JP6300678B2 - ジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法 - Google Patents
ジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6300678B2 JP6300678B2 JP2014157175A JP2014157175A JP6300678B2 JP 6300678 B2 JP6300678 B2 JP 6300678B2 JP 2014157175 A JP2014157175 A JP 2014157175A JP 2014157175 A JP2014157175 A JP 2014157175A JP 6300678 B2 JP6300678 B2 JP 6300678B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- geopolymer composition
- calcium
- curing
- geopolymer
- cement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims description 85
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 84
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 title claims description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 42
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 39
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 36
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 20
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 14
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 14
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 13
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 4
- -1 calcium aluminates Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Ca] Chemical compound [Na].[Ca] VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 4
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 238000007589 penetration resistance test Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 235000015424 sodium Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
本発明は、フライアッシュを使用したジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法に関する。
フライアッシュは、石炭火力発電所または石炭ボイラーにおいて石炭の燃焼に伴い発生する焼却灰である。日本国内で年間約１千万ｔもの量が発生しており、その有効利用が求められている。しかしながら、一部はセメント原料あるいは土工材料として埋戻材、路盤材等に利用されているものの、その多くは産業廃棄物として埋立処分されているのが現状である。
一方、無機粉体の硬化技術として、セメントを用いる技術の他に、ジオポリマー法と呼ばれる技術が知られている。ジオポリマー法は、珪酸の縮重合体をバインダーとして利用し、粉末同士を接合して人工の岩石を造る技術である。一般には、無機フィラー粉末と珪酸アルカリ溶液（水ガラス等）を反応させることによって作製される。
この無機フィラー粉末として、フライアッシュを用いたジオポリマーの作製技術がいくつか提案されている。例えば、特許文献１では、珪酸ナトリウム水溶液およびフライアッシュ粉体を原料とし、常温養生または蒸気養生により固化した材料について記載されている。また、特許文献２では、フライアッシュと高炉スラグから構成されるフィラーと、アルカリ溶液と、骨材とを混練し、養生して硬化させることにより製造されるジオポリマー組成物であって、設定される圧縮強度に応じて前記フライアッシュと前記高炉スラグの配合割合が変更されることを特徴とするジオポリマー組成物について記載されている。
しかしながら、フライアッシュを使用したジオポリマーは強度発現性が悪く、蒸気養生を行うのが一般的である。特許文献１によれば、蒸気養生条件が、６０℃蒸気養生１日＋水中処理３日の場合の圧縮強度が４．８Ｎ／ｍｍ２であるのに対して、室温期中養生２８日＋水中処理３日の場合の圧縮強度は１．２Ｎ／ｍｍ２であり、室温養生では養生期間が長いにもかかわらず１/４の強度となっている。
一方、特許文献２によれば、フライアッシュに対する高炉スラグ微粉末の内割り置換率を２０％以上とすることにより、常温養生においても、材齢７日で３０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度が得られることが示されている。しかしながら、フライアッシュのみでもジオポリマーを製造することは可能であると記載されているものの、高炉スラグ微粉末を置換しない場合の常温養生における圧縮強度についての実施結果は記載がなく、また、常温養生における材齢７日未満の早期強度発現性についての明確な記載もみられない。
このように、フライアッシュを使用したジオポリマーの常温養生における強度発現性、特に早期強度発現性については課題がある。このため、例えば、蒸気養生等が現実的に対応できない現場において、フライアッシュを有効利用したジオポリマーを製造、施工しようとすることは実質的に困難となっている。
本発明は、上記事情に鑑みて検討がなされたものであり、常温養生においても、優れた早期強度発現性を有するフライアッシュを使用したジオポオリマー組成物を得るための硬化促進方法および製造方法、ならびにその製造方法によって製造されるジオポリマー組成物を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、フライアッシュを使用したジオポリマー組成物に、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤を添加することによって、優れた速硬性および早期強度発現性を有するジオポリマー組成物が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、次の［１]〜［７］に係るものである。
［１]フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物に、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が添加されるジオポリマー組成物の硬化促進方法。
［２］さらにセメントが添加される［１］のジオポリマー組成物の硬化促進方法。
［３］前記アルカリ溶液が、珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液である［１］または［２］のジオポリマー組成物の硬化促進方法。
［４］〔Ａ〕フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物を作製するジオポリマー作製工程と、〔Ｂ〕該ジオポリマー組成物に、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が添加される硬化促進剤添加工程を具備するジオポリマー組成物の製造方法。
［５］〔Ｃ〕さらに前記ジオポリマー組成物にセメントが添加されるセメント添加工程を具備する［４］のジオポリマー組成物の製造方法。
［６］前記アルカリ溶液が、珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液である［４］または［５］のジオポリマー組成物の製造方法。
［７］［４］〜［６］のいずれかの製造方法によって製造されるジオポリマー組成物であって、フライアッシュ、アルカリ溶液、骨材およびカルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤を少なくとも含むジオポリマー組成物。
［８］［５］または［６］の製造方法によって製造されるジオポリマー組成物であって、フライアッシュ、アルカリ溶液、骨材、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤およびセメントを少なくとも含み、該ジオポリマー組成物中のフライアッシュ１００質量部に対して、該カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が１．５〜１０質量部であり、該セメントが１．５〜１０質量部であるジオポリマー組成物。
［１]フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物に、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が添加されるジオポリマー組成物の硬化促進方法。
［２］さらにセメントが添加される［１］のジオポリマー組成物の硬化促進方法。
［３］前記アルカリ溶液が、珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液である［１］または［２］のジオポリマー組成物の硬化促進方法。
［４］〔Ａ〕フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物を作製するジオポリマー作製工程と、〔Ｂ〕該ジオポリマー組成物に、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が添加される硬化促進剤添加工程を具備するジオポリマー組成物の製造方法。
［５］〔Ｃ〕さらに前記ジオポリマー組成物にセメントが添加されるセメント添加工程を具備する［４］のジオポリマー組成物の製造方法。
［６］前記アルカリ溶液が、珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液である［４］または［５］のジオポリマー組成物の製造方法。
［７］［４］〜［６］のいずれかの製造方法によって製造されるジオポリマー組成物であって、フライアッシュ、アルカリ溶液、骨材およびカルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤を少なくとも含むジオポリマー組成物。
［８］［５］または［６］の製造方法によって製造されるジオポリマー組成物であって、フライアッシュ、アルカリ溶液、骨材、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤およびセメントを少なくとも含み、該ジオポリマー組成物中のフライアッシュ１００質量部に対して、該カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が１．５〜１０質量部であり、該セメントが１．５〜１０質量部であるジオポリマー組成物。
本発明によれば、フライアッシュを使用したジオポリマー組成物においても、常温における養生によって、優れた速硬性および早期強度発現性を有するジオポリマー組成物が得られる。
第一の発明は、ジオポリマー組成物の硬化促進方法である。前記方法は、フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物にカルシムアルミネートを有効成分として含有する硬化促進剤が添加される。さらに好ましくはセメントが添加される。前記アルカリ溶液は、好ましくは珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液である。
第二の発明は、ジオポリマー組成物の製造方法である。前記製造方法は、フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物を作製するジオポリマー組成物作製工程を有する。さらに該ジオポリマー組成物に、硬化促進剤はカルシムアルミネートを有効成分として含有する硬化促進剤が添加される硬化促進剤添加工程を有する。さらに好ましくはセメントが添加されるセメント添加工程を有する。前記アルカリ溶液は、好ましくは珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液である。
第三の発明は、ジオポリマー組成物である。前記ジオポリマー組成物は、第二の発明であるジオポリマー組成物の製造方法によって製造されてなるジオポリマー組成物である。前記ジオポリマー組成物は、フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物と、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤から構成される。さらに好ましくはセメントを含有する。前記アルカリ溶液は、好ましくは珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液である。
以下、更に詳細に説明される。
本発明におけるジオポリマー組成物に含まれるフライアッシュは、石炭火力発電所等で石炭燃焼の際に発生する石炭灰であり、集塵器により回収される灰であり、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする。本発明においては、ＪＩＳ Ａ ６２０１に準拠し、化学的および物理的性質に基づいて、Ｉ〜ＩＶ種に分類されるものが好ましい。特にII種に分類されるものが好ましい。
本発明におけるジオポリマー組成物に含まれるアルカリ溶液は、フライアッシュおよび骨材を練り混ぜる溶液である。アルカリ溶液としては、珪酸ナトリウム溶液（水ガラス）、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等が挙げられる。これら１種または２種以上を用いることができる。特に、珪酸ナトリウム溶液と水酸化ナトリウム水溶液の併用が好ましい。アルカリ溶液の配合量としては、フライアッシュ１００質量部に対して２５質量部〜４０質量部が好ましい。 が好ましい。３５質量部〜４０質量部がより好ましい。
本発明におけるジオポリマー組成物に含まれる骨材は、通常のモルタル、コンクリートに一般的に使用されるものであれば特に制限されるものではない。例えば、川砂利、山砂利、海砂利、砕石、火山礫軽量骨材等の天然骨材、スラグ骨材、人工軽量骨材、重量骨材等の人工骨材が挙げられる。骨材の配合量としては、フライアッシュ１００質量部に対して１５０質量部〜６００質量部が好ましい。２５０質量部〜４００質量部がより好ましい。
本発明における硬化促進剤は、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有する。カルシウムアルミネート類としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ２Ｏ３をＡ、Ｎａ２ＯをＮ、Ｆｅ２Ｏ３をＦで表示した場合、Ｃ３Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ１２Ａ７，Ｃ５Ａ３，ＣＡ，Ｃ３Ａ５またはＣＡ２等と表示される鉱物組成を有するカルシウムアルミネート、Ｃ２ＡＦ，Ｃ４ＡＦ等と表示されるカルシウムアルミノフェライト、カルシウムアルミネートにハロゲンが固溶または置換したＣ３Ａ３・ＣａＦ２やＣ１１Ａ７・ＣａＦ２等と表示されるカルシウムフロロアルミネートを含むカルシウムハロアルミネート、Ｃ８ＮＡ３やＣ３Ｎ２Ａ５等と表示されるカルシウムナトリウムアルミネート、アウイン（３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４）等のカルシウムサルホアルミネート、アルミナセメント等が挙げられる。並びにこれらにＳｉＯ２，Ｋ２Ｏ，Ｆｅ２Ｏ３，ＴｉＯ２等が固溶又は化合したもの等が含まれる。また、結晶質、非晶質いずれであっても構わない。
また、前記硬化促進剤には、カルシムアルミネート以外の成分として、硫酸塩、炭酸塩、アルミン酸塩、水酸化物等が適宜配合することができる。例えば、硫酸カルシウム（セッコウ）、アルミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。
前記硬化促進剤の配合量は、ジオポリマー組成物中のフライアッシュ１００質量部に対して、１．５〜１０質量部であることが好ましい。１．５質量部未満では、初期強度の発現性が十分ではなく、１０質量部を超えると、ジオポリマー組成物との混合状態が悪くなり、また型枠等への充填性状も悪くなるので好ましくない。また、長期強度の伸びが悪くなるので好ましくない。より好ましくは３〜８質量部である。
本発明におけるジオポリマー組成物には、前記硬化促進剤に加え、さらにセメントが添加されることが好ましい。前記セメントとしては、例えば、普通、早強、超早強、低熱および中庸熱等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。前記ポルトランドセメントに、シリカフューム、石灰石微粉末等が混合された混合セメントも使用できる。さらに、超速硬セメント、エコセメント等の特殊セメントも使用できる。これらセメントの一種であっても、二種以上であっても良い。
前記セメントの配合量としては、ジオポリマー組成物中のフライアッシュ１００質量部に対して、１．５〜１０質量部であることが好ましい。１．５質量部未満では、長期強度の発現性が十分ではなく、１０質量部を超えると、ジオポリマー組成物との混合状態が悪くなるので好ましくない。より好ましくは３〜８質量部である。
本発明においては、フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物が作製される（〔Ａ〕ジオポリマー作製工程）。このジオポリマー組成物の作製方法は特に限定されないが、フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を所定量配合し、混練装置によって混練することによって作製できる。混練装置は特に限定されるものではない。例えば、コンクリートを混練するために使用される強制二軸ミキサ等が挙げられる。
フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材は一度に混練装置に投入して混練してもよいし、練混ぜ水としてのアルカリ溶液を準備し、この中にフライアッシュを添加して混練した後、骨材を添加して混練してもよい。アルカリ溶液は、試薬（例えば水酸化ナトリウム）をあらかじめ水と混ぜて調整したアルカリ水溶液（例えば水酸化ナトリウム水溶液）、あるいは市販のアルカリ溶液（例えば珪酸ナトリウム：水ガラス）を、単独であるいは混合して調整したものが使用される。混練時間は特に限定されないが、1分〜１０分が好ましい。３分〜７分がより好ましい。
本発明においては、作製されたフライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物にカルシウムアルミネート類を有効成分とする硬化促進剤が添加される（〔Ｂ〕硬化促進剤添加工程）。硬化促進剤は、ジオポリマー組成物を混練しながら添加されることが好ましい。混練装置は特に限定されるものではなく、例えば、強制二軸ミキサが挙げられる。混練時間は特に限定されないが、３０秒〜５分が好ましい。特に硬化促進剤として急結剤が使用されるときは、短時間で素早く混練することが好ましい。
本発明においては、ジオポリマー組成物に、さらにセメントが添加される（〔Ｃ〕セメント添加工程）。セメントは、硬化促進剤とは別にジオポリマー組成物に添加してもよいが、硬化促進剤とあらかじめ混合して調整された後、添加してもかまわない。混練時間は特に限定されないが、５秒〜５分が好ましい。
本発明におけるジオポリマー組成物には、上記以外に、本発明の作用効果を損ねない範囲において、各種添加剤（材）を添加することができる。このような添加剤（材）としては、流動化剤、収縮低減剤、防錆剤、防水材、凝結遅延剤、消泡剤、粉塵低減剤、顔料、炭酸カルシウム粉末、シリカフューム、メタカオリン等が挙げられる。
なお、本発明におけるジオポリマー組成物は、吹付け用ジオポリマー組成物として有効に利用できる。この場合、硬化促進剤としては急結剤が使用されることが好ましい。本発明のジオポリマー組成物の吹付け施工を行う場合は、一般的に使用されているモルタルおよびコンクリート用吹付け装置を利用できる。フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物を作製し、これを吹付け施工箇所までホースで圧送し、吹付けノズル手前で硬化促進剤、あるいは事前に混合調整された硬化促進剤とセメントを添加してジオポリマー組成物と混合し、吹付け施工を行うことができる。
以下、より具体的な実施例が挙げられる。但し、本発明は以下の実施例のみに限定されない。本発明の特長が大きく損なわれない限り、各種の変形例や応用例も本発明に含まれる。
〔原材料〕
（１）フライアッシュ：松浦発電所産フライアッシュII種（ＪＩＳ Ａ ６２０１に準拠）、密度； ２．２６ｇ／ｃｍ２、比表面積；２８６０ｃｍ２／ｇ、（九電産業（株）社製）
（２）珪酸ナトリウム溶液：珪酸ナトリウム溶液１号、試薬（関東化学（株）社製）
（３）水酸化ナトリウム水溶液：４８％水酸化ナトリウム水溶液、試薬（関東化学（株）社製）
（４）骨材：細骨材(ＪＩＳ砂)
（５）水：水道水
（６）硬化促進剤Ａ：非晶質カルシウムアルミネート〔Ｃ１２Ａ７組成〕５５質量％、アルミン酸ナトリウム５質量％、無水石膏４０質量％
（７）硬化促進剤Ｂ：アルミナセメント〔ＣＡ組成〕６０質量％、硫酸ナトリウム５質量％、無水石膏３５質量％
（８）セメント：普通ポルトランドセメント、太平洋セメント（株）社製
（１）フライアッシュ：松浦発電所産フライアッシュII種（ＪＩＳ Ａ ６２０１に準拠）、密度； ２．２６ｇ／ｃｍ２、比表面積；２８６０ｃｍ２／ｇ、（九電産業（株）社製）
（２）珪酸ナトリウム溶液：珪酸ナトリウム溶液１号、試薬（関東化学（株）社製）
（３）水酸化ナトリウム水溶液：４８％水酸化ナトリウム水溶液、試薬（関東化学（株）社製）
（４）骨材：細骨材(ＪＩＳ砂)
（５）水：水道水
（６）硬化促進剤Ａ：非晶質カルシウムアルミネート〔Ｃ１２Ａ７組成〕５５質量％、アルミン酸ナトリウム５質量％、無水石膏４０質量％
（７）硬化促進剤Ｂ：アルミナセメント〔ＣＡ組成〕６０質量％、硫酸ナトリウム５質量％、無水石膏３５質量％
（８）セメント：普通ポルトランドセメント、太平洋セメント（株）社製
〔ジオポリマー組成物の作製〕
フライアッシュ：５５０質量部、水で２倍に希釈した珪酸ナトリウム溶液：１１０質量部、水酸化ナトリウム水溶液：９０質量部、水：１００質量部、細骨材：１３５０質量部を配合したものを、ホバートミキサーで３分間練り混ぜ、ジオポリマー組成物とした。
このジオポリマー組成物を１５分間練り置きした後、表１に示す硬化促進剤、セメントを添加してミキサで高速撹拌した。この混練物を型枠に充填し、常温（２０℃）で密閉養生をした。
フライアッシュ：５５０質量部、水で２倍に希釈した珪酸ナトリウム溶液：１１０質量部、水酸化ナトリウム水溶液：９０質量部、水：１００質量部、細骨材：１３５０質量部を配合したものを、ホバートミキサーで３分間練り混ぜ、ジオポリマー組成物とした。
このジオポリマー組成物を１５分間練り置きした後、表１に示す硬化促進剤、セメントを添加してミキサで高速撹拌した。この混練物を型枠に充填し、常温（２０℃）で密閉養生をした。
〔ジオポリマー組成物の評価〕
（１）プロクター貫入抵抗試験(速硬性評価)
ジオポリマー組成物に硬化促進剤、セメントを添加してミキサで５秒間高速撹拌し、型枠に充填後、速硬性を評価するため、プロクター貫入抵抗試験値（以下、プロクター試験値）を測定した。
（２）圧縮強度試験
所定材齢まで密閉養生を行ったジオポリマー組成物を供試体として、材齢１日、７日、２８日の圧縮強度を測定した。（ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠）なお、材齢１日で脱型できなかった水準については測定を行わなかった
（３）添加・混合状態の評価
ジオポリマー組成物に硬化促進剤、セメントを添加してミキサで５秒間高速撹拌し、型枠に充填中に急激なしまりが発生しないかどうか評価した。
（１）プロクター貫入抵抗試験(速硬性評価)
ジオポリマー組成物に硬化促進剤、セメントを添加してミキサで５秒間高速撹拌し、型枠に充填後、速硬性を評価するため、プロクター貫入抵抗試験値（以下、プロクター試験値）を測定した。
（２）圧縮強度試験
所定材齢まで密閉養生を行ったジオポリマー組成物を供試体として、材齢１日、７日、２８日の圧縮強度を測定した。（ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠）なお、材齢１日で脱型できなかった水準については測定を行わなかった
（３）添加・混合状態の評価
ジオポリマー組成物に硬化促進剤、セメントを添加してミキサで５秒間高速撹拌し、型枠に充填中に急激なしまりが発生しないかどうか評価した。
〔試験結果〕
試験結果を表１に示した。硬化促進剤が添加されない試験Ｎｏ．１およびＮｏ.１０が比較例、それ以外が実施例にあたる。
硬化促進剤を添加することによって得られたジオポリマー組成物は、３６０秒までのプロクター試験値が高く、初期の速硬性が高いことが分かる。特に、硬化促進剤とセメントを併用して使用した場合、プロクター試験値および１日以降の圧縮強度値が高く、初期の速硬性および早期強度発現性ともに優れたジオポリマー組成物が得られることが分かる（試験Ｎｏ.４〜８，１１）。なお、硬化促進剤およびセメントの添加量が、フライアッシュに対してそれぞれ１０.８質量部添加された場合、型枠に充填中に急激なしまりが発生し、添加・混合状態が不良であった（試験Ｎｏ.９）。
試験結果を表１に示した。硬化促進剤が添加されない試験Ｎｏ．１およびＮｏ.１０が比較例、それ以外が実施例にあたる。
硬化促進剤を添加することによって得られたジオポリマー組成物は、３６０秒までのプロクター試験値が高く、初期の速硬性が高いことが分かる。特に、硬化促進剤とセメントを併用して使用した場合、プロクター試験値および１日以降の圧縮強度値が高く、初期の速硬性および早期強度発現性ともに優れたジオポリマー組成物が得られることが分かる（試験Ｎｏ.４〜８，１１）。なお、硬化促進剤およびセメントの添加量が、フライアッシュに対してそれぞれ１０.８質量部添加された場合、型枠に充填中に急激なしまりが発生し、添加・混合状態が不良であった（試験Ｎｏ.９）。
Claims (8)
- フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物に、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、カルシウムハロアルミネート、カルシウムナトリウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネートおよびアルミナセメントの中から選ばれる１種以上のカルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が添加されることを特徴とするジオポリマー組成物の硬化促進方法。
- 前記硬化促進剤が、さらに硫酸塩、炭酸塩およびアルミン酸塩の中から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のジオポリマー組成物の硬化促進方法。
- さらにセメントが添加されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のジオポリマー組成物の硬化促進方法。
- 前記アルカリ溶液が、珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のジオポリマー組成物の硬化促進方法。
- 〔Ａ〕フライアッシュ、アルカリ溶液および骨材を含有するジオポリマー組成物を作製するジオポリマー作製工程と、〔Ｂ〕該ジオポリマー組成物に、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、カルシウムハロアルミネート、カルシウムナトリウムアルミネート、カルシウムサルホアルミネートおよびアルミナセメントの中から選ばれる１種以上のカルシウムアルミネート類を有効成分として含有する硬化促進剤が添加される硬化促進剤添加工程を具備することを特徴とするジオポリマー組成物の製造方法。
- 前記硬化促進剤が、さらに硫酸塩、炭酸塩およびアルミン酸塩の中から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項５に記載のジオポリマー組成物の製造方法。
- 〔Ｃ〕前記ジオポリマー組成物にさらにセメントが添加されるセメント添加工程を具備することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のジオポリマー組成物の製造方法。
- 前記アルカリ溶液が、珪酸ナトリウム溶液および水酸化ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のジオポリマー組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014157175A JP6300678B2 (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | ジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014157175A JP6300678B2 (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | ジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018031423A Division JP6440339B2 (ja) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | ジオポリマー組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016033104A JP2016033104A (ja) | 2016-03-10 |
| JP6300678B2 true JP6300678B2 (ja) | 2018-03-28 |
Family
ID=55452191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014157175A Active JP6300678B2 (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | ジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6300678B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101983318B1 (ko) * | 2018-08-20 | 2019-05-29 | 남진영 | 온돌겸용 바닥재용 보드 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019048729A (ja) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | デンカ株式会社 | 結合材組成物およびその刺激剤 |
| WO2023032768A1 (ja) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | 倉敷紡績株式会社 | ジオポリマー組成物の製造方法および３ｄプリントシステム |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014063B2 (ja) * | 1981-02-20 | 1985-04-11 | 電気化学工業株式会社 | ゲル化時間が長い高強度のセメント・水ガラスグラウト |
| JP5091519B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2012-12-05 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | ジオポリマー組成物及びその製造方法 |
| JP2011219281A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 吸水性ジオポリマー素材、それを用いた吸水性無機多孔質建材及びこれらの製造方法 |
| RU2599742C2 (ru) * | 2010-12-17 | 2016-10-10 | Католический Университет Америки | Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества |
| JP6087494B2 (ja) * | 2011-06-13 | 2017-03-01 | 西松建設株式会社 | ジオポリマー組成物およびその製造方法 |
| JP2014172001A (ja) * | 2013-03-11 | 2014-09-22 | Jfe Steel Corp | 土工材料の製造方法 |
-
2014
- 2014-07-31 JP JP2014157175A patent/JP6300678B2/ja active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101983318B1 (ko) * | 2018-08-20 | 2019-05-29 | 남진영 | 온돌겸용 바닥재용 보드 및 그 제조방법 |
| WO2020040496A1 (ko) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 남진영 | 온돌겸용 바닥재용 보드 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016033104A (ja) | 2016-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6722364B2 (ja) | 粉末状急結剤、急結材料、急結材料硬化物、及び吹付け工法 | |
| JP5364497B2 (ja) | 急結性吹付けセメントコンクリートの吹付け工法 | |
| JP6258697B2 (ja) | 速硬性グラウト組成物 | |
| JP2008239446A (ja) | ジオポリマー組成物及びその製造方法 | |
| JP6475488B2 (ja) | 速硬型軽量グラウト組成物 | |
| CA3109560C (en) | High strength class c fly ash cementitious compositions with controllable setting | |
| JP5026928B2 (ja) | 急結剤および吹付材料 | |
| JP6030438B2 (ja) | 吹付け材料、およびそれを用いた吹付け工法 | |
| JP6300678B2 (ja) | ジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法 | |
| JP4616112B2 (ja) | セメント用急結材及びセメント組成物 | |
| JP2011136863A (ja) | 超高強度グラウト組成物 | |
| JP2015034116A (ja) | セメントクリンカ及びセメント組成物 | |
| JP6440339B2 (ja) | ジオポリマー組成物 | |
| JP5072541B2 (ja) | 石炭灰粉末高含有セメント組成物用混和材、並びにこれを含有する石炭灰粉末高含有セメント組成物および吹付材料 | |
| JP6956468B2 (ja) | 速硬性グラウト組成物 | |
| JP2018177896A (ja) | 地盤の改良工法 | |
| JP6985177B2 (ja) | 水硬性組成物及びコンクリート | |
| JP6292257B2 (ja) | 脱硫スラグを用いた水和固化体 | |
| JP5721212B2 (ja) | 初期膨張性セメント組成物 | |
| WO2019021740A1 (ja) | セメント組成物、それを使用する施工方法、及びその製造方法 | |
| JP2020203800A (ja) | モルタル又はコンクリート組成物及びその製造方法 | |
| JP6258033B2 (ja) | 速硬性膨張セメント混練物の製造方法 | |
| JP4616111B2 (ja) | セメント用急結材及び急硬性セメント組成物 | |
| JP2006016543A (ja) | 地盤注入材 | |
| JP6729875B2 (ja) | 支保構造物の構築方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170531 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180111 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180207 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180227 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6300678 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |