JP6440339B2 - Geopolymer composition - Google Patents
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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に関する。 The present invention relates to a geopolymer composition using fly ash.
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。 Fly ash is incinerated ash generated by the combustion of coal in a coal-fired power plant or a coal boiler. An amount of about 10 million tons is generated annually in Japan, and its effective use is required. However, although some of them are used as cement raw materials or earthwork materials for backfill materials, roadbed materials, etc., most of them are landfilled as industrial waste.
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。 On the other hand, as a technique for curing inorganic powder, a technique called a geopolymer method is known in addition to a technique using cement. The geopolymer method is a technique in which a condensed polymer of silicic acid is used as a binder and powders are joined together to produce an artificial rock. Generally, it is produced by reacting an inorganic filler powder and an alkali silicate solution (water glass or the like).
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。 As this inorganic filler powder, several geopolymer production techniques using fly ash have been proposed. For example, Patent Document 1 describes a material that is solidified by room temperature curing or steam curing using sodium silicate aqueous solution and fly ash powder as raw materials. Moreover, in patent document 2, it is the geopolymer composition manufactured by knead | mixing the filler comprised from fly ash and blast furnace slag, an alkaline solution, and an aggregate, and making it harden | cure and set, Comprising: The composition ratio of the fly ash and the blast furnace slag is changed according to the compressive strength.
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。 However, geopolymers using fly ash have poor strength development and are generally steam-cured. According to Patent Document 1, the compression strength is 4.8 N / mm 2 when the steam curing condition is 60 ° C. steam curing for 1 day + underwater treatment for 3 days, whereas the room temperature curing for 28 days + underwater treatment. The compressive strength in the case of 3 days is 1.2 N / mm 2 , and in the room temperature curing, the strength is 1/4 even though the curing period is long.
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。 On the other hand, according to Patent Document 2, a compressive strength of 30 N / mm 2 or more is obtained at a material age of 7 days even at room temperature curing by setting the internal substitution rate of blast furnace slag fine powder to fly ash to 20% or more. It has been shown that However, although it is described that it is possible to produce a geopolymer only with fly ash, there is no description on the results of compressive strength in normal temperature curing when the blast furnace slag fine powder is not replaced, and There is also no clear description of early strength development at less than 7 days in age.
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。 As described above, there is a problem with regard to the strength development property at room temperature curing of the geopolymer using fly ash, particularly the early strength development property. For this reason, for example, it is substantially difficult to manufacture and construct a geopolymer using fly ash effectively in a site where steam curing or the like cannot be practically handled.
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提供することを目的とするものである。 The present invention has been studied in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a geopoolimer composition using fly ash having excellent early strength development even at room temperature curing.
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。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention added excellent curing properties and early strength by adding a curing accelerator containing calcium aluminate as an active ingredient to a geopolymer composition using fly ash. The inventors have found that a geopolymer composition having expression properties can be obtained, and have completed the present invention.
すなわち本発明は、次の［１]〜［６］に係るものである。
［１] フライアッシュ、アルカリ溶液、骨材を含有するジオポリマー組成物であって、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を、前記フライアッシュ１００質量部に対して１．５〜１０質量部含むジオポリマー組成物。
［２］前記カルシウムアルミネート類がカルシウムアルミネートである［１］のジオポリマー組成物。
［３］前記カルシウムアルミネートが非晶質カルシウムアルミネートである［２］のジオポリマー組成物。
［４］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種以上を含む［１］〜［３］いずれかのジオポリマー組成物。
［５］さらに、前記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、セメントを１．５〜１０質量部含む［１］〜［４］いずれかのジオポリマー組成物。
［６］前記硬化促進剤が急結剤である［１］〜［５］いずれかの吹付け用ジオポリマー組成物。
That is, the present invention relates to the following [1] to [6].
[1] A geopolymer composition containing fly ash, alkaline solution, and aggregate, among calcium aluminate, calcium aluminoferrite, calcium haloaluminate, calcium sodium aluminate, calcium sulfoaluminate and alumina cement A geopolymer composition comprising 1.5 to 10 parts by mass of a curing accelerator containing at least one selected calcium aluminate as an active ingredient with respect to 100 parts by mass of the fly ash.
[2] The geopolymer composition according to [1], wherein the calcium aluminate is calcium aluminate.
[3] The geopolymer composition according to [2], wherein the calcium aluminate is amorphous calcium aluminate.
[4] The geopolymer composition according to any one of [1] to [3], wherein the curing accelerator further contains one or more selected from sulfates, carbonates and aluminates.
[5] The geopolymer composition according to any one of [1] to [4], further including 1.5 to 10 parts by mass of cement with respect to 100 parts by mass of fly ash in the geopolymer composition.
[6] The geopolymer composition for spraying according to any one of [1] to [5], wherein the curing accelerator is a quick setting agent.
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。 According to the present invention, even in a geopolymer composition using fly ash, a geopolymer composition having excellent rapid hardening and early strength development can be obtained by curing at room temperature.
本発明は、ジオポリマー組成物である。前記ジオポリマー組成物は、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。 The present invention is a geopolymer composition. The said geopolymer composition is comprised from the geopolymer composition containing fly ash, an alkaline solution, and an aggregate, and the hardening accelerator which contains calcium aluminate as an active ingredient. More preferably, cement is contained. The alkaline solution is preferably a sodium silicate solution and an aqueous sodium hydroxide solution.
以下、更に詳細に説明される。 This will be described in more detail below.
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。 The fly ash contained in the geopolymer composition in the present invention is coal ash generated during coal combustion in a coal-fired power plant or the like, and is ash recovered by a dust collector, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) is the main component. In the present invention, those classified into I to IV types based on chemical and physical properties based on JIS A 6201 are preferred. Particularly preferred are those classified as type II.
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。３５質量部〜４０質量部がより好ましい。 The alkaline solution contained in the geopolymer composition in the present invention is a solution for kneading fly ash and aggregate. Examples of the alkaline solution include a sodium silicate solution (water glass), a sodium hydroxide aqueous solution, and a potassium hydroxide aqueous solution. These 1 type (s) or 2 or more types can be used. In particular, the combined use of a sodium silicate solution and an aqueous sodium hydroxide solution is preferred. As a compounding quantity of an alkaline solution, 25 mass parts-40 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of fly ash. 35 mass parts-40 mass parts is more preferable.
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。 The aggregate contained in the geopolymer composition in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used for ordinary mortar and concrete. Examples include natural aggregates such as river gravel, mountain gravel, sea gravel, crushed stone, and volcanic gravel lightweight aggregates, and artificial aggregates such as slag aggregates, artificial lightweight aggregates, and heavy aggregates. As a compounding quantity of an aggregate, 150 mass parts-600 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of fly ash. 250 parts by mass to 400 parts by mass is more preferable.
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。 The hardening accelerator in the present invention contains calcium aluminate as an active ingredient. As calcium aluminates, when CaO is represented by C, Al 2 O 3 by A, Na 2 O by N, and Fe 2 O 3 by F, C 3 A, C 2 A, C 12 A 7 , C 5 Calcium aluminate having a mineral composition expressed as A 3 , CA, C 3 A 5, CA 2, etc., calcium aluminoferrite expressed as C 2 AF, C 4 AF, etc. Calcium haloaluminates including calcium fluoroaluminates, such as substituted C 3 A 3 · CaF 2 and C 11 A7 · CaF 2, calcium sodiums, such as C 8 NA 3 and C 3 N 2 A 5 aluminate, calcium sulfoaluminate, such Auin (3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4), alumina cement and the like . These include those in which SiO 2 , K 2 O, Fe 2 O 3 , TiO 2 or the like is dissolved or combined. Further, it may be either crystalline or amorphous.
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。 Moreover, sulfate, carbonate, aluminate, hydroxide, etc. can be suitably mix | blended with the said hardening accelerator as components other than calcium aluminate. Examples thereof include calcium sulfate (gypsum), sodium aluminate, sodium carbonate, calcium hydroxide and the like.
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。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。 The compounding quantity of the said hardening accelerator is 1.5-10 mass parts with respect to 100 mass parts of fly ash in a geopolymer composition. If the amount is less than 1.5 parts by mass, the initial strength is not sufficiently developed. If the amount exceeds 10 parts by mass, the state of mixing with the geopolymer composition is deteriorated, and the filling properties into the formwork are also deteriorated. Absent. Further, it is not preferable because long-term strength elongation is deteriorated. More preferably, it is 3-8 mass parts.
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。 In addition to the said hardening accelerator, it is preferable that cement is further added to the geopolymer composition in this invention. Examples of the cement include various Portland cements such as normal, early strength, super early strength, low heat, and moderate heat. A mixed cement obtained by mixing silica fume, limestone fine powder and the like with the Portland cement can also be used. In addition, special cements such as ultrafast cement and eco-cement can be used. One kind of these cements or two or more kinds thereof may be used.
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。 As a compounding quantity of the said cement, it is preferable that it is 1.5-10 mass parts with respect to 100 mass parts of fly ash in a geopolymer composition. If it is less than 1.5 parts by mass, the expression of long-term strength is not sufficient, and if it exceeds 10 parts by mass, the mixed state with the geopolymer composition will be unfavorable. More preferably, it is 3-8 mass parts.
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。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。 In the present invention, a geopolymer composition containing fly ash, alkaline solution and aggregate is produced. The method for producing this geopolymer composition is not particularly limited, but it can be produced by blending predetermined amounts of fly ash, alkaline solution and aggregate and kneading them with a kneader. The kneading apparatus is not particularly limited. For example, the forced biaxial mixer etc. which are used in order to knead concrete are mentioned.
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。 The fly ash, the alkaline solution and the aggregate may be put into a kneading apparatus at a time and kneaded. Alternatively, an alkaline solution as mixing water is prepared, and fly ash is added therein and kneaded. May be added and kneaded. The alkaline solution is prepared by mixing a reagent (for example, sodium hydroxide) with water in advance and preparing an alkaline aqueous solution (for example, sodium hydroxide aqueous solution), or a commercially available alkaline solution (for example, sodium silicate: water glass) alone or in combination. The adjusted one is used. The kneading time is not particularly limited, but 1 minute to 10 minutes is preferable. 3 minutes to 7 minutes is more preferable.
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。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。 In the present invention, a curing accelerator containing calcium aluminate as an active ingredient is added to the geopolymer composition containing fly ash, alkali solution and aggregate. The curing accelerator is preferably added while kneading the geopolymer composition. A kneading apparatus is not specifically limited, For example, a forced biaxial mixer is mentioned. The kneading time is not particularly limited, but is preferably 30 seconds to 5 minutes. In particular, when a quick setting agent is used as a curing accelerator, it is preferable to knead quickly in a short time.
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。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。 In the present invention, cement is further added to the geopolymer composition. The cement may be added to the geopolymer composition separately from the curing accelerator, but it may be added after mixing with the curing accelerator in advance and adjusting. The kneading time is not particularly limited, but is preferably 5 seconds to 5 minutes.
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。 In addition to the above, various additives (materials) can be added to the geopolymer composition in the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such additives (materials) include fluidizing agents, shrinkage reducing agents, rust preventives, waterproofing agents, setting retarders, antifoaming agents, dust reducing agents, pigments, calcium carbonate powder, silica fume, and metakaolin. It is done.
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。 In addition, the geopolymer composition in this invention can be utilized effectively as a geopolymer composition for spraying. In this case, a quick setting agent is preferably used as the curing accelerator. When spraying the geopolymer composition of the present invention, generally used mortar and concrete spraying devices can be used. A geopolymer composition containing fly ash, alkaline solution and aggregate is prepared, and this is pumped to the spraying application site with a hose, and a curing accelerator in front of the spray nozzle or a premixed curing accelerator And cement can be added and mixed with the geopolymer composition for spraying.
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。 More specific examples will be given below. However, the present invention is not limited to the following examples. Various modifications and application examples are also included in the present invention as long as the features of the present invention are not greatly impaired.
〔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
〔raw materials〕
(1) Fly ash: Fly ash type II from Matsuura Power Station (conforming to JIS A 6201), density; 2.26 g / cm 2 , specific surface area; 2860 cm 2 / g (manufactured by Kyuden Sangyo Co., Ltd.)
(2) Sodium silicate solution: Sodium silicate solution No. 1, reagent (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)
(3) Sodium hydroxide aqueous solution: 48% sodium hydroxide aqueous solution, reagent (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)
(4) Aggregate: Fine aggregate (JIS sand)
(5) Water: tap water (6) Curing accelerator A: Amorphous calcium aluminate [C 12 A 7 composition] 55% by mass, sodium aluminate 5% by mass, anhydrous gypsum 40% by mass
(7) Curing accelerator B: Alumina cement [CA composition] 60 mass%, sodium sulfate 5 mass%, anhydrous gypsum 35 mass%
(8) Cement: Ordinary Portland cement, Taiheiyo Cement Co., Ltd.
〔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。
[Preparation of geopolymer composition]
Fly ash: 550 parts by mass, sodium silicate solution diluted twice with water: 110 parts by mass, sodium hydroxide aqueous solution: 90 parts by mass, water: 100 parts by mass, fine aggregate: 1350 parts by mass, The mixture was kneaded with a Hobart mixer for 3 minutes to obtain a geopolymer composition.
This geopolymer composition was kneaded for 15 minutes, and then the curing accelerator and cement shown in Table 1 were added and stirred at high speed with a mixer. The kneaded product was filled in a mold and sealed and cured at room temperature (20 ° C.).
〔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。
[Evaluation of Geopolymer Composition]
(1) Procter penetration resistance test (rapid hardness evaluation)
A curing accelerator and cement were added to the geopolymer composition, and the mixture was stirred at high speed for 5 seconds with a mixer. After filling the formwork, a Procter penetration resistance test value (hereinafter referred to as Proctor test value) was measured in order to evaluate fast curing. .
(2) Compressive strength test Using the geopolymer composition that had been hermetically sealed until a predetermined age, the compressive strength was measured on the 1st, 7th, and 28th ages. (Based on JIS A 1108) In addition, the level that could not be demolded at the age of 1 day was not measured. (3) Addition / Evaluation of Mixing Condition A curing accelerator and cement were added to the geopolymer composition. The mixture was stirred at a high speed for 5 seconds with a mixer, and it was evaluated whether or not a sudden stagnation occurred during filling of the mold.
〔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、Ｎｏ．９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）。
〔Test results〕
The test results are shown in Table 1. Test No. in which no curing accelerator is added. 1, no. 9 and no. 10 is a comparative example, and the others are examples.
It can be seen that the geopolymer composition obtained by adding the curing accelerator has a high Proctor test value up to 360 seconds and a high initial fast-curing property. In particular, when a curing accelerator and cement are used in combination, a geopolymer composition having a high Proctor test value and a high compressive strength value after one day, and excellent initial fast curing and early strength development can be obtained. Yes (test No. 4-8, 11). In addition, when the addition amount of a hardening accelerator and cement was each 10.8 mass parts addition with respect to fly ash, a sudden squeezing occurred during filling to the mold, and the addition / mixing state was poor (Test No. 9).
Claims (6)
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を、前記フライアッシュ１００質量部に対して１．５〜１０質量部含むことを特徴とするジオポリマー組成物。 A geopolymer composition containing fly ash, alkaline solution, aggregate,
A curing accelerator containing as an active ingredient at least one calcium aluminate selected from calcium aluminate, calcium aluminoferrite, calcium haloaluminate, calcium sodium aluminate, calcium sulfoaluminate and alumina cement, A geopolymer composition comprising 1.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of fly ash.
The geopolymer composition for spraying according to any one of claims 1 to 5, wherein the curing accelerator is a quick setting agent.
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