JP5410108B2 - Method for producing zeolite-containing cured body - Google Patents

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Description

本発明は、ゼオライト含有硬化体の製造方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、レンガ及びプレキャストコンクリートの代替品や建築材料としての使用に好適なゼオライト含有硬化体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a zeolite-containing cured body. More specifically, the present invention relates to a method for producing a zeolite-containing cured body suitable for use as a substitute for brick and precast concrete or as a building material.

コンクリート製品の代替品として利用可能なブロック状や柱状のゼオライト含有硬化体を製造する技術が各種提案されている。   Various techniques for producing block- and column-shaped zeolite-containing hardened bodies that can be used as substitutes for concrete products have been proposed.

例えば、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体をアルカリ処理後脱水し、加圧成形後に水熱処理を施すことによりゼオライトを含有する硬化体を製造する方法が提案されている(特許文献1)。具体的には、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、廃材である石炭灰、ロックウールまたは鉱滓スラグ等を使用し、この粉粒体を水酸化アルカリ水溶液に一定時間浸漬し(アルカリ処理)、アルカリ処理された粉粒体を脱水プレス処理して過剰な水酸化アルカリ水溶液を除去し、加圧形成した後にオートクレーブを用いて水熱処理(蒸気養生)を施すことにより、ブロック状や柱状のゼオライト含有硬化体を製造するものである。また、アルカリ処理の際に浸漬液として使用する水酸化アルカリ水溶液には、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウム等のカルシウム化合物が添加される。   For example, there has been proposed a method for producing a cured product containing zeolite by subjecting a granular material of an amorphous material containing silica and alumina to dehydration after alkali treatment and hydrothermal treatment after pressure molding (Patent Document). 1). Specifically, as a granular material of amorphous material containing silica and alumina, coal ash, rock wool or slag slag, etc., which is a waste material, is used, and this granular material is immersed in an aqueous alkali hydroxide solution for a certain period of time. (Alkaline treatment), dehydrated press treatment of the alkali-treated powder particles to remove excess alkali hydroxide aqueous solution, press forming and then hydrothermal treatment (steam curing) using an autoclave to form a block A columnar zeolite-containing cured body is produced. In addition, a calcium compound such as calcium hydroxide, calcium oxide, or calcium chloride is added to the aqueous alkali hydroxide solution used as the immersion liquid during the alkali treatment.

上記製造方法において、水酸化アルカリ水溶液へのカルシウム化合物の添加は、以下の目的で行われる。即ち、浸漬液として使用する水酸化アルカリ水溶液の濃度の増加や粉粒体の浸漬液への浸漬時間の増加に伴い、浸漬液の粘度が上昇してしまう。このことに起因して脱水プレス処理時に濾水抵抗が増加し、脱水プレス処理により十分に脱水できなくなる。十分な脱水を行わないと、加圧成形体に過剰の水が残存し、ゼオライト含有硬化体の空隙量が増加し、その結果としてゼオライト含有硬化体の強度が低下してしまう。そこで、上記製造方法においては、浸漬液の粘度上昇を抑えて、ゼオライト含有硬化体の強度を確保する目的で、カルシウム化合物が水酸化アルカリ水溶液に添加されている。   In the above production method, the calcium compound is added to the aqueous alkali hydroxide solution for the following purposes. That is, the viscosity of the immersion liquid increases with an increase in the concentration of the aqueous alkali hydroxide solution used as the immersion liquid and an increase in the immersion time of the granular material in the immersion liquid. Due to this, drainage resistance increases during the dehydrating press process, and the dehydrating press process cannot sufficiently dehydrate. If sufficient dehydration is not performed, excess water remains in the pressure-molded body, the amount of voids in the zeolite-containing cured body increases, and as a result, the strength of the zeolite-containing cured body decreases. Therefore, in the above production method, a calcium compound is added to the aqueous alkali hydroxide solution for the purpose of suppressing the increase in viscosity of the immersion liquid and ensuring the strength of the zeolite-containing cured body.

また、廃碍子の粉砕物をアルカリ処理後脱水し、加圧成形後に水熱処理を施すことによりゼオライト含有硬化体を製造する方法が提案されている(特許文献2)。具体的には、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、廃碍子という特定の廃材の粉砕物を用いることによって、アルカリ処理の際に浸漬液として使用する水酸化アルカリ水溶液にカルシウム化合物を添加せずとも、浸漬液の粘度上昇を抑えることができ、特許文献1に記載の製造方法のように、カルシウム化合物を添加することなく、ゼオライト含有硬化体の強度を確保することができるものである。   In addition, a method for producing a zeolite-containing cured body by subjecting a waste pulverized product to an alkali treatment and then dehydrating and subjecting it to hydrothermal treatment after pressure molding has been proposed (Patent Document 2). Specifically, as a granular material of amorphous material containing silica and alumina, by using a pulverized product of a specific waste material called waste insulator, calcium hydroxide is used as an aqueous solution for immersion in an alkaline treatment. Without adding a compound, the viscosity increase of the immersion liquid can be suppressed, and the strength of the zeolite-containing cured body can be ensured without adding a calcium compound as in the production method described in Patent Document 1. Is.

特開平9−124315JP-A-9-124315 特開2001−172015JP2001-172015

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の製造方法で得られるゼオライト含有硬化体の強度は、最も優れたものでも、圧縮強度が30〜35MPaで且つ曲げ強度が約6〜7MPaに留まる。したがって、特許文献1及び特許文献2に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法では、コンクリート製品の代替材料として上記よりも高強度のゼオライト含有硬化体が要求される場合に対応できないという問題があった。   However, even if the strength of the zeolite-containing cured product obtained by the production methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is the best, the compressive strength is 30 to 35 MPa and the bending strength is only about 6 to 7 MPa. Therefore, the method for producing a zeolite-containing cured body described in Patent Document 1 and Patent Document 2 has a problem that it cannot cope with a case where a zeolite-containing cured body having a higher strength than the above is required as an alternative material for a concrete product. .

また、特許文献1及び2に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法では、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体や廃碍子を水酸化アルカリ水溶液に浸漬してアルカリ処理を行うことから、大量の水酸化アルカリ水溶液を必要とし、製造コストが嵩む問題があった。さらに、脱水プレス処理により過剰な水酸化アルカリ水溶液を除去していることから、製造初期に投入した水酸化アルカリ水溶液の全量を有効利用することができず、無駄が多いという問題もあった。また、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体や廃碍子を水酸化アルカリ水溶液で浸漬処理したものに対し、脱水プレスと加圧成型を行う程度では、成型体自体の強度が十分なものとは言えず、水熱処理を施すとひび割れ等が発生してゼオライト含有硬化体に欠陥を含むことが懸念されていた。   Moreover, in the manufacturing method of the zeolite containing hardened | cured material of patent document 1 and 2, since the granular material and waste insulator of the amorphous material containing a silica and an alumina are immersed in aqueous alkali hydroxide solution, an alkali treatment is performed. There is a problem that a large amount of an aqueous alkali hydroxide solution is required and the production cost increases. Furthermore, since the excess alkali hydroxide aqueous solution is removed by the dehydration press treatment, the entire amount of the alkali hydroxide aqueous solution charged at the initial stage of production cannot be used effectively, and there is a problem in that it is wasteful. Moreover, the strength of the molded body itself is sufficient to the extent that the dehydration press and pressure molding are performed on the amorphous material containing silica and alumina and the waste insulators immersed in an alkali hydroxide aqueous solution. However, it was feared that when the hydrothermal treatment was applied, cracks and the like were generated, and the zeolite-containing cured product contained defects.

さらに、特許文献1に記載の製造方法では、ゼオライト含有硬化体の強度を確保する上で、カルシウム化合物の添加が必要であり、製造コストがさらに嵩んでしまうという問題があった。   Furthermore, in the manufacturing method described in Patent Document 1, it is necessary to add a calcium compound in order to secure the strength of the zeolite-containing cured body, and there is a problem that the manufacturing cost is further increased.

また、特許文献2に記載の製造方法では、カルシウム化合物の添加を必要としないことから製造コストの低減を図ることはできるものの、原料として使用できる粉粒体が廃碍子の粉砕物という特定のものに限定されてしまい、火力発電所から多量に排出されるフライアッシュのように、産業副産物の利用促進ならびに処分地の制約等の観点から、有効利用の割合を積極的に増やすことが望まれている廃棄物を使用することができないという問題があった。   In addition, the manufacturing method described in Patent Document 2 does not require the addition of a calcium compound, so that the manufacturing cost can be reduced. From the viewpoint of promoting the use of industrial by-products and restricting the disposal site, such as fly ash discharged in large quantities from thermal power plants, it is desirable to actively increase the proportion of effective use. There was a problem that the waste that cannot be used.

そこで、本発明は、従来の製造方法で製造されるゼオライト含有硬化体よりも高強度のゼオライト含有硬化体を製造することを可能とする方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the method which makes it possible to manufacture a zeolite containing hardened | cured material higher intensity | strength than the zeolite containing hardened | cured material manufactured with the conventional manufacturing method.

また、本発明は、従来の製造方法よりも製造コストを抑えることを可能とするゼオライト含有硬化体の製造方法を提供することを目的とする。   Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the zeolite containing hardening body which makes it possible to hold down manufacturing cost rather than the conventional manufacturing method.

さらに、本発明は、従来の製造方法よりも製造コストを抑えながらも、有効利用の割合を積極的に増やすことが望まれている廃棄物であるフライアッシュを原料とすることを可能とするゼオライト含有硬化体の製造方法を提供することを目的とする。   Furthermore, the present invention provides a zeolite that can use fly ash as a raw material, which is a waste for which it is desired to actively increase the proportion of effective use, while suppressing the production cost as compared with the conventional production method. It aims at providing the manufacturing method of a containing hardening body.

かかる課題を解決するため、本願発明者等は鋭意研究し、従来のゼオライト含有硬化体の製造方法とは全く異なる新規な製造方法を開発した。即ち、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料と水酸化アルカリと水とを混練し、これらを混練材料として一体化させ、この混練材料に対し0.02MPa〜0.3MPaの物理的な拘束圧力を付与しながら蒸気養生を施すという新たなゼオライト含有硬化体の製造方法を開発した。しかも、この新規な製造方法によりゼオライト含有硬化体を製造した場合、圧縮強度が87.0MPaで且つ曲げ強度が11.2MPaという、従来の製造方法により製造されるゼオライト含有硬化体の強度と比較して飛躍的に高い強度を有するゼオライト含有硬化体を製造し得ることを知見し、本願発明に至った。 In order to solve such a problem, the inventors of the present application have intensively studied and developed a novel manufacturing method that is completely different from the conventional manufacturing method of zeolite-containing cured bodies. That is, an amorphous material containing silica and alumina, an alkali hydroxide and water are kneaded and integrated as a kneaded material, and a physical restraining pressure of 0.02 MPa to 0.3 MPa is applied to the kneaded material. A new method for producing a zeolite-containing hardened body has been developed, in which steam curing is applied while being applied. Moreover, when a zeolite-containing cured body is produced by this novel production method, the compression strength is 87.0 MPa and the bending strength is 11.2 MPa, compared with the strength of the zeolite-containing cured body produced by the conventional production method. Thus, the inventors have found that a zeolite-containing cured body having a remarkably high strength can be produced, leading to the present invention.

かかる知見に基づく、本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法は、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練してなる混練材料に対し、0.02MPa〜0.3MPaの物理的な拘束圧力を付与しながら蒸気養生を施すようにしている。 Based on such knowledge, the method for producing a zeolite-containing cured product of the present invention is as follows: 0.02 MPa for a kneaded material obtained by kneading an amorphous material powder containing silica and alumina, an alkali hydroxide, and water. Steam curing is applied while applying a physical restraint pressure of ˜0.3 MPa.

粉粒体を構成しているシリカ及びアルミナを含む非晶質材料が水酸化アルカリと接触すると、非晶質相が浸食される。この浸食反応を水の存在下で高温で生じさせると、非晶質相からシリコンやアルミニウム等のイオンの溶出が促進され、溶出されたイオンが再配列する過程で規則性を有するようになり、ゼオライト系鉱物が生成される。シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練してなる混練材料に対し、蒸気養生を施すのと同時に0.02MPa〜0.3MPaの物理的な拘束圧力を付与することにより、この物理的な拘束圧力が、ゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させるように作用し、ゼオライト含有硬化体の強度が高められる。 When the amorphous material containing silica and alumina constituting the granular material comes into contact with the alkali hydroxide, the amorphous phase is eroded. When this erosion reaction is caused at a high temperature in the presence of water, elution of ions such as silicon and aluminum from the amorphous phase is promoted, and there is regularity in the process of rearranging the eluted ions. Zeolite minerals are produced. Physical restraint pressure of 0.02 MPa to 0.3 MPa at the same time when steam curing is applied to a kneaded material obtained by kneading an amorphous material granular material containing silica and alumina, alkali hydroxide and water By applying this, the physical restraint pressure acts to reduce the distance between crystals in the process of producing the zeolitic mineral, and the strength of the zeolite-containing hardened body is increased.

ここで、混練材料には、補強繊維がさらに混練されていることが好ましい。補強繊維がさらに混練されることによって、ゼオライト含有硬化体の圧縮強度と曲げ強度の双方を高めることができ、特に、曲げ強度を顕著に高めることができる。   Here, the kneading material is preferably further kneaded with reinforcing fibers. By further kneading the reinforcing fibers, both the compressive strength and the bending strength of the zeolite-containing cured body can be increased, and in particular, the bending strength can be significantly increased.

また、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、フライアッシュを用いることが好ましい。フライアッシュの粒子は、1〜200μmの粒度分布を有していることから、フライアッシュの粒子間において多くの接着点を確保することができる。したがって、ゼオライト含有硬化体の強度を確実に高めることができる。   Moreover, it is preferable to use fly ash as the granular material of the amorphous material containing silica and alumina. Since the fly ash particles have a particle size distribution of 1 to 200 μm, many adhesion points can be secured between the fly ash particles. Therefore, the strength of the zeolite-containing cured body can be reliably increased.

請求項1に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、蒸気養生を施す際に同時に付与する物理的な拘束圧力が、ゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させるように作用するので、ゼオライト含有硬化体の強度を高めることができる。   According to the method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 1, the physical constraining pressure simultaneously applied during steam curing acts so as to reduce the distance between crystals in the process of producing a zeolite-based mineral. As a result, the strength of the zeolite-containing cured body can be increased.

しかも、請求項1に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練してなる混練材料に対し、物理的な拘束圧力を付与しながら蒸気養生を施すようにしているので、従来のゼオライト含有硬化体の製造方法のように、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体を浸漬するために水酸化アルカリ水溶液を大量に使用する必要がなく、脱水プレス処理を行う必要もない。また、浸漬液の粘度上昇を抑えるためにカルシウム化合物の添加を行う必要もない。したがって、従来のゼオライト含有硬化体の製造方法と比較して製造コストを大幅に低減することが可能となる。   Moreover, according to the method for producing a zeolite-containing cured product according to claim 1, physical properties of a kneaded material obtained by kneading an amorphous material powder containing silica and alumina, an alkali hydroxide, and water are obtained. Since steam curing is performed while applying a certain restraining pressure, water is used to immerse the amorphous granular material containing silica and alumina as in the conventional method for producing a cured product containing zeolite. There is no need to use a large amount of an alkali oxide aqueous solution, and there is no need to perform a dehydration press treatment. Further, it is not necessary to add a calcium compound in order to suppress an increase in the viscosity of the immersion liquid. Therefore, it is possible to greatly reduce the manufacturing cost as compared with the conventional method for producing a zeolite-containing cured body.

また、請求項2に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、混練材料に補強繊維がさらに混練されているので、ゼオライト含有硬化体の圧縮強度と曲げ強度の双方を高めることができ、特に、曲げ強度を顕著に高めることが可能となる。   Further, according to the method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 2, since the reinforcing fibers are further kneaded in the kneaded material, it is possible to increase both the compressive strength and the bending strength of the zeolite-containing cured body, In particular, the bending strength can be significantly increased.

請求項3に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、フライアッシュを用いるようにしているので、フライアッシュの粒子間において多くの接着点を確保することができ、ゼオライト含有硬化体の強度を確実に高めることができる。また、フライアッシュを原料として使用することができるので、火力発電所から多量に排出されるフライアッシュの利用促進を図ることが可能となる。したがって、フライアッシュに対する産業上の利用促進の要請に寄与することが可能となる。   According to the method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 3, since fly ash is used as the powder of amorphous material containing silica and alumina, a large amount of particles between fly ash particles is used. An adhesion point can be secured and the strength of the zeolite-containing cured body can be reliably increased. Moreover, since fly ash can be used as a raw material, it becomes possible to promote the use of fly ash discharged in large quantities from a thermal power plant. Therefore, it becomes possible to contribute to the demand for industrial use promotion of fly ash.

本実施形態における物理的な拘束圧力を付与する装置を示す図である。It is a figure which shows the apparatus which provides the physical restraint pressure in this embodiment. 養生温度がゼオライト含有硬化体の細孔径分布に及ぼす影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which curing temperature has on the pore size distribution of a zeolite containing hardening body. 水酸化アルカリの種類が細孔径分布に及ぼす影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the kind of alkali hydroxide has on pore diameter distribution. 水酸化カリウムの配合量の違いが細孔径分布に及ぼす影響を示す図である。It is a figure which shows the influence which the difference in the compounding quantity of potassium hydroxide has on pore diameter distribution. アルカリを水酸化ナトリウムとした場合のXRDによる鉱物種同定結果を示す図である。It is a figure which shows the mineral species identification result by XRD when an alkali is sodium hydroxide. アルカリを水酸化カリウムとした場合のXRDによる鉱物種同定結果を示す図である。It is a figure which shows the mineral species identification result by XRD at the time of using alkali as potassium hydroxide. 図5の横軸を2θ=60°まで広げた図である。FIG. 6 is a diagram in which the horizontal axis of FIG. 5 is expanded to 2θ = 60 °. 養生温度条件によるXRD分析結果の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference in the XRD analysis result by curing temperature conditions. 水酸化ナトリウムを用いて製造したゼオライト含有硬化体の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the zeolite containing hardening object manufactured using sodium hydroxide. 図9の領域1の拡大写真である。It is an enlarged photograph of the area | region 1 of FIG. 図9の領域2の拡大写真である。It is an enlarged photograph of the area | region 2 of FIG. 図9の領域3の拡大写真である。It is an enlarged photograph of the area | region 3 of FIG. 水酸化カリウムを用いて製造したゼオライト含有硬化体の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the zeolite containing hardening body manufactured using potassium hydroxide. 図13の領域4の拡大写真である。It is an enlarged photograph of the area | region 4 of FIG. 図13の領域5の拡大写真である。It is an enlarged photograph of the area | region 5 of FIG. 図13とは別の領域を撮影した電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph which image | photographed the area | region different from FIG.

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法は、シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練してなる混練材料に対し、物理的な拘束圧力を付与しながら蒸気養生を施すようにしている。   The method for producing a zeolite-containing cured product of the present invention applies a physical restraining pressure to a kneaded material obtained by kneading an amorphous material granular material containing silica and alumina, an alkali hydroxide and water. However, steam curing is applied.

本発明で使用するシリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体(以下、単に粉粒体と呼ぶこともある)としては、例えば石炭火力発電所から発生するクリンカーアッシュ、シンダアッシュ、フライアッシュ等の石炭灰を用いることができる。また、ロックウール、製鉄所から発生する高炉スラグや転炉スラグ等の鉱滓スラグ、廃碍子等を粉粒体に加工したものを用いることができる。但し、本発明で使用するシリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体は、これらに限定されるものではなく、シリカ及びアルミナを含み且つ実質的に非晶質である材料の粉粒体であれば用いることができる。即ち、ゼオライト含有硬化体の製造を阻害しない範囲での結晶の含有も許容される。   As the granular material of amorphous material containing silica and alumina used in the present invention (hereinafter also referred to simply as granular material), for example, clinker ash, cinder ash, fly ash generated from a coal-fired power plant Coal ash such as can be used. In addition, rock wool, blast furnace slag generated from steelworks, ore slag such as converter slag, and waste iron or the like processed into powder can be used. However, the granular material of the amorphous material containing silica and alumina used in the present invention is not limited to these, and the granular material of the material containing silica and alumina and being substantially amorphous. Can be used. That is, the inclusion of crystals in a range that does not hinder the production of the zeolite-containing cured product is also allowed.

ここで、本発明で使用するシリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、フライアッシュの使用が特に好ましい。フライアッシュは、1〜200μmの粒度分布を有していることから、フライアッシュの粉粒体間において多くの接着点を確保することができる。したがって、ゼオライト含有硬化体の強度を高めやすい。尚、フライアッシュ以外の石炭灰、ロックウール、鉱滓スラグ、廃碍子等を、1〜200μmの粒度分布を有する粉粒体に加工することで、フライアッシュを用いた場合と同程度の強度を有するゼオライト含有硬化体を得られるものと推定される。   Here, it is particularly preferable to use fly ash as the amorphous material containing silica and alumina used in the present invention. Since fly ash has a particle size distribution of 1 to 200 μm, many adhesion points can be secured between the fly ash particles. Therefore, it is easy to increase the strength of the zeolite-containing cured body. In addition, by processing coal ash other than fly ash, rock wool, slag slag, waste slag, etc. into a granular material having a particle size distribution of 1 to 200 μm, it has the same strength as when fly ash is used. It is estimated that a zeolite-containing cured product can be obtained.

次に、本発明に使用する水酸化アルカリとしては、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが挙げられる。   Next, examples of the alkali hydroxide used in the present invention include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

水酸化アルカリとして水酸化ナトリウムを使用した場合には、方沸石(Analcime-C)、グメリン沸石(Gmelinite-Na)を含有するゼオライト含有硬化体を製造することができる。また、水酸化アルカリとして水酸化カリウムを使用した場合には、ペルリアライト(Perlialite)を含有するゼオライト含有硬化体を製造することができる。   When sodium hydroxide is used as the alkali hydroxide, a zeolite-containing cured product containing calcite (Analcime-C) and gmelinite-Na can be produced. Further, when potassium hydroxide is used as the alkali hydroxide, a zeolite-containing cured product containing perlialite can be produced.

ここで、ゼオライト含有硬化体のゼオライト含有量と圧縮強度の双方を高めたい場合には、水酸化カリウムの使用が好適である。水酸化カリウムを使用することによるゼオライト含有硬化体の圧縮強度の増強効果は、ゼオライト含有硬化体に含有されるゼオライト系鉱物がペルリアライト(Perlialite)であることと、ゼオライト含有硬化体の細孔径が水酸化ナトリウムを使用して得られるゼオライト含有硬化体の細孔径よりも小さいこととに起因しているものと推定される。   Here, when it is desired to increase both the zeolite content and the compressive strength of the zeolite-containing cured product, it is preferable to use potassium hydroxide. The effect of enhancing the compressive strength of the hardened material containing zeolite by using potassium hydroxide is that the zeolite mineral contained in the hardened material containing zeolite is Perlialite and the pore size of the hardened material containing zeolite Is estimated to be due to being smaller than the pore diameter of the zeolite-containing cured product obtained using sodium hydroxide.

本発明において、混練材料は、粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して得られる。粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練することで、水酸化アルカリと水とを混練材料に均一に分散させることができる。したがって、混練材料内でゼオライト生成反応を均一に生じさせて、均質なゼオライト含有硬化体を製造することができる。ここで、水酸化アルカリは予め水に溶解させて水酸化アルカリ水溶液とし、水酸化アルカリ水溶液と粉粒体とを混練して混練材料を得ることが好適である。水酸化アルカリを水に溶解してから粉粒体と混練することによって、水酸化アルカリと水とを混練材料に均一に分散させ易くなり、混練時間を短縮することができる。   In the present invention, the kneaded material is obtained by kneading powder, alkali hydroxide and water. By kneading the powder, alkali hydroxide and water, the alkali hydroxide and water can be uniformly dispersed in the kneaded material. Accordingly, a homogeneous zeolite-containing cured product can be produced by causing a zeolite formation reaction uniformly in the kneaded material. Here, it is preferable that the alkali hydroxide is previously dissolved in water to obtain an alkali hydroxide aqueous solution, and the aqueous alkali hydroxide solution and the powder are kneaded to obtain a kneaded material. When the alkali hydroxide is dissolved in water and then kneaded with the granular material, the alkali hydroxide and water can be easily dispersed uniformly in the kneaded material, and the kneading time can be shortened.

ここで、粉粒体に対する水の混合量については、混練材料を一塊とでき且つ混練材料が流動性を有することのない粘度となる量とすればよい。例えば、粉粒体1000gに対して200g〜300gとすることが好適であり、250g程度とすることがより好適である。水の混合量が少なすぎると、粉粒体を混練して一塊とすることができなくなる。また、多すぎると、ゼオライト含有硬化体の空隙の発生量が多くなって、ゼオライト含有硬化体の強度を確保できなくなる。   Here, the mixing amount of water with respect to the granular material may be set so that the kneaded material can be made into one lump and the kneaded material has a viscosity with no fluidity. For example, it is preferable to set it as 200g-300g with respect to 1000g of granular materials, and it is more preferable to set it as about 250g. If the amount of water mixed is too small, it will not be possible to knead the powder particles into one lump. On the other hand, when the amount is too large, the amount of voids generated in the zeolite-containing cured body increases, and the strength of the zeolite-containing cured body cannot be secured.

尚、本明細書における「ゼオライト含有硬化体の強度の確保」とは、ゼオライト含有硬化体コンクリート部材の代替材料として使用する場合や建築材料として要求される強度を確保することを意味している。例えば、本願発明によれば、圧縮強度が15MPa(15N/mm)以上で且つ曲げ強度が4MPa(4N/mm)以上のゼオライト含有硬化体を得ることができる。 In the present specification, “ensuring the strength of the zeolite-containing hardened body” means securing the strength required as an alternative material for the zeolite-containing hardened concrete member or as a building material. For example, according to the present invention, a zeolite-containing cured body having a compressive strength of 15 MPa (15 N / mm 2 ) or more and a bending strength of 4 MPa (4 N / mm 2 ) or more can be obtained.

また、粉粒体に対する水酸化アルカリの混合量については、ゼオライト系鉱物の生成量を高めるためには多ければ多いほどよい。例えば、水酸化アルカリとして水酸化ナトリウムを使用した場合には、粉粒体1000gに対して110g以上混合とすることが好適であり、125g以上混合することがより好適であり、粉粒体に混合される水に溶解する限界量の水酸化ナトリウムを混合することが最も好適である。この場合には、ゼオライト系鉱物の生成量を増大させやすい。また、水酸化アルカリとして水酸化カリウムを使用した場合には、粉粒体1000gに対して88g以上とすることが好適であり、176g以上混合することがより好適であり、混練材料に混合される水に溶解する限界量の水酸化カリウムを混合することがさらに好適である。この場合には、ゼオライト系鉱物の生成量の増大と、ゼオライト含有硬化体の強度の確保の両立が図りやすい。   The amount of alkali hydroxide mixed with the granular material is preferably as much as possible in order to increase the amount of zeolite mineral produced. For example, when sodium hydroxide is used as the alkali hydroxide, it is preferable to mix 110 g or more with respect to 1000 g of the powder, more preferably 125 g or more, and mix with the powder. Most preferably, a limiting amount of sodium hydroxide that is soluble in the water is mixed. In this case, it is easy to increase the amount of zeolitic mineral produced. Further, when potassium hydroxide is used as the alkali hydroxide, it is preferably 88 g or more, more preferably 176 g or more with respect to 1000 g of the granular material, and it is mixed with the kneaded material. More preferably, a limiting amount of potassium hydroxide that dissolves in water is mixed. In this case, it is easy to achieve both an increase in the amount of zeolitic mineral produced and a sufficient strength of the zeolite-containing cured body.

粉粒体は、水酸化アルカリ及び水と共に混練され、混練材料が得られる。ここで、粉粒体に対する水の混合量についての上記の好適な範囲、即ち、粉粒体1000gに対して水を200〜300g混合する場合には、粉粒体に対する水の量が少ないことから、混練の際には撹拌力の強い強制練り型ミキサーを用いて混練することが好ましい。例えば、AICOH社製MTシリーズを使用することができるが、これに限定されるものではない。この混練工程により、所謂固練りスラリ状の混練材料が得られる。   The granular material is kneaded with an alkali hydroxide and water to obtain a kneaded material. Here, in the case of mixing 200 to 300 g of water with respect to the above-mentioned preferable range of the amount of water mixed with the granular material, that is, 1000 g of the granular material, the amount of water with respect to the granular material is small. In kneading, it is preferable to knead using a forced kneading mixer with strong stirring power. For example, the MT series manufactured by AICOH can be used, but is not limited thereto. By this kneading step, a so-called kneaded slurry kneaded material is obtained.

ここで、混練材料には、補強繊維がさらに混練されていることが好ましい。この場合には、ゼオライト含有硬化体の圧縮強度と曲げ強度の双方と高めることができ、特に、曲げ強度を顕著に向上させる効果がある。補強繊維としては、鋼繊維やポリプロピレン製繊維等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、粉粒体に対する補強繊維の混合量は、ゼオライト含有硬化体の製造を阻害しない範囲内であれば特に限定されないが、例えば粉粒体1000gに対して補強繊維30gを混合すれば、ゼオライト含有硬化体の強度を高める効果が十分に発揮される。   Here, the kneading material is preferably further kneaded with reinforcing fibers. In this case, both the compressive strength and bending strength of the zeolite-containing cured body can be increased, and in particular, there is an effect of remarkably improving the bending strength. As the reinforcing fiber, steel fiber, polypropylene fiber, or the like can be used, but is not limited thereto. Further, the amount of the reinforcing fiber mixed with the granular material is not particularly limited as long as it does not impede the production of the zeolite-containing cured body. For example, if 30 g of the reinforcing fiber is mixed with 1000 g of the granular material, The effect of increasing the strength of the cured body is sufficiently exhibited.

次に、混練材料に物理的な拘束圧力を付与しながら蒸気養生を施す。   Next, steam curing is performed while applying a physical restraining pressure to the kneaded material.

本発明における物理的な拘束圧力とは、100℃以上の養生温度で蒸気養生を行う際の飽和蒸気圧由来の圧力や、100℃未満の養生温度で蒸気養生を行う際に導入される蒸気由来の圧力とは別に、混練材料に付与される圧力を意味している。   The physical restraint pressure in the present invention refers to a pressure derived from saturated steam pressure when performing steam curing at a curing temperature of 100 ° C. or higher, or from steam introduced when performing steam curing at a curing temperature of less than 100 ° C. In addition to the above pressure, it means the pressure applied to the kneaded material.

本発明における物理的な拘束圧力は、例えば図1に示す拘束圧力付与装置1により付与することができる。この装置は、大まかには、混練材料6を収容する型枠2と、型枠2の開口部に蓋をする上蓋5と、混練材料6と上蓋5との間に収納される中蓋3から構成される。尚、混練材料6は、型枠2に収容して中蓋3をした後に脱泡及び締固め処理する。   The physical restraint pressure in the present invention can be applied by, for example, the restraint pressure applying device 1 shown in FIG. This apparatus is roughly divided into a mold 2 that contains the kneaded material 6, an upper lid 5 that covers the opening of the mold 2, and an inner lid 3 that is accommodated between the kneaded material 6 and the upper lid 5. Composed. The kneaded material 6 is defoamed and compacted after it is accommodated in the mold 2 and the inner lid 3 is closed.

型枠2と中蓋3と上蓋5の材質は、例えばステンレス鋼であるが、耐熱性を有し、耐アルカリ性を有し、且つ熱伝導性の高い材質であればこれに限定されるものではない。   The material of the mold 2, the inner lid 3 and the upper lid 5 is, for example, stainless steel. However, the material is not limited to this as long as the material has heat resistance, alkali resistance, and high thermal conductivity. Absent.

物理的な拘束圧力の制御は例えば以下のようにして行う。即ち、中蓋3にはばね4が備えられており、ばね4の無負荷時の位置(ばね4に力が与えられていない状態における位置)は、中蓋3の高さよりも高くしておく。そして、上蓋5を型枠2に固定したときに、上蓋5によってばね4を収縮できるようにしておく。このように構成することで、ばね4自体のばね定数と、中蓋3の底面積(混練材料と中蓋3の接地面の面積)と、ばね4の無負荷時の位置からのずれにより、混練材料6に付与される物理的な拘束圧力を制御できる。   The physical restraint pressure is controlled as follows, for example. That is, the inner lid 3 is provided with a spring 4, and the unloaded position of the spring 4 (position in a state where no force is applied to the spring 4) is set higher than the height of the inner lid 3. . Then, when the upper lid 5 is fixed to the mold 2, the spring 4 can be contracted by the upper lid 5. By configuring in this manner, the spring constant of the spring 4 itself, the bottom area of the inner lid 3 (the area of the kneaded material and the grounding surface of the inner lid 3), and the deviation of the spring 4 from the unloaded position, The physical restraining pressure applied to the kneaded material 6 can be controlled.

また、ばね4の無負荷時の位置からのずれは、上記の方法以外の方法によっても制御することが可能であり、上記の方法により物理的な拘束圧力を付与することには限定されない。例えば、本実施形態では、中蓋3の底面にばね4を固定し、中蓋3の上面を開口面としてこの開口面からばね4を突出させた状態としているが、中蓋3の上面を開口面とせず、上面にばね4を固定するようにしてもよい。この場合には、本実施形態の場合よりもばね4を収縮させることができるので、ばね4の無負荷時の位置からのずれを本実施形態の場合よりも大きくすることができ、より強い物理的拘束圧力を付与することができる。つまり、同じばね定数のばねを使用する場合には、ばね4の無負荷時の位置からのずれを大きくすることで物理的な拘束圧力を高めることができ、逆に、ばね4の無負荷時の位置からのずれを小さくすることで物理的な拘束圧力を小さくすることができる。   Further, the deviation of the spring 4 from the unloaded position can be controlled by a method other than the above method, and is not limited to applying a physical restraining pressure by the above method. For example, in this embodiment, the spring 4 is fixed to the bottom surface of the inner lid 3, and the upper surface of the inner lid 3 is used as an opening surface, and the spring 4 is projected from the opening surface. The spring 4 may be fixed to the upper surface instead of the surface. In this case, since the spring 4 can be contracted compared to the case of the present embodiment, the displacement of the spring 4 from the unloaded position can be made larger than in the case of the present embodiment, and the stronger physical A constraining pressure can be applied. That is, when springs having the same spring constant are used, the physical restraint pressure can be increased by increasing the displacement of the spring 4 from the unloaded position, and conversely, when the spring 4 is unloaded. By reducing the deviation from the position, the physical restraining pressure can be reduced.

また、上記のようなばねを使った物理的拘束圧力の付与方法には限定されない。例えば、容器に混練材料を収容し、混練材料を蓋で押しつけた状態でこの蓋を容器に固定することによって物理的拘束圧力を付与するようにしてもよい。尚、上蓋5を型枠2に固定する方法は、例えばねじ締めであるが、この方法に限定されるものではなく、バンド式の固定具を利用して上蓋5を型枠2で固定するようにしてもよい。   Moreover, it is not limited to the application method of the physical restraint pressure using the above springs. For example, the kneading material may be accommodated in a container, and a physical restraining pressure may be applied by fixing the kneading material to the container in a state where the kneading material is pressed with the lid. The method of fixing the upper lid 5 to the mold 2 is, for example, screw tightening. However, the method is not limited to this method, and the upper lid 5 is fixed to the mold 2 using a band-type fixture. It may be.

また、型枠2の形状は、図1に示す直方体の形状に限定されるものではなく、物理的な拘束圧力を混練材料に均一に付与できるものであればよい。例えば、円柱形状等としてもよい。   Further, the shape of the mold 2 is not limited to the shape of the rectangular parallelepiped shown in FIG. 1, and any shape that can uniformly apply a physical restraining pressure to the kneaded material may be used. For example, it may be a cylindrical shape.

物理的な拘束圧力の値については、0.02〜0.3MPaとすることが好適である。物理的な拘束圧力が小さすぎると、ゼオライト系鉱物の生成過程で結晶間の距離を縮小させる作用が小さくなりすぎて、ゼオライト含有硬化体の強度を確保できなくなる場合がある For values of physical restraint pressure , 0 . The pressure is preferably set to 02 to 0.3 MPa. If the physical restraint pressure is too small, the action of reducing the distance between crystals in the process of producing the zeolite mineral becomes too small, and the strength of the zeolite-containing hardened body may not be ensured .

本発明における蒸気養生は、ゼオライト系鉱物の生成を促進させ得る熱量を混練材料に付与することができ、且つ図1に示す拘束圧力付与装置1が加熱されたときに混練材料に含まれる水が装置1の外へ放出されるのを防いで、混練材料中の水分を維持し、ゼオライト系鉱物の生成反応を促進可能な条件で行われるものであり、水蒸気オートクレーブ装置にて養生温度100℃以上の飽和蒸気圧下あるいは飽和蒸気圧よりも小さい蒸気圧で行う養生処理と、蒸気養生槽にて100℃未満の温度で水蒸気を導入しながら行う養生処理の双方が包含される。例えば、水蒸気オートクレーブ装置にて、圧力0.6〜2.3MPa程度の飽和蒸気下で、養生温度を160℃〜220℃とし、養生時間を6〜24時間とすることが好適である。または、蒸気養生槽を用い、50℃で12日間または80℃で3日間の蒸気養生を施すことにより、ゼオライト系鉱物の生成量は少なくなるものの、ゼオライト含有硬化体の強度の確保が可能であることが確認されたことから、50℃で12日間または80℃で3日間の蒸気養生と同等の熱量を混練材料に付与しうる条件の蒸気養生を施すようにしてもよい。   Steam curing in the present invention can impart a heat quantity that can promote the production of zeolitic minerals to the kneaded material, and water contained in the kneaded material when the restraint pressure applying device 1 shown in FIG. 1 is heated. It is carried out under conditions that prevent release to the outside of the apparatus 1, maintain moisture in the kneaded material, and promote the formation reaction of the zeolitic mineral, with a curing temperature of 100 ° C. or higher in a steam autoclave apparatus This includes both curing treatment performed at a saturated vapor pressure of less than or equal to the saturated vapor pressure and curing treatment performed while introducing steam at a temperature of less than 100 ° C. in a steam curing tank. For example, it is preferable that the curing temperature is 160 ° C. to 220 ° C. and the curing time is 6 to 24 hours under saturated steam at a pressure of about 0.6 to 2.3 MPa in a steam autoclave apparatus. Alternatively, by using a steam curing tank and steam curing for 12 days at 50 ° C. or for 3 days at 80 ° C., the amount of zeolite-based mineral produced is reduced, but the strength of the zeolite-containing hardened body can be secured. Therefore, steam curing may be performed under such conditions that a heat amount equivalent to steam curing for 12 days at 50 ° C. or 3 days at 80 ° C. can be applied to the kneaded material.

尚、蒸気養生槽を用い、50℃で12日間または80℃で3日間の蒸気養生を施した場合には、ゼオライト含有硬化体にメルリーノ沸石(Merlinoite)及び灰十字沸石(Phillipsite)を含有させることが可能である。   When using a steam curing tank and steam curing for 12 days at 50 ° C or 3 days at 80 ° C, the zeolite-containing hardened body should contain Merlinoite and Philipsite. Is possible.

ここで、図1に示す拘束圧力付与装置1によって、混練材料6の完全密封状態での収容が達成可能な場合、即ち、拘束圧力付与装置1に収容された混練材料6に含まれる水が、装置1の加熱時に外に漏れ出ることの無い場合には、水蒸気を導入することなく装置1を単に加熱するだけでゼオライト含有硬化体が得られることが本発明者等の実験により確認されている。したがって、例えば乾燥炉等により加熱するだけでゼオライト含有硬化体が得られることになる。しかしながら、ゼオライト含有硬化体は、ある程度の大きさを有するものが要求されることが多いことから、このニーズに応えるべく、拘束圧力付与装置1の大型化が必要になることが多い。また、ゼオライト含有硬化体を工業的に大量生産する上では、型枠にかかるコストを抑制する観点から、同じ拘束圧力付与装置1を何度も使い回す必要が生じることが多い。このような状況下で、拘束圧力付与装置1として完全密封状態のものを要求することは、拘束圧力付与装置1に要求される寸法精度を高めて型枠にかかるコストを上昇させるだけでなく、製造された硬化体が不良品となる虞が生じやすくなる。即ち、混練材料の加熱中に装置1の完全密封状態が維持できなくなった場合には、混練材料に含まれる水が装置1の外に放出されて、混練材料中での水熱反応が阻害されてしまい、ゼオライト含有硬化体が製造できなくなる場合がある。しかしながら、本発明のように蒸気養生を施す場合には、装置1が若干の隙間を有する略密封状態であっても、この隙間に蒸気が入り込んで、混練材料に含まれる水(混練材料に混練されている水)の放出を抑制することができる。また、隙間に蒸気が入り込むことにより、混練材料中に蒸気が供給される効果も期待できる。したがって、略密封状態であったとしても、蒸気養生を行う場合には、混練材料中におけるゼオライト生成反応の促進が阻害されることはなく、強度特性の優れたゼオライト含有硬化体を製造することが可能である。しかも、粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して得られた直後の混練材料は、過剰な水分に対して脆弱であることから、これをそのまま蒸気養生に供したとしてもその形状を維持することができない。しかしながら、混練材料を拘束圧力付与装置1に略密閉状態で収容すれば、蒸気養生における過剰な水分によってその形状が破壊されることがない。したがって、混練材料を拘束圧力付与装置1に略密封状態あるいは完全密封状態で収容して物理的拘束圧力を付与することは、粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練して得られた直後の混練材料を蒸気養生に供することを可能として、ゼオライト含有硬化体を短期間で製造可能とする付加的な利点も生み出す。尚、ここでいう略密封状態における隙間とは、混練材料に過剰の水分が供給されてその形状が破壊されない程度の隙間、具体的には、混練材料を収容する容器とその容器の蓋の周囲との間の数ミリの隙間、または混練材料を収容する容器とその容器の蓋の隅部(例えば容器が直方体の場合には蓋の四隅)との間の数ミリの隙間を意味している。   Here, when the containment of the kneaded material 6 in a completely sealed state can be achieved by the restraining pressure applying device 1 shown in FIG. 1, that is, the water contained in the kneading material 6 accommodated in the restraining pressure applying device 1 is In the case where the apparatus 1 does not leak outside during the heating of the apparatus 1, it has been confirmed by experiments by the present inventors that a zeolite-containing cured body can be obtained simply by heating the apparatus 1 without introducing water vapor. . Therefore, for example, a zeolite-containing cured body can be obtained simply by heating in a drying furnace or the like. However, since the zeolite-containing cured body is often required to have a certain size, it is often necessary to increase the size of the restraint pressure applying device 1 in order to meet this need. Moreover, when mass-producing a zeolite containing hardened | cured material industrially, it is necessary to use the same restraint pressure provision apparatus 1 many times from a viewpoint of suppressing the cost concerning a formwork. Under such circumstances, requesting a completely sealed state as the restraining pressure applying device 1 not only increases the dimensional accuracy required for the restraining pressure applying device 1 and increases the cost of the mold, There is a risk that the manufactured cured product may be defective. That is, when it becomes impossible to maintain the completely sealed state of the apparatus 1 during the heating of the kneaded material, water contained in the kneaded material is discharged outside the apparatus 1 and the hydrothermal reaction in the kneaded material is inhibited. As a result, the zeolite-containing cured product may not be produced. However, when steam curing is performed as in the present invention, even if the apparatus 1 is in a substantially sealed state having a slight gap, steam enters the gap and water contained in the kneaded material (kneaded into the kneaded material). The release of water) can be suppressed. Moreover, the effect of supplying steam into the kneaded material can also be expected when steam enters the gap. Therefore, even if it is substantially sealed, when steam curing is performed, the promotion of the zeolite formation reaction in the kneaded material is not hindered, and a zeolite-containing cured body having excellent strength characteristics can be produced. Is possible. Moreover, since the kneaded material immediately after kneading the powder, alkali hydroxide and water is fragile to excess moisture, even if it is directly subjected to steam curing, its shape is It cannot be maintained. However, if the kneaded material is accommodated in the restraint pressure applying device 1 in a substantially hermetically sealed state, the shape is not destroyed by excessive moisture in steam curing. Therefore, storing the kneaded material in the restraint pressure applying device 1 in a substantially sealed state or a completely sealed state and applying the physical restraint pressure is immediately after being obtained by kneading the powder, alkali hydroxide and water. This kneaded material can be subjected to steam curing, and an additional advantage that a zeolite-containing cured body can be produced in a short period of time is also produced. Here, the gap in the substantially sealed state is a gap where excessive moisture is supplied to the kneaded material and the shape thereof is not destroyed, specifically, the container containing the kneaded material and the periphery of the lid of the container Or a gap of several millimeters between the container containing the kneaded material and the corners of the lid of the container (for example, the four corners of the lid when the container is a rectangular parallelepiped). .

ここで、水酸化アルカリとして水酸化ナトリウムを使用した場合の蒸気養生の条件は、養生時間については24時間することが好適である。但し、例えば養生温度を220℃とした場合には、養生時間を6時間以上としてもゼオライトの生成量が変化しなかったことから、養生温度が高温の場合には、養生時間を長時間としてもゼオライトの生成量が飽和する場合がある。逆に養生温度を低温とした場合には、ゼオライト生成量を十分なものとするために養生時間を24時間よりも長時間を必要とする場合がある。また、養生温度は160℃〜220℃とすることが好適である。養生温度を160℃〜200℃とした場合には、ゼオライト系鉱物の生成とゼオライト含有硬化体の強度の向上の両立を図りやすい。特に、養生温度を180℃とすることで、圧縮強度を高める効果が最も高まり、養生温度を160℃とすることで、曲げ強度を高める効果が最も高まる。また、養生温度を200℃〜220℃とした場合、ゼオライト含有硬化体に求められる最低限の強度を確保しながら、ゼオライト系鉱物の生成量を増加させることができる。但し、蒸気養生条件は、上記の範囲に限定されるものではなく、ゼオライト含有硬化体として要求されるゼオライト生成量、ゼオライト系鉱物種及び強度に応じて、適宜設定すればよい。   Here, the steam curing conditions when sodium hydroxide is used as the alkali hydroxide are preferably 24 hours for the curing time. However, for example, when the curing temperature is 220 ° C., the amount of zeolite produced does not change even when the curing time is 6 hours or more. Therefore, when the curing temperature is high, the curing time may be long. Zeolite production may be saturated. On the other hand, when the curing temperature is low, the curing time may be longer than 24 hours in order to obtain a sufficient amount of zeolite. The curing temperature is preferably 160 ° C to 220 ° C. When the curing temperature is 160 ° C. to 200 ° C., it is easy to achieve both the production of zeolitic mineral and the improvement of the strength of the zeolite-containing cured body. In particular, when the curing temperature is 180 ° C., the effect of increasing the compressive strength is the highest, and when the curing temperature is 160 ° C., the effect of increasing the bending strength is the highest. Moreover, when the curing temperature is 200 ° C. to 220 ° C., it is possible to increase the amount of zeolitic mineral produced while ensuring the minimum strength required for the zeolite-containing cured body. However, the steam curing conditions are not limited to the above range, and may be set as appropriate according to the amount of zeolite produced, the zeolite mineral species, and the strength required for the zeolite-containing cured product.

また、水酸化アルカリとして水酸化カリウムを使用した場合の蒸気養生の条件は、養生温度を220℃とし、養生時間を24時間とすることが好適である。この場合、ゼオライト含有硬化体のゼオライト系鉱物含有量の増加とゼオライト含有硬化体の強度(圧縮強度)の向上の両立を図りやすい。但し、蒸気養生条件は、上記の範囲に限定されるものではなく、ゼオライト含有硬化体として要求されるゼオライト生成量、ゼオライト系鉱物種及び強度に応じて、適宜設定すればよい。   Further, the steam curing conditions when potassium hydroxide is used as the alkali hydroxide are preferably a curing temperature of 220 ° C. and a curing time of 24 hours. In this case, it is easy to achieve both an increase in the zeolite-based mineral content of the zeolite-containing cured body and an improvement in the strength (compressive strength) of the zeolite-containing cured body. However, the steam curing conditions are not limited to the above range, and may be set as appropriate according to the amount of zeolite produced, the zeolite mineral species, and the strength required for the zeolite-containing cured product.

尚、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法の実施例を以下に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the method for producing a zeolite-containing cured body of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(1)粉体材料と水酸化アルカリと練混ぜ水の配合条件
粉粒体としてJIS A 6201でII種に相当するフライアッシュを用いた。このフライアッシュの強熱減量は2.9重量%であった。また、SiO含有量は53.9重量%であり、CaO含有量は7.2重量%であった。水酸化アルカリとして水酸化ナトリウム(和光純薬製)または水酸化カリウム(和光純薬製)を使用した。練混ぜ水として水道水を使用した。水酸化アルカリは水に溶解させて水酸化アルカリ溶液としてから使用した。
(1) Blending conditions of powder material, alkali hydroxide, and mixed water Fly ash corresponding to type II in JIS A 6201 was used as a powder particle. The loss on ignition of this fly ash was 2.9% by weight. The SiO 2 content was 53.9% by weight, and the CaO content was 7.2% by weight. Sodium hydroxide (Wako Pure Chemical) or potassium hydroxide (Wako Pure Chemical) was used as the alkali hydroxide. Tap water was used as mixing water. The alkali hydroxide was dissolved in water and used as an alkali hydroxide solution.

本実施例では、表1に示す配合1〜4をゼオライト含有硬化体製造原料の配合条件として設定した。尚、表1における単位は全て「g」である。   In the present Example, the compounding 1-4 shown in Table 1 was set as the compounding conditions of a zeolite containing hardening body manufacturing raw material. All units in Table 1 are “g”.

(2)ゼオライト含有硬化体の製造条件
表1に示す配合に従い、フライアッシュを5000gとして各材料を計量し、フライアッシュに水酸化アルカリ水溶液を添加して撹拌力の強い強制練り型ミキサー(AICOH社製MTシリーズ)で均質に混練し、混練材料を得た。尚、このミキサーは遊星運動をする2本の攪拌子を有しており、約5分間練混ぜを行うことで、均質な混練材料を得ることができた。
(2) Manufacturing conditions for zeolite-containing cured body According to the formulation shown in Table 1, each material was weighed with 5000 g of fly ash, an aqueous alkali hydroxide solution was added to fly ash, and a forced kneading mixer (AICOH) (MT series) and kneaded uniformly to obtain a kneaded material. This mixer has two stirrers that move in a planetary motion, and by mixing for about 5 minutes, a homogeneous kneaded material could be obtained.

次に、この混練材料を図1に示す拘束圧力付与装置1の型枠2の中(内寸法:20cm×20cm断面、高さ35cm)に収容した。型枠2の内面には、蒸気養生終了後のゼオライト含有硬化体の取り出しを容易なものとするため、PEEK製の剥離板(不図示)を設置した。また、収容した混練材料の高さは15cmとなった。   Next, this kneaded material was accommodated in the mold 2 (inner dimensions: 20 cm × 20 cm cross section, height 35 cm) of the restraint pressure applying apparatus 1 shown in FIG. A PEEK release plate (not shown) was installed on the inner surface of the mold 2 in order to facilitate removal of the zeolite-containing cured body after completion of steam curing. Moreover, the height of the kneaded material accommodated was 15 cm.

型枠2の中に混練材料を収容した後、中蓋3を載置した型枠2を振動テーブル(エクセン社製TVシリーズ)上に設置し、振動数2500Hz、振幅1.5mmの振動を混練材料に4分間付与して脱泡及び締固めを行った。   After the kneaded material is stored in the mold 2, the mold 2 on which the inner lid 3 is placed is placed on a vibration table (TV series manufactured by EXEN), and vibrations with a frequency of 2500 Hz and an amplitude of 1.5 mm are kneaded. The material was defoamed and compacted for 4 minutes.

次に、上蓋5を枠型2にねじ締めして固定した。そして、中蓋3に収容されているばね4の平衡位置からのずれ(上蓋5をねじ止めする前後でのばね4の長さの差)とばね4自体のばね定数と中蓋3の底面積とから、混練材料に付与される物理的な拘束圧力の大きさを計算したところ、0.13MPaであった。そして、混練材料に拘束圧力を付与した状態で拘束圧力付与装置1ごと水蒸気オートクレーブ装置に入れ、各種条件で蒸気養生を施した。   Next, the upper lid 5 was fixed to the frame mold 2 by screwing. Then, the displacement of the spring 4 accommodated in the inner lid 3 from the equilibrium position (the difference in length of the spring 4 before and after the upper lid 5 is screwed), the spring constant of the spring 4 itself, and the bottom area of the inner lid 3 From this, the magnitude of the physical restraining pressure applied to the kneaded material was calculated to be 0.13 MPa. And the restraint pressure provision apparatus 1 was put into the water vapor autoclave apparatus in the state which gave restraint pressure to the kneading | mixing material, and the steam curing was given on various conditions.

尚、型枠2と中蓋3と上蓋5の材質はステンレス鋼とした。   The material of the mold 2, the inner lid 3 and the upper lid 5 was stainless steel.

(3)ゼオライト含有硬化体の特性評価項目
上記により製造したゼオライト含有硬化体は、圧縮強度測定、曲げ強度測定、pH測定、合成鉱物相の同定、細孔容積率測定、細孔径分布測定及び溶出試験に供し、その特性を評価した。
(3) Characteristic evaluation items of zeolite-containing hardened body The zeolite-containing hardened body produced as described above has compression strength measurement, bending strength measurement, pH measurement, synthetic mineral phase identification, pore volume ratio measurement, pore size distribution measurement and elution. It used for the test and evaluated the characteristic.

圧縮強度測定は、製造したゼオライト含有硬化体を直径35mm×高さ70mmの円柱状に切り出した試験体を使用して、JIS R 5201に準じて行った。   The compressive strength measurement was performed according to JIS R 5201 using a test body obtained by cutting the produced zeolite-containing cured body into a cylindrical shape having a diameter of 35 mm and a height of 70 mm.

曲げ強度測定は、製造したゼオライト含有硬化体を40mm×40mm×160mmの直方体に切り出した試験体を使用して、JIS R 5201に準じて行った。   The bending strength measurement was performed according to JIS R 5201 using a test body obtained by cutting the produced zeolite-containing cured body into a 40 mm × 40 mm × 160 mm rectangular parallelepiped.

pH測定は、製造したゼオライト含有硬化体を粉末状に調整し、当該粉末をイオン交換水に添加して、20℃で6時間撹拌した後にイオン交換水のpHを測定することにより実施した。尚、ゼオライト含有硬化体粉末のイオン交換水に対する添加量は、イオン交換水の重量の1/10の重量とした。   The pH measurement was performed by adjusting the produced zeolite-containing cured product to a powder form, adding the powder to ion-exchanged water, stirring the mixture at 20 ° C. for 6 hours, and then measuring the pH of the ion-exchanged water. In addition, the addition amount with respect to ion-exchange water of a zeolite containing hardening body powder was made into the weight of 1/10 of the weight of ion-exchange water.

合成鉱物相の同定は粉末X線回折法(XRD)により行い、この同定結果に基づいてゼオライト含有硬化体を構成する主要な鉱物種の特定を行った。   The identification of the synthetic mineral phase was performed by powder X-ray diffraction (XRD), and the main mineral species constituting the zeolite-containing hardened body were identified based on the identification result.

総細孔容積率測定は、水銀圧入式細孔径分布測定装置により行った。また、細孔径分布測定は、水銀圧入式細孔径分布測定装置により行った。   The total pore volume ratio was measured with a mercury intrusion pore size distribution measuring device. The pore size distribution was measured with a mercury intrusion pore size distribution measuring device.

溶出試験は、環境庁告示46号法に準じて行った。   The dissolution test was conducted according to the Environmental Agency Notification No. 46 method.

(4)実験結果
(4−1)水酸化ナトリウムの配合量の影響
水酸化ナトリウムの配合量がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、水酸化ナトリウムの配合量が異なる配合1と配合2の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、これらゼオライト含有硬化体の特性について比較検討した。結果を表2に示す。尚、ゼオライト含有硬化体製造時の蒸気養生条件は、汎用的な養生温度である180℃とし、養生時間は24時間とした。また、蒸気養生は1.0MPaの飽和蒸気圧下で実施した。
(4) Experimental results (4-1) Effect of blending amount of sodium hydroxide In order to clarify the effect of blending amount of sodium hydroxide on the characteristics of the zeolite-containing cured body, blending amount 1 with different blending amounts of sodium hydroxide And the zeolite containing hardening body was manufactured on the conditions of the mixing | blending 2, and the characteristics of these zeolite containing hardening bodies were compared and examined. The results are shown in Table 2. In addition, the steam curing conditions at the time of manufacture of a zeolite containing hardening body were 180 degreeC which is general purpose curing temperature, and the curing time was 24 hours. Steam curing was performed under a saturated steam pressure of 1.0 MPa.

表2に示されるように、配合1と配合2の双方の条件ともに、非常に高い圧縮強度と曲げ強度を示し、特に、配合2を適用した場合には、圧縮強度が87N/mmで且つ曲げ強度が11.2N/mmとなり、非常に高い強度を有するゼオライト含有硬化体の製造が可能であることが明らかとなった。尚、水に対する水酸化ナトリウムの溶解度の限界値に近い水酸化ナトリウム量を配合した配合2の条件の方が、配合1の条件と比較して、圧縮強度と曲げ強度が若干高まったがその差は有意ではないと判断された。 As shown in Table 2, both the conditions of Formulation 1 and Formulation 2 showed very high compressive strength and bending strength, and particularly when Formulation 2 was applied, the compressive strength was 87 N / mm 2 and The bending strength was 11.2 N / mm 2 , and it was revealed that a zeolite-containing cured body having a very high strength can be produced. In addition, the condition of Formulation 2 in which the amount of sodium hydroxide close to the limit value of the solubility of sodium hydroxide in water was slightly increased in compressive strength and bending strength compared to the condition of Formulation 1, but the difference Was not significant.

pH値については、配合1の条件よりも配合2の条件の方が高くなることが確認され、水酸化ナトリウムの配合量が多い方がpH値が高まる傾向が見られた。   About pH value, it was confirmed that the conditions of the mixing | blending 2 become higher than the conditions of the mixing | blending 1, and the tendency for pH value to increase was seen, so that the compounding quantity of sodium hydroxide is large.

総細孔容積率と圧縮強度との間には、負の相関が認められた。即ち、圧縮強度が高い方が、総細孔容積率が低下する傾向が見られた。このことから、水酸化ナトリウムの配合量を高めることでフライアッシュの溶解反応が進行し易くなり、粒子間の間隙が充填され易くなることが明らかとなった。   A negative correlation was observed between the total pore volume ratio and the compressive strength. That is, the higher the compressive strength, the lower the total pore volume ratio. From this, it became clear that by increasing the amount of sodium hydroxide, the fly ash dissolution reaction easily proceeds and the gaps between the particles are easily filled.

ゼオライト含有硬化体に含まれる主要構成鉱物をXRDにより分析した結果を図5及び図7に示す。尚、図5と図7は同一の測定結果を示し、図7は図5よりも横軸(2θ)の範囲を拡大して表示したものである。また、図7の実線のスペクトルはフライアッシュのXRD分析結果である。配合1と配合2の条件で製造したゼオライト含有硬化体の双方から、ゼオライト系鉱物であるグメリン沸石(Gmelinite-Na)の生成が確認された。また、配合1では、グメリン沸石(Gmelinite-Na)に加え、ゼオライトK−Iの生成が確認された。また、フライアッシュに含まれているムライト、石英、マグネタイト及びヘマタイトが比較的多く残存していることが確認された。しかし、フライアッシュに含まれていた非晶質相を示す2θ=15〜35°に生じた山状のピークはほぼ消失し、別の非晶質相を示す2θ=25〜40°に新たな山状のピークが発生することを確認した。このことから、フライアッシュの非晶質相が主に水酸化ナトリウムと反応することによってゼオライト系鉱物が生成したものと考えられた。   The results of XRD analysis of the main constituent minerals contained in the zeolite-containing hardened body are shown in FIGS. 5 and 7 show the same measurement result, and FIG. 7 is an enlarged view of the range of the horizontal axis (2θ) than FIG. Further, the solid line spectrum in FIG. 7 is the result of XRD analysis of fly ash. Formation of gmelinite-Na, a zeolitic mineral, was confirmed from both zeolite-containing hardened bodies produced under the conditions of Formulation 1 and Formulation 2. In addition, in Formulation 1, formation of zeolite KI was confirmed in addition to gmelinite-Na. It was also confirmed that a relatively large amount of mullite, quartz, magnetite and hematite contained in fly ash remained. However, the mountain-like peak generated at 2θ = 15 to 35 ° indicating the amorphous phase contained in fly ash almost disappears, and a new peak is obtained at 2θ = 25 to 40 ° indicating another amorphous phase. It was confirmed that a mountain-shaped peak was generated. From this, it was considered that the zeolitic mineral was formed by the amorphous phase of fly ash mainly reacting with sodium hydroxide.

(4−2)養生温度の影響
養生温度がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、養生温度を160℃、180℃、200℃または220℃として配合2の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、その諸特性について比較検討した。結果を表3に示す。尚、ゼオライト含有硬化体製造時の蒸気養生の養生時間は24時間とした。また、蒸気養生は0.62、1.0、1.6、2.3MPaの飽和蒸気圧下で実施した。
(4-2) Influence of curing temperature In order to clarify the influence of curing temperature on the properties of the zeolite-containing cured body, the curing temperature is 160 ° C, 180 ° C, 200 ° C or 220 ° C. The body was manufactured and the various characteristics were compared and examined. The results are shown in Table 3. In addition, the curing time of the steam curing at the time of manufacturing the zeolite-containing cured body was 24 hours. Moreover, steam curing was implemented under the saturated vapor pressure of 0.62, 1.0, 1.6, and 2.3 MPa.

表3に示されるように、圧縮強度は養生温度180℃で最大となり、曲げ強度は養生温度160℃で最大となった。また、養生温度を最も高めた220℃で得られたゼオライト含有硬化体の圧縮強度ならびに曲げ強度は他の養生温度で養生した場合に比べ、低い値ではあったものの、コンクリート部材の代替材料や建築材料として使用可能な程度の強度が確保できていることが明らかとなった。   As shown in Table 3, the compressive strength was maximum at a curing temperature of 180 ° C, and the bending strength was maximum at a curing temperature of 160 ° C. In addition, although the compressive strength and bending strength of the zeolite-containing hardened body obtained at 220 ° C. with the highest curing temperature were lower than those cured at other curing temperatures, it was an alternative material for concrete members and construction. It became clear that the strength which can be used as a material was secured.

pH値については、養生温度220℃で得られたゼオライト含有硬化体で11.2となり、養生温度が180℃以上になると、養生温度の増加に伴って低下する傾向が見られた。このことから、フライアッシュの溶解反応は養生温度の上昇に伴って進行しやすくなることが明らかとなった。   The pH value was 11.2 for the zeolite-containing cured product obtained at a curing temperature of 220 ° C, and when the curing temperature was 180 ° C or higher, a tendency to decrease with an increase in the curing temperature was observed. From this, it became clear that the dissolution reaction of fly ash is likely to proceed as the curing temperature increases.

総細孔容積率と圧縮強度の間には、負の相関が認められた。即ち、圧縮強度が低い方が、総細孔容積率が増加する傾向が見られた。このことから、養生温度が高まると、フライアッシュの溶解反応が進行しやすくなる一方で、総細孔容積率の増加が起こりやすくなり、圧縮強度が低下すると考えられた。   A negative correlation was observed between the total pore volume ratio and the compressive strength. That is, there was a tendency for the total pore volume ratio to increase as the compressive strength was lower. From this, it was considered that when the curing temperature is increased, the dissolution reaction of fly ash is likely to proceed, while the increase in the total pore volume ratio is likely to occur and the compressive strength is decreased.

次に、製造したゼオライト含有硬化体の細孔径分布を測定した結果を図2に示す。図2において、□は養生温度を160℃として製造したゼオライト含有硬化体の測定結果を示し、☆は養生温度を180℃として製造したゼオライト含有硬化体の測定結果を示し、▽は養生温度を200℃として製造したゼオライト含有硬化体の測定結果を示し、■は養生温度を220℃として製造したゼオライト含有硬化体の測定結果を示している。   Next, the result of having measured the pore size distribution of the manufactured zeolite containing hardening body is shown in FIG. In FIG. 2, □ indicates the measurement result of the zeolite-containing hardened body manufactured at a curing temperature of 160 ° C., ☆ indicates the measurement result of the zeolite-containing hardened body manufactured at a curing temperature of 180 ° C., and ▽ indicates the curing temperature of 200 The measurement result of the zeolite containing hardened | cured material manufactured as ℃ is shown, ■ shows the measurement result of the zeolite containing hardened | cured material manufactured as the curing temperature is 220 degreeC.

図2に示すように、養生温度を180℃として製造したゼオライト含有硬化体は、孔径0.02μm未満の空隙を多く有しているものの、0.02μm以上の空隙を殆ど有しておらず、このことが、圧縮強度を高める要因になったものと推定された。これに対し、養生温度を220℃として製造したゼオライト含有硬化体は、孔径0.1〜2μmの空隙を多く有しており、このことが圧縮強度を低下させる要因になったものと推定された。   As shown in FIG. 2, the zeolite-containing cured product produced at a curing temperature of 180 ° C. has many voids with a pore diameter of less than 0.02 μm, but has almost no voids of 0.02 μm or more, It was estimated that this was a factor that increased the compressive strength. On the other hand, the zeolite-containing cured product produced at a curing temperature of 220 ° C. has many voids having a pore diameter of 0.1 to 2 μm, and this is presumed to have caused a decrease in compressive strength. .

次に、ゼオライト含有硬化体に含まれる主要構成鉱物についてXRDにより分析した結果、主要構成鉱物が養生温度の変化に伴い変化することが確認された。即ち、養生温度を160℃とした場合には、ゼオライトK−I、名称が付与されていないゼオライト類及びヘマタイトが検出された。養生温度を180℃とした場合には、ゼオライトK−I及び名称が付与されていないゼオライト類が減少し、ゼオライトに属する鉱物であるグメリン沸石(Gmelinite-Na)が検出された。養生温度を200℃とした場合には、グメリン沸石(Gmelinite-Na)に加え、ゼオライトに属する鉱物である方沸石(Analcime-C)、ゼオライトP1が検出された。養生温度を220℃とした場合には、グメリン沸石(Gmelinite-Na)及び方沸石(Analcime-C)が検出された。   Next, as a result of analyzing the main constituent mineral contained in the zeolite-containing hardened body by XRD, it was confirmed that the main constituent mineral changes with the change in curing temperature. That is, when the curing temperature was set to 160 ° C., zeolite KI, zeolites not assigned a name, and hematite were detected. When the curing temperature was 180 ° C., zeolite KI and zeolites to which no name was assigned decreased, and gmelinite-Na, which is a mineral belonging to zeolite, was detected. When the curing temperature was 200 ° C., zeolitic (Analcime-C), which is a mineral belonging to zeolite, and zeolite P1 were detected in addition to gmelinite-Na. When the curing temperature was 220 ° C., gmelinite-Na and calcite (Analcime-C) were detected.

また、養生温度条件によるXRD分析結果の違いを図8に示す。この結果から、養生温度の上昇に伴って、ゼオライト系鉱物の生成量が高まることが明らかとなった。   Moreover, the difference of the XRD analysis result by curing temperature conditions is shown in FIG. From this result, it became clear that the production amount of the zeolitic mineral increases as the curing temperature increases.

以上の結果から、養生温度の上昇に伴ってゼオライト系鉱物の生成量が高まると共に、ゼオライト系鉱物の種類も変化するものの、圧縮強度と曲げ強度が低下することから、養生温度の上昇に伴って、結晶間に細孔が多く形成されやすくなるものと考えられた。   From the above results, as the curing temperature increases, the amount of zeolitic mineral produced increases and the type of zeolitic mineral also changes, but the compressive strength and bending strength decrease, so as the curing temperature increases. It was thought that many pores were easily formed between crystals.

したがって、ゼオライト含有硬化体中のゼオライト系鉱物含有量を高めることを目的とする場合には、養生温度を220℃まで高めることが適切であるが、養生温度を160℃〜200℃とすることで、ゼオライト含有硬化体にゼオライト系鉱物を含有させながら硬化体の強度を高めやすくなり、特に180℃にすることで圧縮強度を顕著に高めることができ、160℃とすることで、曲げ強度を顕著に高めることが可能であることが明らかとなった。つまり、この結果から、養生温度の制御により、ゼオライト含有硬化体の強度、ゼオライト系鉱物の種類、ゼオライト系鉱物の生成量を管理できることが明らかとなった。   Therefore, when the purpose is to increase the content of the zeolitic mineral in the zeolite-containing cured body, it is appropriate to increase the curing temperature to 220 ° C, but by setting the curing temperature to 160 ° C to 200 ° C. , It becomes easy to increase the strength of the cured body while containing the zeolite-based mineral in the zeolite-containing cured body. Particularly, the compression strength can be remarkably increased by setting the temperature to 180 ° C., and the bending strength is remarkably increased by setting the temperature to 160 ° C. It has become clear that it is possible to increase it. That is, it was clarified from this result that the strength of the zeolite-containing hardened body, the type of zeolitic mineral, and the amount of zeolitic mineral produced can be controlled by controlling the curing temperature.

(4−3)養生時間の影響
養生時間がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、養生時間を6時間、18時間、24時間として配合2の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、その特性について比較検討した。結果を表4に示す。尚、ゼオライト含有硬化体製造時の養生温度は220℃とした。また、蒸気養生は2.3MPaの飽和蒸気圧下で実施した。
(4-3) Effect of curing time In order to clarify the effect of curing time on the properties of the zeolite-containing cured body, a cured zeolite-containing body is produced under the conditions of Formulation 2, with the curing time being 6 hours, 18 hours, and 24 hours. The characteristics were compared. The results are shown in Table 4. In addition, the curing temperature at the time of manufacture of a zeolite containing hardening body was 220 degreeC. Moreover, the steam curing was carried out under a saturated steam pressure of 2.3 MPa.

表4に示されるように、養生時間を24時間としたときに、圧縮強度及び曲げ強度が最も低い値になったものの、圧縮強度及び曲げ強度の変化幅は、養生時間が6〜24時間の範囲内では、比較的少ないことが確認された。そして、どの条件においても、コンクリート部材の代替材料として使用可能な程度の強度が確保できている明らかとなった。また、総細孔容積率は、いずれの養生時間においても30体積%であり、ほとんど変わらなかった。   As shown in Table 4, when the curing time is 24 hours, the compressive strength and bending strength are the lowest values, but the change width of the compressive strength and bending strength is that the curing time is 6 to 24 hours. Within the range, it was confirmed that there was relatively little. And it became clear that the intensity | strength of the grade which can be used as a substitute material of a concrete member was ensured under any conditions. Further, the total pore volume ratio was 30% by volume at any curing time, and was almost unchanged.

pHについては、養生時間の増大に伴って低下する傾向が見られた。これは、養生時間の増大に伴って、フライアッシュの溶解反応が進行したことに起因しているためと考えられる。   About pH, the tendency which falls with the increase in curing time was seen. This is considered to be due to the fact that the fly ash dissolution reaction has progressed with the increase in curing time.

次に、ゼオライト含有硬化体に含まれる主要構成鉱物についてXRDにより分析した結果、いずれのゼオライト含有硬化体においても、方沸石(Analcime-C)、グメリン沸石(Gmelinite-Na)、その他のゼオライト類、及びフライアッシュに含まれていた鉱物相の残存物であるムライトと石英が主要構成鉱物であることが確認された。また、いずれの養生温度においても、XRDスペクトルにおけるピーク高さに有意差が見られなかった。   Next, as a result of XRD analysis of main constituent minerals contained in the zeolite-containing hardened body, zeolitic (Analcime-C), gmelinite-Na, other zeolites, In addition, it was confirmed that mullite and quartz, which are residual mineral phases contained in fly ash, are the main constituent minerals. In addition, no significant difference was observed in the peak height in the XRD spectrum at any curing temperature.

以上の結果から、養生温度を220℃とした場合には、養生時間を6時間とすれば、ゼオライト系鉱物の生成量を十分なものとできることが明らかとなった。   From the above results, it was clarified that when the curing temperature is 220 ° C. and the curing time is 6 hours, the amount of zeolite-based mineral produced can be made sufficient.

(4−4)配合するアルカリ種の影響
配合するアルカリ種がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、アルカリ種の異なる配合2と配合4の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、これらゼオライト含有硬化体の特性について比較検討した。結果を表5に示す。尚、ゼオライト含有硬化体製造時の蒸気養生の養生温度ならびに養生時間は、220℃、24時間とした。また、蒸気養生は2.3MPaの飽和蒸気圧下で実施した。尚、配合2に示す水酸化ナトリウムの配合量と配合4に示す水酸化カリウムの配合量は、モル換算で当量とした。
(4-4) Influence of blended alkali species In order to clarify the influence of blended alkali species on the properties of the zeolite-containing cured body, a zeolite-containing cured body was produced under the conditions of blend 2 and blend 4 with different alkali species. The properties of these zeolite-containing cured bodies were compared and examined. The results are shown in Table 5. In addition, the curing temperature and curing time of the steam curing at the time of manufacturing the zeolite-containing cured body were set to 220 ° C. and 24 hours. Moreover, the steam curing was carried out under a saturated steam pressure of 2.3 MPa. In addition, the compounding quantity of sodium hydroxide shown to the compounding 2 and the compounding quantity of the potassium hydroxide shown to the compounding 4 were made into the equivalent in molar conversion.

表5に示されるように、圧縮強度、曲げ強度及びpHについては配合4の条件の方が配合2の条件よりも大きな値を示した。総細孔容積率については、配合2と配合4の条件とも30体積%程度であり、差は見られなかった。   As shown in Table 5, with respect to compressive strength, bending strength, and pH, the condition of Formula 4 showed a larger value than the condition of Formula 2. The total pore volume ratio was about 30% by volume for both conditions of Formulation 2 and Formulation 4, and no difference was observed.

ここで、配合4では水酸化カリウムを配合しており、配合2では水酸化ナトリウムを配合していることから、配合するアルカリ種を水酸化カリウムとすることで、圧縮強度、曲げ強度を高めることができ、特に圧縮強度を大幅に高めることが可能であることが明らかとなった。   Here, potassium hydroxide is blended in blend 4 and sodium hydroxide is blended in blend 2. Therefore, the compressive strength and bending strength are increased by using potassium hydroxide as the alkali species to be blended. In particular, it has become clear that the compression strength can be significantly increased.

次に、製造した硬化体の細孔径分布を測定した結果を図3に示す。図3において、■は配合2の条件で製造した硬化体(水酸化ナトリウムを配合)の測定結果を示し、○は配合4の条件で製造した硬化体(水酸化カリウムを配合)の測定結果を示している。   Next, the result of having measured the pore diameter distribution of the manufactured hardening body is shown in FIG. In FIG. 3, ■ indicates the measurement result of the cured product (mixed with sodium hydroxide) manufactured under the conditions of Formulation 2, and ○ indicates the measurement result of the cured product (mixed with potassium hydroxide) manufactured under the conditions of Formulation 4. Show.

この結果から、水酸化ナトリウムを配合したゼオライト含有硬化体においては、細孔径が主に0.1〜2μmの範囲に分布しているのに対し、水酸化カリウムを配合したゼオライト含有硬化体においては、細孔径が0.01〜0.1μmの範囲に分布していることが確認された。したがって、水酸化カリウムを配合したゼオライト含有硬化体の圧縮強度が高かったのは、ゼオライト含有硬化体の空隙を形成する細孔の径が、水酸化ナトリウムを配合したゼオライト含有硬化体のそれと比較して微細であることが一つの要因であると考えられた。   From this result, in the zeolite-containing cured body blended with sodium hydroxide, the pore diameter is mainly distributed in the range of 0.1 to 2 μm, whereas in the zeolite-containing cured body blended with potassium hydroxide, It was confirmed that the pore diameter was distributed in the range of 0.01 to 0.1 μm. Therefore, the compressive strength of the zeolite-containing cured body containing potassium hydroxide was higher than that of the zeolite-containing cured body containing sodium hydroxide in terms of the diameter of the pores forming the voids of the zeolite-containing cured body. It was thought that one factor was that it was fine.

次に、ゼオライト含有硬化体に含まれる主要構成鉱物についてXRDにより分析した結果、水酸化ナトリウムを配合したゼオライト含有硬化体(配合2)と水酸化カリウムを配合したゼオライト含有硬化体(配合4)では、主要構成鉱物が異なっていることが明らかとなった。即ち、水酸化カリウムを配合したゼオライト含有硬化体(配合4)の場合には、カリウムを多く含むゼオライト系鉱物であるペルリアライト(Perlialite)を多く含むことが確認された。一方、水酸化ナトリウムを配合したゼオライト含有硬化体(配合2)の場合には、方沸石(Analcime-C)、グメリン沸石(Gmelinite-Na)を多く含むことが確認された。これらの主要構成鉱物の違いが、圧縮強度に大きな差異をもたらしたものと考えられた。   Next, as a result of XRD analysis of the main constituent minerals contained in the zeolite-containing hardened body, the zeolite-containing hardened body blended with sodium hydroxide (blending 2) and the zeolite-containing hardened body blended with potassium hydroxide (blending 4) It was revealed that the main constituent minerals were different. That is, it was confirmed that the zeolite-containing cured product (compound 4) containing potassium hydroxide contains a lot of perlite, which is a zeolitic mineral containing a lot of potassium. On the other hand, it was confirmed that the zeolite-containing hardened body containing sodium hydroxide (formulation 2) contained a large amount of calcite (Analcime-C) and gmelinite-Na. It was thought that the difference in these major constituent minerals led to a large difference in compressive strength.

以上の結果から、方沸石(Analcime-C)を多く生成させることを目的とした場合は、水酸化ナトリウムを使用することが好ましく、ペルリアライト(Perlialite)を多く生成させ、かつ圧縮強度を高めることを目的とする場合には、水酸化カリウムを使用することが好ましいことが明らかとなった。   From the above results, it is preferable to use sodium hydroxide for the purpose of producing a large amount of zeolitic (Analcime-C), producing a large amount of Perlialite and increasing the compressive strength. For this purpose, it has become clear that it is preferable to use potassium hydroxide.

尚、配合4の条件で製造したゼオライト含有硬化体について、密度を測定したところ、1.6g/cmであった。このことから、本発明により得られるゼオライト含有硬化体は、高い強度を有しながらも、非常に軽いことが明らかとなった。 In addition, when the density was measured about the zeolite containing hardening body manufactured on the conditions of the mixing | blending 4, it was 1.6 g / cm < 3 >. From this, it became clear that the zeolite-containing cured product obtained by the present invention is very light while having high strength.

また、配合4の条件で製造したゼオライト含有硬化体について、吸水率を測定したところ、吸水率が20%であることが明らかとなった。このことから、本発明のゼオライト含有硬化体は、ゼオライトの吸着能を利用した固体吸着材として利用できることが明らかとなった。   Moreover, when the water absorption rate was measured about the zeolite containing hardening body manufactured on the conditions of the mixing | blending 4, it became clear that a water absorption rate is 20%. From this, it became clear that the zeolite-containing cured product of the present invention can be used as a solid adsorbent utilizing the adsorption capacity of zeolite.

(4−5)水酸化カリウムの配合量の影響
水酸化カリウムの配合量がゼオライト含有硬化体の特性に与える影響を明らかにするため、水酸化カリウムの配合量が異なる配合3と配合4の条件でゼオライト含有硬化体を製造し、これらゼオライト含有硬化体の特性について比較検討した。結果を表6に示す。尚、ゼオライト含有硬化体製造時の蒸気養生の養生温度ならびに養生時間は、220℃、24時間とした。また、蒸気養生は2.3MPaの飽和蒸気圧下で実施した。
(4-5) Effect of Compounding Amount of Potassium Hydroxide In order to clarify the effect of the compounding amount of potassium hydroxide on the properties of the zeolite-containing cured body, the conditions of Formulation 3 and Formulation 4 with different compounding amounts of potassium hydroxide Zeolite-containing hardened bodies were produced by the above, and the characteristics of these zeolite-containing hardened bodies were compared and examined. The results are shown in Table 6. In addition, the curing temperature and curing time of the steam curing at the time of manufacturing the zeolite-containing cured body were set to 220 ° C. and 24 hours. Moreover, the steam curing was carried out under a saturated steam pressure of 2.3 MPa.

表6に示されるように、圧縮強度とpHについては、配合4の条件の方が配合3の条件よりも大きな値を示した。これに対し、曲げ強度と総細孔容積率については、配合4の条件の方が配合3の条件よりも小さな値を示した。   As shown in Table 6, with respect to compressive strength and pH, the condition of Formulation 4 showed a larger value than the condition of Formulation 3. On the other hand, regarding the bending strength and the total pore volume ratio, the condition of the composition 4 showed a smaller value than the condition of the composition 3.

ここで、水酸化カリウムの配合量は、配合3の条件よりも配合4の条件の方が多いことから、水酸化カリウムの配合量を多くすることで、圧縮強度とpHを高めることができ、総細孔容積率を低くできることが明らかとなった。一方、曲げ強度に関しては、水酸化カリウムの配合量を少なくした方が高まることが明らかとなった。   Here, since the compounding amount of potassium hydroxide is more in the condition of compounding 4 than in the condition of compounding 3, the compressive strength and pH can be increased by increasing the compounding amount of potassium hydroxide, It was revealed that the total pore volume ratio can be lowered. On the other hand, regarding bending strength, it became clear that the one where the compounding quantity of potassium hydroxide was decreased increased.

次に、製造した硬化体の細孔径分布を測定した結果を図4に示す。図4において、●は配合3の条件で製造した硬化体(水酸化カリウム配合量88.1g)の測定結果を示し、○は配合4の条件で製造した硬化体(水酸化カリウム配合量176.2g)の測定結果を示している。   Next, the result of having measured the pore diameter distribution of the manufactured hardening body is shown in FIG. In FIG. 4, ● represents the measurement result of the cured product (potassium hydroxide blending amount 88.1 g) manufactured under the condition of blending 3, and ○ represents the cured product (potassium hydroxide blending amount 176. The measurement result of 2g) is shown.

この結果から、水酸化カリウムの配合量が多い配合4の条件で製造した硬化体の方が、細孔の径が小さいことが確認された。したがって、この細孔径の差が、圧縮強度に影響を与えているものと考えられた。   From this result, it was confirmed that the diameter of the pores was smaller in the cured product produced under the condition of Formulation 4 in which the amount of potassium hydroxide was large. Therefore, it was considered that the difference in pore diameter had an effect on the compressive strength.

次に、ゼオライト含有硬化体に含まれる主要構成鉱物についてXRDにより分析した結果を図6に示す。配合3ではゼオライト系鉱物であるZoisiteが僅かに生成するが、フライアッシュの主要構成物であるムライト、石英等の顕著な減少は認められなかった。このことから、配合3において発現した圧縮強度はフライアッシュ粒子間の癒着によりもたらされたものであることが考えられた。この結果から、水酸化カリウムの配合量をフライアッシュ1000gに対して88.1g以下とした場合、強度面としての実用上の問題は無いものの、ゼオライト系鉱物の生成量が低下してしまうことが明らかとなった。そして、この結果から、水酸化カリウムの配合量を減らすことで、ゼオライト系鉱物の生成量が少なくなり、圧縮強度が小さくなる一方で、曲げ強度を高められることが明らかとなった。逆に、水酸化カリウムの配合量を増やすことで、ゼオライト系鉱物の生成量を高め、圧縮強度を高めることができる一方、曲げ強度は小さくなることが明らかとなった。   Next, the result of having analyzed by XRD about the main component mineral contained in a zeolite containing hardening body is shown in FIG. In Formulation 3, Zoisite, which is a zeolitic mineral, was slightly produced, but no significant decrease was observed in mullite, quartz, etc., which are the main constituents of fly ash. From this, it was considered that the compressive strength expressed in Formulation 3 was brought about by adhesion between fly ash particles. From this result, when the blending amount of potassium hydroxide is 88.1 g or less with respect to 1000 g of fly ash, there is no practical problem in terms of strength, but the amount of zeolitic mineral produced may be reduced. It became clear. And from this result, it became clear by reducing the compounding quantity of potassium hydroxide, the production amount of a zeolitic mineral decreases, compressive strength becomes small, and bending strength can be raised. On the contrary, by increasing the blending amount of potassium hydroxide, it was revealed that the amount of zeolite mineral produced can be increased and the compressive strength can be increased, while the bending strength is decreased.

(4−6)溶出試験結果
配合2、3及び配合4の条件で、養生温度を220℃、養生時間を24時間として製造したゼオライト含有硬化体と、配合2の条件で、養生温度160℃、養生時間を24時間として製造したゼオライト含有硬化体とから溶出する微量元素を分析した結果を表7に示す。表7において、数値の単位は「mg/L」である。尚、比較のために、フライアッシュ単味でも溶出試験を行った。
(4-6) Dissolution test results Under the conditions of Formulations 2, 3, and 4, the cured zeolite-containing product produced at a curing temperature of 220 ° C and the curing time of 24 hours; Table 7 shows the results of analysis of trace elements eluted from the zeolite-containing cured product produced with a curing time of 24 hours. In Table 7, the unit of numerical values is “mg / L”. For comparison, a dissolution test was also conducted with fly ash alone.

いずれのゼオライト含有硬化体においても、フライアッシュ単味の場合と比較して、全クロム溶出量が80〜90%程度減少することが確認された。このことから、ゼオライト系鉱物の生成量に依らずに、本発明のゼオライト含有硬化体により全クロム溶出量が抑えられることが明らかとなった。   In any of the zeolite-containing cured bodies, it was confirmed that the total chromium elution amount was reduced by about 80 to 90% as compared with the case of fly ash alone. From this, it became clear that the total chromium elution amount can be suppressed by the zeolite-containing cured product of the present invention regardless of the amount of zeolite-based mineral produced.

また、配合するアルカリを水酸化カリウムとした場合、フライアッシュ単味の場合と比較して、ホウ素の溶出量が10〜30%減少した。このことから、配合するアルカリ種を水酸化カリウムとすることで、全クロム溶出量を抑制する効果に加えて、ホウ素の溶出量を抑制する効果が得られることが明らかとなった。   Moreover, when the alkali to mix | blend was potassium hydroxide, the elution amount of boron decreased 10 to 30% compared with the case of a fly ash plain. From this, it became clear that the effect which suppresses the elution amount of a boron is acquired in addition to the effect which suppresses the total chromium elution amount by making the alkali seed | species mix | blended into potassium hydroxide.

尚、砒素,セレンについては,いずれのゼオライト含有硬化体においてもフライアッシュ単味に比べて溶出量が高まったが、配合するアルカリを水酸化カリウムとすることで、砒素の溶出が若干抑えられることが確認された。   As for arsenic and selenium, the elution amount of any zeolite-containing cured product was higher than that of fly ash, but by using potassium hydroxide as the alkali to be mixed, the elution of arsenic is somewhat suppressed. Was confirmed.

以上の結果から、フライアッシュ単味に比べてクロムならびにホウ素の溶出を抑制し,かつ砒素の溶出も極力抑えるためには、水酸化カリウムを使用した方がよいことが明らかとなった。   From the above results, it became clear that it is better to use potassium hydroxide in order to suppress elution of chromium and boron and to suppress the elution of arsenic as much as possible compared to the fly ash.

(5)補強繊維添加の影響
配合4の条件に鋼繊維をフライアッシュ質量の3%(フライアッシュ1000gに対して鋼繊維30g)を混合し、養生温度220℃、養生時間24時間で蒸気養生(2.3MPa)を施してゼオライト含有硬化体を製造し、鋼繊維を添加せずに製造したゼオライト含有硬化体との性能の比較を行った。結果を表8に示す。尚、添加した鋼繊維はBeKaert社製OLファイバー(直径0.2mm、長さ13mm)とした。
(5) Effect of reinforcing fiber addition 3% of the fly ash mass (steel fiber 30g with respect to 1000g of fly ash) is mixed with the condition of compound 4 and steam curing is performed at a curing temperature of 220 ° C and a curing time of 24 hours ( 2.3 MPa) to produce a zeolite-containing cured body, and the performance was compared with the zeolite-containing cured body produced without adding steel fibers. The results are shown in Table 8. The added steel fibers were BeKaert OL fibers (diameter 0.2 mm, length 13 mm).

表8に示されるように、鋼繊維を混合することで、ゼオライト含有硬化体の圧縮強度と曲げ強度を高める効果があり、特に曲げ強度を高める効果に優れていることが明らかとなった。   As shown in Table 8, it was revealed that mixing steel fibers has an effect of increasing the compressive strength and bending strength of the zeolite-containing cured body, and is particularly excellent in the effect of increasing the bending strength.

(6)養生温度の低温化の検討
養生温度を低温としてゼオライト含有硬化体を製造した場合の諸特性について、配合2の条件で検討を行った。結果を表9に示す。養生の条件は、以下の2条件とした。尚、蒸気の導入条件は、相対湿度95%以上とした。
・養生温度:50℃、養生時間:12日間(以下、50℃−12日間養生と呼ぶ)
・養生温度:80℃、養生時間:3日間(以下、80℃−3日間養生と呼ぶ)
(6) Examination of lowering of curing temperature Various characteristics in the case of producing a zeolite-containing cured body at a lower curing temperature were examined under the conditions of Formulation 2. The results are shown in Table 9. Curing conditions were the following two conditions. Note that the conditions for introducing steam were 95% or higher relative humidity.
Curing temperature: 50 ° C, curing time: 12 days (hereinafter referred to as 50 ° C-12 days curing)
Curing temperature: 80 ° C, curing time: 3 days (hereinafter referred to as 80 ° C-3 days curing)

ゼオライト含有硬化体の主要構成鉱物種をXRDにより分析した結果、50℃-12日間養生では、フライアッシュに含まれる構成鉱物が多く残存しており、僅かにゼオライト類が生成した程度であることが確認された。また、80℃−3日間養生においても、フライアッシュの構成鉱物が比較的多く残存していることが確認されたが、50℃-12日間養生の場合に比べてメルリーノ沸石(Merlinoite)及び灰十字沸石(Phillipsite)等のゼオライト系鉱物が多く生成されていることが確認された。   As a result of XRD analysis of the main constituent mineral species of the zeolite-containing hardened body, it was found that in the curing at 50 ° C. for 12 days, a large amount of constituent minerals contained in fly ash remained and only a small amount of zeolite was produced. confirmed. In addition, it was confirmed that a relatively large amount of fly ash constituent mineral remained even after curing at 80 ° C. for 3 days, but compared with the case of curing at 50 ° C. for 12 days, Merlinoite and Ash Cross It was confirmed that a lot of zeolitic minerals such as Philite were produced.

ゼオライト系鉱物の生成量が少なかった50℃-12日間養生において、圧縮強度が39.1N/mm、曲げ強度4.7N/mmとなり、同じ配合で220℃で24時間の蒸気養生を施したゼオライト含有硬化体の圧縮強度(15.4N/mm)、曲げ強度(4.0N/mm)に比べて高い強度を示した。これは、フライアッシュの非晶質相の癒着による強度増加の効果が、220℃で24時間の蒸気養生を施した場合と比較して、50℃-12日間養生の場合の方が高いためと推察された。 In curing at 50 ° C for 12 days when the amount of zeolitic mineral was small, the compressive strength was 39.1 N / mm 2 and the bending strength was 4.7 N / mm 2 , and steam curing was performed at 220 ° C for 24 hours with the same composition. The cured zeolite-containing cured product showed higher strength than the compressive strength (15.4 N / mm 2 ) and bending strength (4.0 N / mm 2 ). This is because the effect of increasing the strength by adhesion of the amorphous phase of fly ash is higher in the case of curing at 50 ° C. for 12 days than in the case of steam curing at 220 ° C. for 24 hours. Inferred.

蒸気養生温度を低温とした場合には、水熱合成時にゼオライト系鉱物が多く生成する配合とした場合でも、反応が十分に進行しないため、非晶質系反応相が主体となるが、圧縮強度は40N/mm程度となり、比較的高強度を確保できる。このことから、ゼオライト系鉱物を多く生成させることを目的としない場合は、50℃-12日間または80℃−3日間の蒸気養生条件でよいことが明らかとなった。そして、この結果から、50℃で12日間または80℃で3日間の蒸気養生と同等のエネルギーを混練材料に付与しうる条件の蒸気養生を施すことで、上記と同様の効果が得られることが推察された。 When the steam curing temperature is low, the reaction does not proceed sufficiently even when blended with a large amount of zeolitic minerals during hydrothermal synthesis, so the amorphous reaction phase is the main component. Is about 40 N / mm 2 , and a relatively high strength can be secured. From this, it was clarified that steam curing conditions of 50 ° C. for 12 days or 80 ° C. for 3 days may be sufficient unless the purpose is to produce a large amount of zeolitic minerals. From this result, it is possible to obtain the same effect as described above by applying steam curing under conditions capable of imparting to the kneaded material energy equivalent to steam curing for 12 days at 50 ° C. or 3 days at 80 ° C. Inferred.

尚、このように上記養生温度を低温化することによって、メルリーノ沸石(Merlinoite)及び灰十字沸石(Phillipsite)等のゼオライト系鉱物を生成できることが明らかとなったことから、養生温度を変更することによって、ゼオライト含有硬化体の構成成分たるゼオライト系鉱物の種類を変更できることが明らかとなった。   In addition, since it became clear that zeolitic minerals such as merlinolite (Merlinoite) and asbestos (Phillipsite) can be generated by lowering the curing temperature in this way, by changing the curing temperature Thus, it has been clarified that the type of zeolitic mineral as a constituent component of the zeolite-containing cured body can be changed.

(7)電子顕微鏡観察
配合2及び配合4の条件で、養生温度220℃、養生時間24時間として製造したゼオライト含有硬化体について、電子顕微鏡観察を行い、結晶の形状等について検討した。
(7) Electron Microscope Observation The zeolite-containing cured product produced under the conditions of Formulation 2 and Formulation 4 with a curing temperature of 220 ° C. and a curing time of 24 hours was observed with an electron microscope to examine the crystal shape and the like.

水酸化アルカリを水酸化ナトリウムとした条件である配合2の条件で得られたゼオライト含有硬化体の電子顕微鏡写真を図9〜12に示す。尚、図10は図9の領域1の拡大像であり、図11は図9の領域2の拡大像であり、図12は図9の領域3の拡大像である。図9、図10及び図12に示されるように、柱状及び繊維状の結晶が比較的多く生成していることが確認された。また、図11に示されるような粒径10μm程度の粗大で密実な結晶が多く生成していることが確認された。そして、その密実な結晶の周囲には、開口幅が0.1μm程度の空隙が形成されており、この開口は細孔径分布0.1〜2μmの空隙に相当すると考えられた。   FIGS. 9 to 12 show electron micrographs of the zeolite-containing cured product obtained under the condition of Formulation 2, which is a condition in which the alkali hydroxide is sodium hydroxide. 10 is an enlarged image of region 1 in FIG. 9, FIG. 11 is an enlarged image of region 2 in FIG. 9, and FIG. 12 is an enlarged image of region 3 in FIG. As shown in FIGS. 9, 10 and 12, it was confirmed that a relatively large number of columnar and fibrous crystals were formed. Further, it was confirmed that a large number of coarse and dense crystals having a particle size of about 10 μm as shown in FIG. 11 were produced. A void having an opening width of about 0.1 μm was formed around the dense crystal, and this opening was considered to correspond to a void having a pore size distribution of 0.1 to 2 μm.

次に、水酸化アルカリを水酸化カリウムとした条件である配合4の条件で得られたゼオライト含有硬化体の電子顕微鏡写真を図13〜16に示す。尚、図14は図13の領域4の拡大像であり、図15は図13の領域5の拡大像である。図16は図13とは別の領域を撮影して得られた電子顕微鏡写真である。図13〜図16に示されるように、微小柱状結晶及び積層柱状結晶が多く生成しており、図14では短冊状結晶の存在が確認され、図16では微小繊維状結晶の存在が確認された。また、微小柱状結晶及び積層柱状結晶を取り囲むような密実な積層状の生成物が存在し(図13及び図15参照)、その形態はセメント水和物中のカルシウム・シリケート水和物(C−S−H)の形態に類似していた。この観察結果から、セメント水和物中のカルシウム・シリケート水和物(C−S−H)の形態との類似性がゼオライト含有硬化体の強度発現性の要因の一つであることが考えられた。   Next, FIGS. 13 to 16 show electron micrographs of the zeolite-containing cured body obtained under the condition of Formulation 4, which is a condition in which the alkali hydroxide is potassium hydroxide. 14 is an enlarged image of region 4 in FIG. 13, and FIG. 15 is an enlarged image of region 5 in FIG. FIG. 16 is an electron micrograph obtained by photographing a region different from FIG. As shown in FIG. 13 to FIG. 16, many micro columnar crystals and stacked columnar crystals are generated. In FIG. 14, the presence of strip-like crystals is confirmed, and in FIG. 16, the presence of microfibrous crystals is confirmed. . In addition, there are solid stacked products surrounding the microcolumnar crystals and the stacked columnar crystals (see FIGS. 13 and 15), and the form thereof is calcium silicate hydrate (C -SH) form. From this observation result, it is considered that the similarity to the form of calcium silicate hydrate (C—S—H) in cement hydrate is one of the factors of strength development of the zeolite-containing hardened body. It was.

(8)まとめ
以上、本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、圧縮強度が15〜87N/mm、曲げ強度が4.0〜13N/mmの高強度なブロック状のゼオライト含有硬化体を製造し得ることが明らかとなった。したがって、本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、従来のゼオライト含有硬化体の製造方法と比較して、高強度のゼオライト含有硬化体を製造することができ、コンクリート部材の代替材料や建築材料として高強度なゼオライト含有硬化体が要求される場合にも対応が可能となる。
(8) Summary As described above, according to the method for producing a zeolite-containing cured body of the present invention, a high-strength block-like zeolite containing a compressive strength of 15 to 87 N / mm 2 and a bending strength of 4.0 to 13 N / mm 2 is contained. It has become clear that a cured product can be produced. Therefore, according to the method for producing a zeolite-containing cured body of the present invention, it is possible to produce a high-strength zeolite-containing cured body as compared with a conventional method for producing a zeolite-containing cured body. It is possible to cope with the case where a high-strength zeolite-containing cured body is required as a building material.

また、配合4の条件、即ち、フライアッシュ1000gに対し、水酸化カリウムを176.1g、水を248.4g混合した混練材料に対し、物理的拘束圧力を付与しながら蒸気養生(養生温度220℃、養生時間24時間)として製造したゼオライト含有硬化体は、密度が1.6g/cmと非常に軽量であり、このことから、本発明のゼオライト含有硬化体の製造方法によれば、高い強度を有し且つ非常に軽いゼオライト含有硬化体を製造できることが明らかとなった。また、このゼオライト含有硬化体の吸水率が20%であったことから、固体吸着材としての使用も可能となる。尚、本発明の製造方法により、吸水率が5%以下のゼオライト含有硬化体が得られた場合には、これを粉砕処理することで、高強度コンクリート用の細骨材として使用することが可能である。 Further, steam curing (curing temperature: 220 ° C.) while applying physical restraint pressure to the kneaded material prepared by mixing 176.1 g of potassium hydroxide and 248.4 g of water with respect to the condition of Formulation 4, that is, 1000 g of fly ash. , The cured zeolite-containing body produced as a curing time of 24 hours) has a very light density of 1.6 g / cm 3, and according to the method for producing a cured zeolite-containing body of the present invention, the strength is high. It has been found that a very light zeolite-containing cured product can be produced. Further, since the water absorption of the zeolite-containing cured product was 20%, it can be used as a solid adsorbent. In addition, when a zeolite-containing hardened body having a water absorption of 5% or less is obtained by the production method of the present invention, it can be used as a fine aggregate for high-strength concrete by pulverizing it. It is.

本発明の製造方法により得られるゼオライト含有硬化体は、超長期間の安定使用が望まれるコンクリート部材の代替材料、レンガ等のブロック材料として利用できる。また、ゼオライトは除臭・吸湿・調湿・放湿機能を有することから、これらの機能を有する建築材料として利用することも可能である。具体的な例としては、シックハウス症候群の原因物質である有機分子を吸着する機能を有する建築材料として利用することが可能である。さらに、固体吸着材や、イオン交換材、触媒等としても利用することが可能である。また、温室効果ガスである二酸化炭素の吸着材として利用することもできる。   The zeolite-containing cured product obtained by the production method of the present invention can be used as a substitute material for a concrete member that is desired to be used stably for a very long period of time, and as a block material such as brick. Moreover, since zeolite has a deodorizing, moisture absorption, humidity control, and moisture releasing function, it can also be used as a building material having these functions. As a specific example, it can be used as a building material having a function of adsorbing organic molecules that cause sick house syndrome. Further, it can be used as a solid adsorbent, an ion exchange material, a catalyst, and the like. It can also be used as an adsorbent for carbon dioxide, which is a greenhouse gas.

Claims (3)

シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体と水酸化アルカリと水とを混練してなる混練材料に対し、0.02MPa〜0.3MPaの物理的な拘束圧力を付与しながら蒸気養生を施すことを特徴とするゼオライト含有硬化体の製造方法。 Steam curing while applying a physical restraint pressure of 0.02 MPa to 0.3 MPa to a kneaded material obtained by kneading an amorphous material powder containing silica and alumina, an alkali hydroxide and water. A method for producing a zeolite-containing cured body, characterized by being applied. 前記混練材料には、補強繊維がさらに混練されている請求項1に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。   The method for producing a zeolite-containing cured body according to claim 1, wherein reinforcing fibers are further kneaded in the kneaded material. 前記シリカ及びアルミナを含む非晶質材料の粉粒体として、フライアッシュを用いる請求項1に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。   The manufacturing method of the zeolite containing hardening body of Claim 1 which uses a fly ash as the granular material of the amorphous material containing the said silica and an alumina.
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