particles having a cation content other than lithium of 1% by mass or less and an aspect ratio of 5 or less.
[2] The alkali silica reaction-suppressing material is characterized in that mortar is added to the ABW-type zeolite described in [1] above and can be poured into concrete cracks.
〔３〕ＡＢＷ型ゼオライトの製造方法において、Ｍ2/n Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ｘＳｉＯ2 ・ｙＨ2 Ｏ組成のゼオライトのうち、Ｍにリチウム以外の陽イオンを含むゼオライトに、水酸化リチウム水溶液を加え、２００℃以下の温度で加熱することを特徴とする。
〔４〕上記〔３〕記載のＡＢＷ型ゼオライトの製造方法において、ゼオライトＡを出発原料とすることを特徴とする。
[3] The production method of ABW type zeolite, M 2 / n O · Al 2 O 3 · xSiO 2 · yH 2 O of zeolite composition, the zeolite containing a cation other than lithium in M, aqueous lithium hydroxide And heating at a temperature of 200 ° C. or lower.
[4] The method for producing an ABW zeolite according to [3] above, wherein zeolite A is used as a starting material.
〔５〕上記〔３〕記載のＡＢＷ型ゼオライトの製造方法において、ゼオライトＸを出発原料とすることを特徴とする。
〔６〕上記〔３〕から〔５〕記載のいずれか一項記載のＡＢＷ型ゼオライトの製造方法において、反応混合物のＬｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比が１．０〜３．５で、加熱温度が１００℃未満であることを特徴とする。
[5] The method for producing an ABW-type zeolite described in [3] above, wherein zeolite X is used as a starting material.
[6] In the method for producing an ABW zeolite according to any one of [3] to [5] above, the reaction mixture has a Li 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of 1.0 to 3.5, The heating temperature is less than 100 ° C.
〔７〕アルカリシリカ反応抑制材の製造方法において、上記〔３〕から〔６〕の何れか一項記載のＡＢＷ型ゼオライトの製造方法によって得られるＡＢＷ型ゼオライトにモルタルを加え、コンクリートのひび割れに注入可能にすることを特徴とする。 [7] In the method for producing an alkali silica reaction-suppressing material, mortar is added to the ABW-type zeolite obtained by the method for producing ABW-type zeolite according to any one of [3] to [6] above and injected into concrete cracks. It is characterized by enabling.
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）アルカリ成分含有量が１質量％以下であり、流動性に優れた角柱形あるいは紡錘形を有するＡＢＷ型ゼオライトを提供することができる。
（２）そのＡＢＷ型ゼオライトにモルタルを加えたものはコンクリートのひび割れに注入するコンクリートアルカリシリカ反応抑制材（反応補修材）として好適である。
According to the present invention, the following effects can be achieved.
(1) It is possible to provide an ABW-type zeolite having a prism shape or a spindle shape having an alkali component content of 1% by mass or less and excellent fluidity.
(2) The ABW zeolite added with mortar is suitable as a concrete alkali silica reaction inhibitor (reaction repair material) to be injected into concrete cracks.
（３）ゼオライトＡなど安価な汎用ゼオライトを原料とすることが可能となり、かつ１００℃未満の大気圧下での合成を可能としたことで、オートクレーブ等の耐圧容器を必要としないことから、低い合成コストで提供することができる。 (3) Low-cost general-purpose zeolite such as zeolite A can be used as a raw material, and since synthesis under atmospheric pressure below 100 ° C. is possible, a pressure vessel such as an autoclave is not required. Can be provided at a synthesis cost.
ＡＢＷ型ゼオライトであって、リチウム以外の陽イオン含有率が１質量％以下であり、かつアスペクト比が５以下の結晶粒子からなる。
まず、本発明において、原料として用いるゼオライトは、アルミノケイ酸塩であればよく、特に限定されるものではない。また、合成ゼオライトと天然ゼオライトのどちらでも良い。しかし、ＡＢＷ型ゼオライトのＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比が約２であることから、高アルミナ組成のものが良い。特に、ゼオライトＡ及びゼオライトＸは、洗剤用ビルダーや吸着剤として、工業的に広く利用されているため安価であり好適である。原料ゼオライトに含まれる陽イオンは、ナトリウムやカリウムなど単一の種類でも、複数の陽イオンを含んでいてもどちらでもよい。もちろんリチウムを含んでいても差し支えない。
ABW-type zeolite, which is composed of crystal particles having a cation content other than lithium of 1% by mass or less and an aspect ratio of 5 or less.
First, in the present invention, the zeolite used as a raw material may be an aluminosilicate, and is not particularly limited. Further, either synthetic zeolite or natural zeolite may be used. However, since the ABW zeolite has a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 2, a high alumina composition is preferable. In particular, zeolite A and zeolite X are inexpensive and suitable because they are widely used industrially as detergent builders and adsorbents. The cation contained in the raw material zeolite may be a single kind such as sodium or potassium, or may contain a plurality of cations. Of course, lithium can be included.
原料ゼオライトに水酸化リチウム水溶液を加え、２０℃〜２００℃の温度で合成反応することにより、ＡＢＷ型ゼオライトが生成する。ゼオライト／水酸化リチウム水溶液は、１ｇ／５〜５０ｍｌでＡＢＷ型ゼオライトが得られるが、溶液量が多くなると単位容積バッチあたりの生成量が少なくなるため、１ｇ／５〜２０ｍｌが望ましい。
Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比は０．５〜５．０の範囲でＡＢＷ型ゼオライトが生成するが、低濃度および高濃度の水酸化リチウム溶液を使用した場合、カンクリナト型ゼオライトが共生するため、１．０より大きく３．５より小さいことが好ましい。
By adding a lithium hydroxide aqueous solution to the raw material zeolite and carrying out a synthesis reaction at a temperature of 20 ° C. to 200 ° C., ABW type zeolite is produced. The zeolite / lithium hydroxide aqueous solution can give an ABW-type zeolite at 1 g / 5 to 50 ml. However, since the production amount per unit volume batch decreases as the amount of the solution increases, 1 g / 5 to 20 ml is desirable.
ABW-type zeolite is produced when the Li 2 O / Al 2 O 3 molar ratio is in the range of 0.5 to 5.0, but when a low-concentration and high-concentration lithium hydroxide solution is used, canclinate-type zeolite coexists. Therefore, it is preferably larger than 1.0 and smaller than 3.5.
反応温度は２０℃〜２００℃の範囲でＡＢＷ型ゼオライトが生成するが、低温では反応時間が著しく長くなり、また、１００℃を超える高温ではオートクレーブ等の耐圧反応容器が必要となるため、経済的でない。したがって、反応温度は５０℃以上、１００℃未満が好適である。 ABW-type zeolite is produced when the reaction temperature is in the range of 20 ° C. to 200 ° C., but the reaction time becomes extremely long at low temperatures, and a pressure-resistant reaction vessel such as an autoclave is necessary at high temperatures exceeding 100 ° C. Not. Therefore, the reaction temperature is preferably 50 ° C. or more and less than 100 ° C.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明において、原料として用いるゼオライトは、アルミノケイ酸塩であればよく、特に限定されるものではない。また、合成ゼオライトと天然ゼオライトのどちらでも良い。しかし、ＡＢＷ型ゼオライトのＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比が約２であることから、高アルミナ組成のものが良い。特に、ゼオライトＡ及びゼオライトＸは、洗剤用ビルダーや吸着剤として、工業的に広く利用されているため安価であり好適である。原料ゼオライトに含まれる陽イオンは、ナトリウムやカリウムなど単一の種類でも、複数の陽イオンを含んでいてもどちらでもよい。もちろんリチウムを含んでいても差し支えない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
First, in the present invention, the zeolite used as a raw material may be an aluminosilicate, and is not particularly limited. Further, either synthetic zeolite or natural zeolite may be used. However, since the ABW zeolite has a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of about 2, a high alumina composition is preferable. In particular, zeolite A and zeolite X are inexpensive and suitable because they are widely used industrially as detergent builders and adsorbents. The cation contained in the raw material zeolite may be a single kind such as sodium or potassium, or may contain a plurality of cations. Of course, lithium can be included.
原料ゼオライトに水酸化リチウム水溶液を加え、２０℃〜２００℃の温度で合成反応することにより、ＡＢＷ型ゼオライトが生成する。ゼオライト／水酸化リチウム水溶液は、１ｇ／５〜５０ｍｌでＡＢＷ型ゼオライトが得られるが、溶液量が多くなると単位容積バッチあたりの生成量が少なくなるため、１ｇ／５〜２０ｍｌが望ましい。
Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比は０．５〜５．０の範囲でＡＢＷ型ゼオライトが生成するが、低濃度および高濃度の水酸化リチウム溶液を使用した場合、カンクリナト型ゼオライトが共生するため、１．０より大きく３．５より小さいことが好ましい。
By adding a lithium hydroxide aqueous solution to the raw material zeolite and carrying out a synthesis reaction at a temperature of 20 ° C. to 200 ° C., ABW type zeolite is produced. The zeolite / lithium hydroxide aqueous solution can give an ABW-type zeolite at 1 g / 5 to 50 ml. However, since the production amount per unit volume batch decreases as the amount of the solution increases, 1 g / 5 to 20 ml is desirable.
ABW-type zeolite is produced when the Li 2 O / Al 2 O 3 molar ratio is in the range of 0.5 to 5.0, but when a low-concentration and high-concentration lithium hydroxide solution is used, canclinate-type zeolite coexists. Therefore, it is preferably larger than 1.0 and smaller than 3.5.
反応温度は２０℃〜２００℃の範囲でＡＢＷ型ゼオライトが生成するが、低温では反応時間が著しく長くなり、また、１００℃を超える高温ではオートクレーブ等の耐圧反応容器が必要となるため、経済的でない。したがって、反応温度は５０℃以上、１００℃未満が好適である。 ABW-type zeolite is produced when the reaction temperature is in the range of 20 ° C. to 200 ° C., but the reaction time becomes extremely long at low temperatures, and a pressure-resistant reaction vessel such as an autoclave is necessary at high temperatures exceeding 100 ° C. Not. Therefore, the reaction temperature is preferably 50 ° C. or more and less than 100 ° C.
〔実施例１〕
純水１４．５ｍｌに、水酸化リチウム一水和物０．２６、０．３９、０．５２、０．６５、０．７８および０．９１ｇを溶解し、水酸化リチウム溶液を調整した。この溶液と粉末状ナトリウム型ゼオライトＡ〔東ソー（株）製、ゼオラムＡ−４〕１．１ｇを混合し、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝１．０、１．５、２．０、２．５、３．０および３．５、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．０、Ｈ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２７５、Ｌｉ2 Ｏ／Ｎａ2 Ｏ＝１．０、１．５、２．０、２．５、３．０および３．５の反応混合物を得た。この反応混合物を３０ｍｌのテフロン製密閉容器に入れて、１００℃で２４時間加熱した。生成物をろ過、蒸留水で洗浄し粉末試料を得た。
この生成物のＸ線回折図を図１に示す。すべての生成物にＡＢＷ型ゼオライトが認められ、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝１．５、２．０、２．５、３．０の混合物からは、不純物を含まない単相のＡＢＷ型ゼオライトが得られた。一方、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝１．０および３．５の混合物からは、ＡＢＷ型ゼオライトとともにカンクリナイト型ゼオライトも共生した。
[Example 1]
Lithium hydroxide monohydrate 0.26, 0.39, 0.52, 0.65, 0.78, and 0.91 g were dissolved in 14.5 ml of pure water to prepare a lithium hydroxide solution. This solution was mixed with 1.1 g of powdered sodium-type zeolite A (Zeolam A-4, manufactured by Tosoh Corporation), and Li 2 O / Al 2 O 3 = 1.0, 1.5, 2.0, 2 .5, 3.0 and 3.5, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2.0, H 2 O / Al 2 O 3 = 275, Li 2 O / Na 2 O = 1.0, 1.5, Reaction mixtures of 2.0, 2.5, 3.0 and 3.5 were obtained. The reaction mixture was placed in a 30 ml Teflon sealed container and heated at 100 ° C. for 24 hours. The product was filtered and washed with distilled water to obtain a powder sample.
The X-ray diffraction pattern of this product is shown in FIG. ABW type zeolite is recognized in all products, and a mixture of Li 2 O / Al 2 O 3 = 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 is a single-phase ABW type containing no impurities. Zeolite was obtained. On the other hand, from the mixture of Li 2 O / Al 2 O 3 = 1.0 and 3.5, the cancrinite type zeolite coexisted with the ABW type zeolite.
〔実施例２〕
純水１４．５ｍｌに、水酸化リチウム一水和物０．６５ｇを溶解し、水酸化リチウム溶液を調整した。この溶液と粉末状ナトリウム型ゼオライトＡ〔東ソー（株）製、ゼオラムＡ−４〕１．１ｇを混合し、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．５、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．０、Ｈ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２７５、Ｌｉ2 Ｏ／Ｎａ2 Ｏ＝２．５の反応混合物を得た。この反応混合物を３０ｍｌのテフロン製密閉容器に入れて、９０℃で２４時間加熱した。生成物をろ過、蒸留水で洗浄し粉末試料を得た。
この生成物のＸ線回折図を図２に示す。不純物を含まない単相のＡＢＷ型ゼオライトが得られた。そのＳＥＭ像を図３に示す。粒子形は角柱形または紡錘形であり、アスペクト比は平均２．２であった。また、ナトリウム含有量は０．１６質量％であった。
[Example 2]
In 14.5 ml of pure water, 0.65 g of lithium hydroxide monohydrate was dissolved to prepare a lithium hydroxide solution. This solution was mixed with 1.1 g of powdered sodium-type zeolite A (Zeoram A-4, manufactured by Tosoh Corp.), Li 2 O / Al 2 O 3 = 2.5, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2. A reaction mixture of 0.0, H 2 O / Al 2 O 3 = 275, Li 2 O / Na 2 O = 2.5 was obtained. The reaction mixture was placed in a 30 ml Teflon sealed container and heated at 90 ° C. for 24 hours. The product was filtered and washed with distilled water to obtain a powder sample.
The X-ray diffraction pattern of this product is shown in FIG. A single-phase ABW-type zeolite containing no impurities was obtained. The SEM image is shown in FIG. The particle shape was prismatic or spindle shape, and the average aspect ratio was 2.2. Moreover, sodium content was 0.16 mass%.
〔実施例３〕
純水１４．５ｍｌに、水酸化リチウム一水和物０．５２ｇを溶解し、水酸化リチウム溶液を調整した。この溶液と粉末状ナトリウム型ゼオライトＡ〔東ソー（株）製、ゼオラムＡ−４〕１．１ｇを混合し、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．０、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．０、Ｈ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２７５、Ｌｉ2 Ｏ／Ｎａ2 Ｏ＝２．０の反応混合物を得た。この反応混合物を３０ｍｌのテフロン製密閉容器に入れて、９０℃で２４時間加熱した。生成物をろ過、蒸留水で洗浄し粉末試料を得た。
この生成物のＸ線回折図を図４に示す。不純物を含まない単相のＡＢＷ型ゼオライトが得られた。そのＳＥＭ像を図５に示す。粒子形は角柱形または紡錘形であり、アスペクト比は平均３．２であった。また、ナトリウム含有量は０．１６質量％であった。
Example 3
In 14.5 ml of pure water, 0.52 g of lithium hydroxide monohydrate was dissolved to prepare a lithium hydroxide solution. This solution was mixed with 1.1 g of powdered sodium-type zeolite A (Zeoram A-4, manufactured by Tosoh Corporation), and Li 2 O / Al 2 O 3 = 2.0, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2. A reaction mixture of 0.0, H 2 O / Al 2 O 3 = 275, Li 2 O / Na 2 O = 2.0 was obtained. The reaction mixture was placed in a 30 ml Teflon sealed container and heated at 90 ° C. for 24 hours. The product was filtered and washed with distilled water to obtain a powder sample.
The X-ray diffraction pattern of this product is shown in FIG. A single-phase ABW-type zeolite containing no impurities was obtained. The SEM image is shown in FIG. The particle shape was prismatic or spindle shape, and the average aspect ratio was 3.2. Moreover, sodium content was 0.16 mass%.
〔実施例４〕
純水１４．５ｍｌに、水酸化リチウム一水和物０．６５ｇを溶解し、水酸化リチウム溶液を調整した。この溶液と粉末状ナトリウム型ゼオライトＡ〔東ソー（株）製、ゼオラムＡ−４〕１．１ｇを混合し、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．５、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．０、Ｈ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２７５、Ｌｉ2 Ｏ／Ｎａ2 Ｏ＝２．５の反応混合物を得た。この反応混合物を３０ｍｌのテフロン製密閉容器に入れて、８０℃で２４時間加熱した。生成物をろ過、蒸留水で洗浄し粉末試料を得た。
この生成物のＸ線回折図を図６に示す。不純物を含まない単相のＡＢＷ型ゼオライトが得られた。そのＳＥＭ像を図７に示す。粒子形は角柱形又は紡錘形であり、アスペクト比は平均２．２であった。また、ナトリウム含有量は０．２４質量％であった。
Example 4
In 14.5 ml of pure water, 0.65 g of lithium hydroxide monohydrate was dissolved to prepare a lithium hydroxide solution. This solution was mixed with 1.1 g of powdered sodium-type zeolite A (Zeoram A-4, manufactured by Tosoh Corp.), Li 2 O / Al 2 O 3 = 2.5, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2. A reaction mixture of 0.0, H 2 O / Al 2 O 3 = 275, Li 2 O / Na 2 O = 2.5 was obtained. The reaction mixture was placed in a 30 ml Teflon sealed container and heated at 80 ° C. for 24 hours. The product was filtered and washed with distilled water to obtain a powder sample.
The X-ray diffraction pattern of this product is shown in FIG. A single-phase ABW-type zeolite containing no impurities was obtained. The SEM image is shown in FIG. The particle shape was prismatic or spindle shape, and the average aspect ratio was 2.2. Moreover, sodium content was 0.24 mass%.
〔実施例５〕
純水１４．３ｍｌに、水酸化リチウム一水和物０．６４ｇを溶解し、水酸化リチウム溶液を調整した。この溶液と粉末状ナトリウム型ゼオライトＸ（東ソー（株）製、ゼオラムＦ−９〕１．２ｇを混合し、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．５、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．５、Ｈ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２７５、Ｌｉ2 Ｏ／Ｎａ2 Ｏ＝２．５の反応混合物を得た。この反応混合物を３０ｍｌのテフロン製密閉容器に入れて、９０℃で７２時間加熱した。生成物をろ過、蒸留水で洗浄し粉末試料を得た。
この生成物のＸ線回析図を図８に示す。不純物を含まない単相のＡＢＷ型ゼオライトが得られた。そのＳＥＭ像を図９に示す。粒子形は角柱形または紡錘形であり、アスペクト比は平均３．６であった。
Example 5
0.64 g of lithium hydroxide monohydrate was dissolved in 14.3 ml of pure water to prepare a lithium hydroxide solution. This solution was mixed with 1.2 g of powdered sodium-type zeolite X (Zeolam F-9, manufactured by Tosoh Corporation), Li 2 O / Al 2 O 3 = 2.5, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2. A reaction mixture of 2.5, H 2 O / Al 2 O 3 = 275, Li 2 O / Na 2 O = 2.5 was obtained, and the reaction mixture was placed in a 30 ml Teflon sealed container at 72 ° C. at 72 ° C. The product was filtered and washed with distilled water to obtain a powder sample.
An X-ray diffraction pattern of this product is shown in FIG. A single-phase ABW-type zeolite containing no impurities was obtained. The SEM image is shown in FIG. The particle shape was prismatic or spindle shape, and the average aspect ratio was 3.6.
〔実施例６〕
粉末状ナトリウム型ゼオライトＡ〔東ソー（株）製、ゼオラムＡ−４〕に１モル濃度の塩化ガリウム溶液を加え、イオン交換処理をすることによりカリウム型ゼオライトＡを調整した。試料純水１４．３ｍｌに、水酸化リチウム一水和物の０．６５ｇを溶解し、水酸化リチウム溶液を調整した。この溶液とカリウム型ゼオライトＡ１．２ｇを混合し、Ｌｉ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．０、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２．０、Ｈ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝２７５、Ｌｉ2 Ｏ／Ｋ2 Ｏ＝２．０の反応混合物を得た。この反応混合物を３０ｍｌのテフロン製密閉容器に入れて、９０℃で２４時間加熱した。生成物をろ過、蒸留水で洗浄し粉末試料を得た。
この生成物のＸ線回析図を図１０に示す。不純物としてリンデＦゼオライトをわずかに含むＡＢＷ型ゼオライトが得られた。そのＳＥＭ像を図１１に示す。粒子形は角柱形または紡錘形であり、アスペクト比は平均２．３であった。
上記から明らかなように、本発明のＡＢＷ型ゼオライトは、アスペクト比が５以下と小さく、その形態が流動性が優れた角柱形あるいは紡錘形の結晶形態で、かつ凝集の少ない単独粒子からなる。
Example 6
Potassium-type zeolite A was prepared by adding a 1 molar gallium chloride solution to powdered sodium-type zeolite A [Zeolam A-4, manufactured by Tosoh Corporation] and subjecting it to ion exchange treatment. 0.63 g of lithium hydroxide monohydrate was dissolved in 14.3 ml of sample pure water to prepare a lithium hydroxide solution. This solution is mixed with 1.2 g of potassium zeolite A, Li 2 O / Al 2 O 3 = 2.0, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2.0, H 2 O / Al 2 O 3 = 275, Li A reaction mixture of 2 O / K 2 O = 2.0 was obtained. The reaction mixture was placed in a 30 ml Teflon sealed container and heated at 90 ° C. for 24 hours. The product was filtered and washed with distilled water to obtain a powder sample.
An X-ray diffraction pattern of this product is shown in FIG. An ABW-type zeolite containing a slight amount of Linde F zeolite as an impurity was obtained. The SEM image is shown in FIG. The particle shape was prismatic or spindle shape, and the average aspect ratio was 2.3.
As apparent from the above, the ABW-type zeolite of the present invention is composed of single particles having a small aspect ratio of 5 or less, a prismatic or spindle-shaped crystal form with excellent fluidity, and little aggregation.
また、その原料として粉末状ナトリウム型ゼオライトＡまたは粉末状ナトリウム型ゼオライトＸなどのリチウム以外の陽イオンを含み、工業的に多量に使用され、安価なゼオライトを使用しながらも、アルカリ成分含有量が１質量％以下である。ＡＢＷ型ゼオライトの製造（合成）方法を提供する。
具体的には、原料ゼオライトに水酸化リチウム水溶液を加え、２０℃〜２００℃の温度で合成することにより、ＡＢＷ型ゼオライトを生成する。
In addition, it contains a cation other than lithium such as powdered sodium zeolite A or powdered sodium zeolite Z as a raw material, and is used in a large amount industrially, while using an inexpensive zeolite, it has an alkali component content. 1% by mass or less. A method for producing (synthesizing) ABW zeolite is provided.
More specifically, an ABW-type zeolite is produced by adding an aqueous lithium hydroxide solution to the raw material zeolite and synthesizing it at a temperature of 20 ° C. to 200 ° C.
また、本発明のＡＢＷ型ゼオライトをセメントモルタルと混合しペースト材とすることで、良好なアルカリシリカ反応抑制材とすることができる。本発明のＡＢＷ型ゼオライトは粒子形が角柱形または紡錘形であり、凝集の少ない単独粒子であって、本発明のアルカリシリカ反応抑制材はコンクリートのひび割れへの注入性に優れている。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
Moreover, it can be set as a favorable alkali silica reaction suppression material by mixing ABW type zeolite of this invention with cement mortar, and using it as a paste material. The ABW-type zeolite of the present invention has a prismatic shape or a spindle shape, and is a single particle with little aggregation. The alkali silica reaction-suppressing material of the present invention is excellent in injectability into concrete cracks.
In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明のＡＢＷ型ゼオライトは、リチウム以外の陽イオン含有率が１質量％以下であり、かつアスペクト比が５以下の結晶粒子からなるアルカリシリカ反応抑制材として利用可能である。 The ABW-type zeolite of the present invention can be used as an alkali silica reaction inhibitor composed of crystal particles having a cation content other than lithium of 1% by mass or less and an aspect ratio of 5 or less.
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