JP2017186186A - Geopolymer composition, and geopolymer cured body - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a geopolymer composition which can reduce the curing shrinkage.SOLUTION: A geopolymer composition comprises alkali silicate, an activation component which enables production of a geopolymer with the alkali silicate, and pulp fiber.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ジオポリマー組成物、及びジオポリマー硬化体に関し、詳細には、建築用、土木用、構造体成形用材料に適したジオポリマー組成物、及びジオポリマー硬化体に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a geopolymer composition and a geopolymer cured body, and particularly relates to a geopolymer composition suitable for an architectural, civil engineering, or structure molding material, and a geopolymer cured body.

従来よりセメントを用いた建築用材料が提供されている。この建築用材料は、セメント中の二酸化ケイ素と水酸化カルシウムとを中和反応を利用して、作製される。このようにして得られた建築用材料を屋外環境で暴露させた場合、例えば二酸化炭素を含んだ雨が、建築用材料を経時的に腐食すると共に建築用材料の強度を低下させてしまう可能性が考えられる。   Conventionally, building materials using cement have been provided. This building material is produced by utilizing a neutralization reaction between silicon dioxide and calcium hydroxide in cement. When the building material thus obtained is exposed in an outdoor environment, for example, rain containing carbon dioxide may corrode the building material over time and reduce the strength of the building material. Can be considered.

また、水酸化カルシウムの前駆体である酸化カルシウムは、炭酸カルシウムを主成分とする石灰石を焼成して得られる。このように石灰石から酸化カルシウムを得る際、二酸化炭素も同時に生じさせてしまう。このため、石灰石を焼成することは、大気中の二酸化炭素濃度を高くさせてしまうことが考えられる。   Calcium oxide, which is a precursor of calcium hydroxide, is obtained by firing limestone containing calcium carbonate as a main component. When calcium oxide is thus obtained from limestone, carbon dioxide is also generated at the same time. For this reason, firing limestone may increase the carbon dioxide concentration in the atmosphere.

そこで、コンクリートやモルタルに代わるものとして、特許文献1では、フライアッシュ等のフィラーと、少なくとも水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムのいずれかを含むアルカリ活性剤とを含有するジオポリマー組成物が提案されている。   Therefore, as an alternative to concrete and mortar, Patent Document 1 discloses a geopolymer containing a filler such as fly ash and an alkali activator containing at least one of potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium silicate, and potassium silicate. Compositions have been proposed.

しかし、ジオポリマー組成物を硬化させる場合、コンクリートやモルタルに比べて、硬化収縮が大きくなる傾向がある。このため、特許文献1のようなジオポリマー組成物であっても硬化収縮が大きく生じることが考えられ、ジオポリマー組成物の硬化直後に、硬化物を、目的の大きさにすることが困難であった。   However, when the geopolymer composition is cured, the curing shrinkage tends to be larger than that of concrete or mortar. For this reason, it is considered that even a geopolymer composition such as Patent Document 1 causes a large shrinkage in curing, and it is difficult to make a cured product to a desired size immediately after the geopolymer composition is cured. there were.

特開2008−239446号公報JP 2008-239446 A

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、硬化収縮を低減することができるジオポリマー組成物、及び前記ジオポリマー組成物の硬化物であるジオポリマー硬化体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a geopolymer composition capable of reducing cure shrinkage, and a geopolymer cured product that is a cured product of the geopolymer composition. And

本発明に係るジオポリマー組成物は、珪酸アルカリ塩、前記珪酸アルカリ塩とでジオポリマーの生成を可能にする活性化成分、及びパルプ繊維を含有する。   The geopolymer composition according to the present invention comprises an alkali silicate salt, an activating component that enables formation of a geopolymer with the alkali silicate salt, and pulp fibers.

本発明に係るジオポリマー組成物は、前記パルプ繊維を、0.5重量%以上2.0重量%未満の固形分重量割合で含有してもよい。   The geopolymer composition according to the present invention may contain the pulp fiber at a solid content weight ratio of 0.5 wt% or more and less than 2.0 wt%.

本発明に係るジオポリマー硬化体は、前記ジオポリマー組成物の硬化物である。   The geopolymer cured product according to the present invention is a cured product of the geopolymer composition.

本発明によれば、硬化収縮を低減することができるジオポリマー組成物、及び前記ジオポリマー組成物の硬化物であるジオポリマー硬化体を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the geopolymer composition which can reduce cure shrinkage and the geopolymer hardened | cured material which is a hardened | cured material of the said geopolymer composition can be obtained.

以下、本発明に係る一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described.

本実施形態に係るジオポリマー組成物は、珪酸アルカリ塩、この珪酸アルカリ塩とでジオポリマーの生成を可能にする活性化成分、及びパルプ繊維を含有する。   The geopolymer composition according to the present embodiment contains an alkali silicate salt, an activating component that enables formation of a geopolymer with the alkali silicate salt, and pulp fibers.

ジオポリマー組成物が、パルプ繊維を含有することで、パルプ繊維を含有しない組成物に比べて、硬化時の硬化収縮を低減することができる。   When the geopolymer composition contains pulp fibers, it is possible to reduce curing shrinkage at the time of curing as compared with a composition not containing pulp fibers.

本実施形態に係るジオポリマー組成物が珪酸アルカリ塩と活性化成分とを含有することで、ジオポリマーを生じさせることが可能になる。この場合、ジオポリマー組成物中でジオポリマーの生成を進行させて、ジオポリマー硬化体を得ることができる。ここで、「ジオポリマー」は、アルミニウム等を含有する珪酸ポリマーである。   When the geopolymer composition according to the present embodiment contains an alkali silicate salt and an activating component, a geopolymer can be generated. In this case, a geopolymer hardened | cured material can be obtained by advancing the production | generation of a geopolymer in a geopolymer composition. Here, the “geopolymer” is a silicic acid polymer containing aluminum or the like.

一方、ジオポリマー硬化体と外観が似ている硬化物として、例えばセメント系硬化体が挙げられる。このセメント系硬化体は、その主要成分(例えば、珪酸及び消石灰)における中和反応で得られる硬化物である。   On the other hand, as a cured product having an appearance similar to that of a geopolymer cured product, for example, a cement-based cured product is exemplified. This cement-based cured body is a cured product obtained by a neutralization reaction in its main components (for example, silicic acid and slaked lime).

ジオポリマー硬化体は、中和反応とは異なる反応機構で得られるため、セメント系硬化体に比べて、二酸化炭素等を含有する雨により、腐食され難くなる。   Since the geopolymer cured product is obtained by a reaction mechanism different from the neutralization reaction, it is less likely to be corroded by rain containing carbon dioxide or the like than the cement-based cured product.

ジオポリマー組成物が、乾燥状態の活性化成分と、乾燥状態の珪酸アルカリ塩とを含有する場合、ジオポリマー組成物は、硬化前に、水を含有することができる。これにより、活性化成分と珪酸アルカリ塩とを水に溶解させてジオポリマーを生じさせることができる。   If the geopolymer composition contains a dry activated component and a dry alkali silicate salt, the geopolymer composition can contain water prior to curing. Thereby, the activating component and the alkali silicate can be dissolved in water to form a geopolymer.

具体的には、水に溶解した珪酸アルカリ塩は、一般的に水ガラスとして知られている、水酸基を有する珪酸になり得る。このような水ガラス(水酸基を有する珪酸)はアルカリ性を示すため、水ガラスの生成により、ジオポリマー組成物はアルカリ環境に変化する。これにより、活性化成分に含まれる一部の金属元素が溶出し、溶出した金属元素が金属水酸化物に形成されると考えられる。このようにして得られた水ガラスと金属水酸化物とが反応して、ジオポリマーが生成されると考えられる。   Specifically, the silicic acid alkali salt dissolved in water can be a silicic acid having a hydroxyl group, generally known as water glass. Since such water glass (silicic acid having a hydroxyl group) exhibits alkalinity, the geopolymer composition changes to an alkaline environment due to the formation of water glass. Thereby, it is considered that a part of the metal element contained in the activating component is eluted and the eluted metal element is formed in the metal hydroxide. It is considered that the water glass thus obtained reacts with the metal hydroxide to produce a geopolymer.

珪酸アルカリ塩は、珪素を主要元素として含有する珪酸と、アルカリ金属とを含有する化合物であるとよい。珪酸アルカリ塩としては、例えば、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、メタ珪酸ナトリウムが挙げられる。   The alkali silicate salt may be a compound containing silicic acid containing silicon as a main element and an alkali metal. Examples of the alkali silicate salt include sodium silicate, potassium silicate, and sodium metasilicate.

ジオポリマー組成物が、水ガラスを含有する場合、ジオポリマー組成物は珪酸アルカリ塩と共に水を含有することができる。水ガラスとして、例えば、珪酸ナトリウム水溶液、珪酸カリウム水溶液が挙げられる。   When the geopolymer composition contains water glass, the geopolymer composition can contain water together with an alkali silicate salt. As water glass, sodium silicate aqueous solution and potassium silicate aqueous solution are mentioned, for example.

活性化成分は、アルカリ環境で金属水酸化物になる金属元素を含有する化合物であるとよい。活性化成分は、フライアッシュ、スラグ及びメタカオリンの群から選択される少なくとも1種の成分を含有することができる。ジオポリマー組成物を製造する際の利便性やコスト等を考慮して、活性化成分は、フライアッシュを含有することが好ましい。活性化成分がスラグを含有する場合、スラグは高炉水砕スラグであるとよい。活性化成分に含まれる金属元素として、例えば、アルミニウムが挙げられる。活性化成分と珪酸アルカリ塩とからジオポリマーを得ることができれば、活性化成分は、アルミニウム以外の金属元素を含有してもよい。   The activating component may be a compound containing a metal element that becomes a metal hydroxide in an alkaline environment. The activation component can contain at least one component selected from the group of fly ash, slag and metakaolin. In view of convenience and cost when producing the geopolymer composition, the activation component preferably contains fly ash. When the activation component contains slag, the slag may be blast furnace granulated slag. An example of the metal element contained in the activation component is aluminum. If the geopolymer can be obtained from the activating component and the alkali silicate salt, the activating component may contain a metal element other than aluminum.

活性化成分がスラグとフライアッシュを含有する場合、スラグとフライアッシュとの重量比が、100〜10:0〜90であることが好ましく、より好ましくは、50〜30:50〜70あり、特に好ましくは40:60である。   When the activating component contains slag and fly ash, the weight ratio of slag to fly ash is preferably 100 to 10: 0 to 90, more preferably 50 to 30:50 to 70, particularly Preferably it is 40:60.

水と珪酸アルカリ塩とで水ガラスが形成される場合、水ガラスに含まれる水に、金属元素が活性化成分から溶出して、金属水酸化物が形成され得る。この金属水酸化物と水ガラス(水酸基を有する珪酸)とが反応して、ジオポリマーが生成され得る。   When water glass is formed with water and an alkali silicate salt, a metal element may be eluted from the activation component into water contained in the water glass to form a metal hydroxide. This metal hydroxide and water glass (silicic acid having a hydroxyl group) react to form a geopolymer.

パルプ繊維は、セルロースを主要成分とする繊維成分であるとよい。パルプ繊維は、例えば、合紙パルプ、故紙パルプの群から選択される少なくとも1種を含有することができる。パルプ繊維は、JIS P 8121に準拠したろ水度試験方法により測定されるろ水度(フリーネス)が500±100mlであることが好ましい。   The pulp fiber may be a fiber component mainly composed of cellulose. The pulp fiber can contain, for example, at least one selected from the group of interleaf pulp and waste paper pulp. The pulp fiber preferably has a freeness of 500 ± 100 ml as measured by a freeness test method based on JIS P 8121.

パルプ繊維の平均繊維長は、2.3mm以上であることが好ましい。パルプ繊維の平均繊維長は、例えば、篩い分け試験で測定することができる。   The average fiber length of the pulp fibers is preferably 2.3 mm or more. The average fiber length of the pulp fiber can be measured by, for example, a sieving test.

ジオポリマー組成物は、その固形分重量割合で、0.5重量%以上2.0重量%未満の範囲のパルプ繊維を含有することが好ましい。パルプ繊維の好ましい含有量の下限は、上記の通り、0.5重量%であるが、これに限らず、パルプ繊維の含有量は、1重量%以上であることがより好ましい。ジオポリマー組成物が0.5重量%以上のパルプ繊維を含有すると、パルプ繊維の含有量に応じて、硬化収縮を低減させることができる。また、ジオポリマー組成物が2.0重量%以上のパルプ繊維を含有すると、養生硬化時の硬化収縮を低減させることができても、その後の乾燥硬化時で硬化収縮を大きくさせる傾向がある。さらに、ジオポリマー組成物中が水を含有する場合、その水分が、パルプ繊維の含有量の増加に応じて、不足する傾向がある。このため、パルプ繊維をジオポリマー組成物中で均一に分散させにくくなる場合がある。しかし、ジオポリマー組成物中のパルプ繊維の分散性を良くするために、水の含有量を増やすと、ジオポリマー硬化体における強度等の物性を低下させてしまうことがある。   The geopolymer composition preferably contains pulp fibers in the range of 0.5 wt% or more and less than 2.0 wt% in terms of the solid content weight ratio. The lower limit of the preferable content of the pulp fiber is 0.5% by weight as described above, but is not limited thereto, and the content of the pulp fiber is more preferably 1% by weight or more. When the geopolymer composition contains 0.5% by weight or more of pulp fibers, curing shrinkage can be reduced depending on the content of pulp fibers. Further, when the geopolymer composition contains 2.0% by weight or more of pulp fibers, there is a tendency to increase the curing shrinkage at the time of subsequent dry curing even though the curing shrinkage at the curing curing can be reduced. Furthermore, when the geopolymer composition contains water, the water tends to be deficient as the pulp fiber content increases. For this reason, it may become difficult to disperse | distribute pulp fiber uniformly in a geopolymer composition. However, if the water content is increased in order to improve the dispersibility of the pulp fibers in the geopolymer composition, physical properties such as strength in the geopolymer cured product may be lowered.

ジオポリマー組成物がパルプ繊維を含有する場合、ジオポリマー組成物は水とパルプ繊維との混合液を含有することができる。この場合、混合液中でパルプ繊維が均一に分散されているとよい。このような分散液をジオポリマー組成物が含有する場合、ジオポリマー組成物中でパルプ繊維を均一に分散させることができ、ジオポリマー硬化物における硬化収縮のバラツキを軽減することができる。   When the geopolymer composition contains pulp fibers, the geopolymer composition can contain a mixture of water and pulp fibers. In this case, it is preferable that the pulp fibers are uniformly dispersed in the mixed solution. When the geopolymer composition contains such a dispersion, pulp fibers can be uniformly dispersed in the geopolymer composition, and variations in curing shrinkage in the geopolymer cured product can be reduced.

ジオポリマー組成物は、アルカリ水溶液を含有してもよい。この場合、アルカリ水溶液と珪酸アルカリ塩とで水ガラスを生成することができると共に、アルカリ水溶液がアルカリ環境を維持して水ガラスをジオポリマー組成物中で中和させにくくすることができる。更に、アルカリ環境下で珪酸アルカリ塩以外の珪素酸化物から水ガラスを生成させることが可能になる。これにより、ジオポリマーの生成量が増加して、ジオポリマー硬化体の強度を更に向上させることができる。アルカリ水溶液として、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液が挙げられる。   The geopolymer composition may contain an aqueous alkaline solution. In this case, while water glass can be produced | generated with alkali aqueous solution and silicic acid alkali salt, alkali aqueous solution can maintain an alkaline environment and can make it difficult to neutralize water glass in a geopolymer composition. Furthermore, it becomes possible to produce water glass from silicon oxides other than alkali silicates in an alkaline environment. Thereby, the production amount of a geopolymer increases, and the strength of the geopolymer cured product can be further improved. Examples of the alkaline aqueous solution include a sodium hydroxide aqueous solution and a potassium hydroxide aqueous solution.

ジオポリマー組成物に含まれる水の量は、本実施形態に係る効果を得ることができれば、ジオポリマー組成物の流動性や利便性等に合わせて適度に設定されてもよい。   The amount of water contained in the geopolymer composition may be appropriately set according to the fluidity and convenience of the geopolymer composition as long as the effect according to the present embodiment can be obtained.

ジオポリマー組成物は、建築用、土木用、構造体成形用途に適した組成物であることが好ましく、後述の床板材に適した組成物であることがより好ましい。上記用途の他に、一般的にコンクリートやモルタルが採用されている用途に、ジオポリマー組成物を適応させることができる。   The geopolymer composition is preferably a composition suitable for use in construction, civil engineering, and structure molding, and more preferably a composition suitable for a floor board material described later. In addition to the above applications, the geopolymer composition can be applied to applications in which concrete or mortar is generally employed.

ジオポリマー組成物の用途に応じて、ジオポリマー組成物は、例えば、軽量化材、骨材、強化繊維、増粘剤、着色剤等の各種添加材を含有することができ、添加剤の含有量を適宜調整することができる。添加材の含有量は、例えば、ジオポリマー組成物の固形分重量割合で、0重量%〜2.0重量%の範囲内であってもよい。   Depending on the use of the geopolymer composition, the geopolymer composition can contain various additives such as lightening materials, aggregates, reinforcing fibers, thickeners, colorants, and the like. The amount can be adjusted as appropriate. The content of the additive may be, for example, in the range of 0% by weight to 2.0% by weight in terms of the solid content weight ratio of the geopolymer composition.

軽量化材としては、例えば、パーライト、シラスバルーン等の無機発泡体や、発泡ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン発泡体、アクリロニトリル系発泡体等の有機発泡体が挙げられる。   Examples of the weight reducing material include inorganic foams such as pearlite and shirasu balloon, and organic foams such as foamed polystyrene, polyvinylidene chloride foam, and acrylonitrile foam.

骨材としては、例えば、マイカ、シリカ、珪石粉、岩粉、珪砂、砕石が挙げられる。骨材がマイカである場合、その粒子形状が鱗片状である。このため、マイカが、充填材として機能して、ジオポリマー組成物の硬化収縮を低減させることに寄与するとも考えられる。   Examples of the aggregate include mica, silica, silica powder, rock powder, silica sand, and crushed stone. When the aggregate is mica, the particle shape is scaly. For this reason, it is considered that mica functions as a filler and contributes to reducing the curing shrinkage of the geopolymer composition.

ジオポリマー組成物は、パルプ繊維とは別の強化繊維を更に含有することができる。これにより、強化繊維はジオポリマー組成物の硬化収縮を低減させることを可能にすると共に、ジオポリマー硬化体の強度と向上させることが期待される。強化繊維として、例えば、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、カーボン繊維、麻、金属繊維が挙げられる。より具体的には、強化繊維はビニロン繊維であってもよい。   The geopolymer composition may further contain reinforcing fibers other than the pulp fibers. Thereby, the reinforcing fiber is expected to reduce the curing shrinkage of the geopolymer composition and to improve the strength of the geopolymer cured product. Examples of reinforcing fibers include vinylon fibers, polypropylene fibers, acrylic fibers, carbon fibers, hemp, and metal fibers. More specifically, the reinforcing fiber may be a vinylon fiber.

ジオポリマー組成物が強化繊維する場合、ジオポリマー硬化体を得る際の硬化収縮を低減することができる。   When the geopolymer composition is reinforced, curing shrinkage when obtaining a geopolymer cured product can be reduced.

増粘剤としては、例えば、メチルセルロースやヒドロキシメチルセルロースやカルボキシメチルセルロースが挙げられる。   Examples of the thickener include methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose.

着色剤としては、例えば、鉄黒、カーボンブラック、酸化クロムが挙げられる。   Examples of the colorant include iron black, carbon black, and chromium oxide.

本実施形態に係るジオポリマー組成物の硬化物はジオポリマー硬化体であることが好ましい。ジオポリマー硬化体を作製するにあたって、ジオポリマー組成物を、公知の手順で硬化させることができれば、ジオポリマー組成物を硬化させる方法は特に限定されない。例えば、ジオポリマー組成物を型枠内に充填させることができる。そして、型枠内に充填したジオポリマー組成物を養生硬化させて養生硬化物を作製し、その後、この養生硬化物に乾燥処理を施すことができる。これにより、型枠内でジオポリマー組成物を硬化させて型枠の内形状に合わせた外形状を有するジオポリマー硬化体を得ることができる。   The cured product of the geopolymer composition according to this embodiment is preferably a geopolymer cured product. When producing a geopolymer hardened | cured material, if a geopolymer composition can be hardened in a well-known procedure, the method of hardening a geopolymer composition will not be specifically limited. For example, the geopolymer composition can be filled into a mold. The geopolymer composition filled in the mold can be cured and cured to produce a cured cured product, and then the cured cured product can be dried. Thereby, the geopolymer composition can be obtained by curing the geopolymer composition in the mold and having an outer shape that matches the inner shape of the mold.

型枠内で硬化されたジオポリマー硬化体は、例えば、OAフロア材等の床板材に適した材料になり得る。ジオポリマー硬化体がOAフロア材として利用される場合、型枠からジオポリマー硬化体を離型させなくてもよい。   The geopolymer cured body cured in the mold can be a material suitable for a floor board material such as an OA floor material. When the geopolymer cured body is used as the OA floor material, the geopolymer cured body does not have to be released from the mold.

ジオポリマー組成物からジオポリマー硬化体を作製する場合、ジオポリマー組成物を60℃且つ密封状態の下で24時間養生硬化させることが好ましく、養生硬化物を60〜105℃の下で乾燥処理を施すことが好ましい。この場合、ジオポリマーの生成を十分に行うことが可能となる。これにより、ジオポリマー硬化体の強度を高めることができる。   When producing a geopolymer cured product from a geopolymer composition, it is preferable to cure and cure the geopolymer composition at 60 ° C. and in a sealed state for 24 hours. The cured cured product is dried at 60 to 105 ° C. It is preferable to apply. In this case, it is possible to sufficiently generate the geopolymer. Thereby, the intensity | strength of a geopolymer hardened | cured material can be raised.

ジオポリマー組成物からジオポリマー硬化体が作製される際、硬化前に、ジオポリマー組成物中で、珪酸アルカリ塩と、活性化成分と、パルプ繊維とが均一に分散されていることが好ましい。ジオポリマー組成物中の各成分を分散させるにあたって、例えば、バッチ式や連続式のミキサー内でジオポリマー組成物を混練することができる。   When the geopolymer cured product is produced from the geopolymer composition, it is preferable that the alkali silicate salt, the activating component, and the pulp fiber are uniformly dispersed in the geopolymer composition before curing. In dispersing each component in the geopolymer composition, for example, the geopolymer composition can be kneaded in a batch type or continuous type mixer.

また、上記の他に、セメントやモルタルの代わりに、ジオポリマー組成物を適応させることができる。例えば、積石等の構造物における隙間にジオポリマー組成物を充填して硬化させる場合、このジオポリマー組成物を構造物の接着材として機能させることができる。   In addition to the above, a geopolymer composition can be applied instead of cement or mortar. For example, when a geopolymer composition is filled in a gap in a structure such as stone, and cured, the geopolymer composition can function as an adhesive for the structure.

本実施形態に係るジオポリマー組成物を、上記のように硬化させる場合、パルプ繊維を含有しないジオポリマー組成物よりも、硬化収縮が低減されたジオポリマー硬化体を得ることができる。   When the geopolymer composition according to this embodiment is cured as described above, a geopolymer cured product having a reduced curing shrinkage can be obtained as compared with a geopolymer composition that does not contain pulp fibers.

パルプ繊維を含有しないジオポリマー組成物を型枠内で硬化させる場合、得られる硬化物の体積は、型枠の容積よりも小さくなりやすい。これは、ジオポリマー組成物を硬化させる際に生じる、ジオポリマーの硬化収縮に起因すると考えられる。このため、パルプ繊維を含有しないジオポリマー組成物を硬化させる際、その硬化体の体積を予測して、型枠の容積を適切に設定する必要がある。   When a geopolymer composition containing no pulp fiber is cured in a mold, the volume of the resulting cured product tends to be smaller than the volume of the mold. This is believed to be due to the curing shrinkage of the geopolymer that occurs when the geopolymer composition is cured. For this reason, when hardening the geopolymer composition which does not contain a pulp fiber, it is necessary to predict the volume of the hardening body and to set the volume of a formwork appropriately.

本実施形態のジオポリマー組成物がパルプ繊維を含有することで、ジオポリマー組成物からジオポリマー硬化体を作製する際の硬化収縮を低減することが可能になる。更に、ジオポリマー組成物の硬化時に生じるジオポリマーに起因して、ジオポリマー硬化体は、セメントやモルタルの硬化物に比べて、二酸化炭素等を含有する雨により、腐食されにくくなる。   When the geopolymer composition of this embodiment contains pulp fibers, it is possible to reduce curing shrinkage when producing a geopolymer cured product from the geopolymer composition. Furthermore, due to the geopolymer generated when the geopolymer composition is cured, the geopolymer cured body is less likely to be corroded by rain containing carbon dioxide or the like than a cured product of cement or mortar.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.

なお、具体例として挙げられている下記成分を用いて、ジオポリマー組成物を調製した。
・スラグ:高炉水砕スラグ(日鉄住金スラグ製品株式会社製のエスメント);
・フライアッシュ:株式会社テクノ中部製の中部フライアッシュ;
・パルプ繊維:合紙パルプ及び故紙パルプを含有するパルプ繊維(平均繊維長2.3mm以上)と水とを混合した61.0重量%の混合液、フリーネス500±100ml;
・ビニロン繊維:株式会社クラレ製のビニロン繊維(2dtex×6mm);
・マイカ:東海工業株式会社製のマイカ;
・珪酸ソーダ:大阪珪酸曹達株式会社製の特1号珪酸ソーダ(水ガラス、47重量%水溶液)。
A geopolymer composition was prepared using the following components listed as specific examples.
・ Slag: Granulated blast furnace slag (Esment made by Nippon Steel & Sumikin Slag Products Co., Ltd.);
・ Fly ash: Chubu fly ash made by Techno Chubu Co., Ltd .;
Pulp fiber: 61.0% by weight of a mixture of pulp fiber (average fiber length 2.3 mm or more) containing interleaf pulp and waste paper pulp and water, freeness 500 ± 100 ml;
-Vinylon fiber: Vinylon fiber (2 dtex x 6 mm) manufactured by Kuraray Co., Ltd .;
・ Mica: Mica manufactured by Tokai Industry Co., Ltd .;
-Sodium silicate: Special No. 1 sodium silicate (water glass, 47% by weight aqueous solution) manufactured by Osaka Silicate Soda Co., Ltd.

<実施例1>
固形分重量割合で、34.2重量%のスラグと、51.2重量%のフライアッシュと、1.1重量%のビニロン繊維と、0.5重量%のパルプ繊維と、2.0重量%のマイカと、11.0重量%の珪酸ソーダを容器内に投入して水の含有量を30.0重量%にした。そして、これらの成分を混合してジオポリマー組成物を調製した。このジオポリマー組成物を型枠内に充填し、その状態のジオポリマー組成物を温度60℃且つ密封状態の下で24時間養生硬化させて養生硬化物を作製した。続いて、この養生硬化物に60℃の下で乾燥処理を施してジオポリマー硬化体を得た。
<Example 1>
34.2 wt% slag, 51.2 wt% fly ash, 1.1 wt% vinylon fiber, 0.5 wt% pulp fiber, and 2.0 wt% solids by weight Of mica and 11.0% by weight of sodium silicate were put into the container to make the water content 30.0% by weight. And these components were mixed and the geopolymer composition was prepared. This geopolymer composition was filled in a mold, and the cured geopolymer composition was cured by curing at a temperature of 60 ° C. for 24 hours under a sealed condition. Subsequently, the cured cured product was dried at 60 ° C. to obtain a cured geopolymer.

<実施例2>
スラグを34.4重量%、フライアッシュを51.6重量%、パルプ繊維を1.0重量%にして、ビニロン繊維を添加しなかった以外は、実施例1と同様にした。
<Example 2>
Example 1 was repeated except that 34.4% by weight of slag, 51.6% by weight of fly ash, 1.0% by weight of pulp fibers, and no vinylon fibers were added.

<実施例3>
スラグを34.2重量%、フライアッシュを51.3重量%、パルプ繊維を1.5重量%にした以外は、実施例2と同様にした。
<Example 3>
The procedure was the same as Example 2 except that 34.2% by weight of slag, 51.3% by weight of fly ash, and 1.5% by weight of pulp fiber were used.

<比較例4>
スラグを34.0重量%、フライアッシュを51.0重量%、パルプ繊維を2.0重量%にした以外は、実施例2と同様にした。
<Comparative Example 4>
Example 2 was repeated except that 34.0% by weight of slag, 51.0% by weight of fly ash, and 2.0% by weight of pulp fiber were used.

<比較例1>
スラグを34.4重量%、フライアッシュを51.5重量%にして、パルプ繊維を添加しなかった以外は、実施例1と同様にした。
<Comparative Example 1>
Example 1 was repeated except that 34.4% by weight of slag and 51.5% by weight of fly ash were added and no pulp fiber was added.

各実施例及び比較例における組成を、後掲の表1に示す。   The composition in each example and comparative example is shown in Table 1 below.

Figure 2017186186
Figure 2017186186

各実施例及び比較例における、養生硬化物と、ジオポリマー硬化体とを用いて、養生硬化時の硬化収縮率、乾燥処理後の硬化収縮率、総収縮率、吸水率、含水率、及び絶乾比重を求めた。   Using the cured cured product and the geopolymer cured product in each Example and Comparative Example, curing shrinkage during curing, curing shrinkage after drying, total shrinkage, water absorption, moisture content, and absolute The dry specific gravity was determined.

<養生硬化時の硬化収縮率(養生収縮率)>
各実施例及び比較例のジオポリマー組成物から、上記の通り、養生硬化物を作製した後、下記式に基いて養生収縮率を算出した。
養生収縮率(%)=(B−A)/A×100
上記値Aは、内形状が平面視正方形の型枠において、幅、奥行きの長さをノギスで複数回(3回)測定した値の平均値である。上記値Bは、養生硬化物の平面視形状において、幅、奥行きの長さをノギスで複数回(3回)測定した値の平均値である。
<Curing shrinkage during curing (curing shrinkage)>
After producing a cured cured product as described above from the geopolymer composition of each Example and Comparative Example, the curing shrinkage rate was calculated based on the following formula.
Curing shrinkage (%) = (B−A) / A × 100
The value A is an average value of values obtained by measuring the width and depth with a vernier caliper a plurality of times (three times) in a form having a square shape in plan view. The value B is an average value of values obtained by measuring the width and depth length several times (three times) with a caliper in the plan view shape of the cured cured product.

<乾燥処理後の硬化収縮率(乾燥収縮率)>
各実施例及び比較例の養生硬化物に、上記の通り、乾燥処理を施してジオポリマー硬化体を作製した後、下記式に基いて乾燥収縮率を算出した。
乾燥収縮率(%)=(C−B)/B×100
上記値Bは、養生硬化物の平面視形状において、幅、奥行きの長さをノギスで複数回(3回)測定した値の平均値である。上記値Cは、ジオポリマー硬化体の平面視形状において、幅、奥行きの長さをノギスで複数回(3回)測定した値の平均値である。
<Curing shrinkage after drying treatment (dry shrinkage)>
The cured cured products of each Example and Comparative Example were subjected to a drying treatment as described above to produce a cured geopolymer, and then the drying shrinkage was calculated based on the following formula.
Drying shrinkage (%) = (C−B) / B × 100
The value B is an average value of values obtained by measuring the width and depth length several times (three times) with a caliper in the plan view shape of the cured cured product. The above-mentioned value C is an average value of values obtained by measuring the width and depth with a vernier caliper a plurality of times (three times) in the plan view shape of the geopolymer cured body.

<総収縮率>
上記のように算出された、養生収縮率と、乾燥収縮率との和で得られた値を、総収縮率とした。
<Total shrinkage>
The value obtained as the sum of the curing shrinkage and the dry shrinkage calculated as described above was taken as the total shrinkage.

<吸水率>
各実施例及び比較例のジオポリマー硬化体を水浴内の水に24時間浸漬させ、その重量を測定した。このようにして測定された重量を吸水状態の重量とした。また、ジオポリマー硬化体を105℃にて24時間乾燥させ、その重量を測定した。このようにして測定された重量を乾燥状態の重量とした。吸水率は吸水状態の重量と乾燥状態の重量から算出した。
<Water absorption rate>
The geopolymer cured body of each Example and Comparative Example was immersed in water in a water bath for 24 hours, and its weight was measured. The weight thus measured was taken as the weight in the water absorption state. Moreover, the geopolymer hardened | cured material was dried at 105 degreeC for 24 hours, and the weight was measured. The weight thus measured was taken as the dry weight. The water absorption was calculated from the weight in the water absorption state and the weight in the dry state.

<含水率>
各実施例及び比較例のジオポリマー硬化体の初期重量を測定し、その後、ジオポリマー硬化体を105℃にて24時間乾燥させてから乾燥状態の重量を測定した。含水率は初期状態の重量と乾燥状態の重量から算出した。
<Moisture content>
The initial weight of the geopolymer cured body of each Example and Comparative Example was measured, and then the geopolymer cured body was dried at 105 ° C. for 24 hours, and then the dry weight was measured. The water content was calculated from the initial weight and the dry weight.

<絶乾比重>
各実施例及び比較例のジオポリマー硬化体を水浴内の水に24時間浸漬させてから、水中での重量と、吸水状態の重量とを測定した。その後、ジオポリマー硬化体を105℃にて24時間乾燥させてから乾燥状態の重量を測定した。絶乾比重は、乾燥状態の重量を、吸水状態の重量と水中での重量の差で割ることで算出した。水中での重量は、吊りはかりで測定した。
<Absolute specific gravity>
The geopolymer cured bodies of each Example and Comparative Example were immersed in water in a water bath for 24 hours, and then the weight in water and the weight in a water absorption state were measured. Thereafter, the cured geopolymer was dried at 105 ° C. for 24 hours, and then the weight of the dried state was measured. The absolute dry specific gravity was calculated by dividing the weight in the dry state by the difference between the weight in the water absorption state and the weight in water. The weight in water was measured with a hanging scale.

これらの結果を、後掲の表2に示す。   These results are shown in Table 2 below.

Figure 2017186186
Figure 2017186186

Claims (3)

珪酸アルカリ塩、前記珪酸アルカリ塩とでジオポリマーの生成を可能にする活性化成分、及びパルプ繊維を含有する、ジオポリマー組成物。   A geopolymer composition comprising an alkali silicate salt, an activating component capable of forming a geopolymer with the alkali silicate salt, and pulp fibers. 前記パルプ繊維を、0.5重量%以上2.0重量%未満の固形分重量割合で含有する、請求項1に記載のジオポリマー組成物。   The geopolymer composition according to claim 1, wherein the pulp fiber is contained at a solid content weight ratio of 0.5 wt% or more and less than 2.0 wt%. 請求項1又は2に記載のジオポリマー組成物の硬化物である、ジオポリマー硬化体。   A geopolymer cured product, which is a cured product of the geopolymer composition according to claim 1.
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