JP6695548B2 - Shrinkage reducer for geopolymer and cured geopolymer - Google Patents

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Description

本発明はジオポリマー用の収縮低減剤、並びに該収縮低減剤を含むジオポリマー形成組成物及びその硬化体に関する。更に詳しくは、配合したジオポリマー硬化体の乾燥収縮を抑制し、収縮低減効果を発揮するジオポリマー用収縮低減剤に関する。   The present invention relates to a shrink reducing agent for a geopolymer, a geopolymer forming composition containing the shrink reducing agent, and a cured product thereof. More specifically, it relates to a shrinkage-reducing agent for a geopolymer, which suppresses the dry shrinkage of the blended geopolymer cured product and exhibits a shrinkage-reducing effect.

フランスのDavidovitsによって1978年に提唱されたジオポリマー(以下、GPとも称する)は、メタカオリン等の活性フィラー(アルミノシリケート源)がアルカリ溶液(アルカリ源:アルカリ金属ケイ酸塩、NaOH等)で刺激されることによって硬化し、セメントを使用せずに硬化体を作製できる無機材料である。セメントの製造におけるCO排出量は、コンクリート製造時のCO排出量全体の6割以上を占めるため、これを使用せずに済むGPは、通常のコンクリートに比べ、CO排出量を80〜90%程度低減することができ(非特許文献1)、環境負荷軽減を図れる材料として注目されている。
GPを構成する上記活性フィラーは、GPの硬化に必要な陽イオンの供給源となるため、構成元素としてSiとAlを多く含むものであることが望ましく、天然物であればメタカオリンなどが使用される。また、活性フィラーとしてフライアッシュ(以下、FAとも称する)や高炉スラグ微粉末(以下、BFSとも称する)、都市ごみ焼却灰溶融スラグ微粉末、下水汚泥溶融スラグ微粉末といった廃棄物や副産物も使用することができる。このため、GPは、廃棄物のリサイクルの観点からも、重要な技術と位置づけられる。
またGPは、ポルトランドセメントを用いた従来のコンクリートと比較して、強度発現性、耐火性、アルカリ骨材反応抵抗性、耐硫酸塩抵抗性に優れ、重金属を固定できる等の特徴を有する。
A geopolymer (hereinafter also referred to as GP) proposed by Davidovits of France in 1978 is an active filler (aluminosilicate source) such as metakaolin which is stimulated with an alkaline solution (alkali source: alkali metal silicate, NaOH, etc.). It is an inorganic material that is hardened by curing and can be made into a hardened body without using cement. CO 2 emissions in the production of cement, to occupy the least 60% of the total CO 2 emissions during concrete production, the GP becomes unnecessary to use it, compared with ordinary concrete, 80 CO 2 emissions It can be reduced by about 90% (Non-Patent Document 1), and is attracting attention as a material that can reduce the environmental load.
Since the above-mentioned active filler constituting GP serves as a source of cations necessary for curing GP, it is desirable that it contains a large amount of Si and Al as constituent elements, and if it is a natural product, metakaolin or the like is used. In addition, fly ash (hereinafter, also referred to as FA), blast furnace slag fine powder (hereinafter, also referred to as BFS), municipal waste incineration ash molten slag fine powder, sewage sludge molten slag fine powder, and other waste materials and by-products are also used as active fillers. be able to. Therefore, GP is positioned as an important technology from the viewpoint of waste recycling.
Further, GP is superior in strength development, fire resistance, alkali-aggregate reaction resistance, sulfate resistance, and is capable of fixing heavy metals, as compared with conventional concrete using Portland cement.

これまでジオポリマーの活性フィラーとして、FAとBFSを採用した例が多く報告されている。活性フィラーのなかでも、酸化カルシウム(CaO)の含有量が比較的少ないFAを単独で使用したGPは、凝結・硬化時間が長く(例えば常温(気中)養生の場合、1日以上)、十分な可使時間は確保されるものの強度発現性に乏しい(例えば非特許文献2及び非特許文献3)。一方、酸化カルシウムの含有量が比較的多いBFSを活性フィラーとしたGPは、強度発現性に非常に優れるものの、常温下の凝結時間は10〜40分ほどで極めて短く、その作業性は悪い。このため、GPの強度発現性を高める目的で、FAを用いたジオポリマーにBFSを混合使用する検討例がいくつか報告されている(例えば、非特許文献3及び非特許文献4)。   Up to now, many cases have been reported in which FA and BFS are used as active fillers for geopolymers. Among the active fillers, GP using FA alone, which has a relatively low content of calcium oxide (CaO), has a long setting and hardening time (for example, at room temperature (in the air), 1 day or more), and is sufficient. Although the pot life is secured, the strength development is poor (for example, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3). On the other hand, GP using BFS having a relatively high content of calcium oxide as an active filler is very excellent in strength development, but the setting time at room temperature is 10 to 40 minutes, which is extremely short and its workability is poor. For this reason, some studies have been reported on the use of BFS mixed with a geopolymer using FA for the purpose of enhancing GP strength development (for example, Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4).

またGPの圧縮強度と凝結時間を適切かつ同時にコントロールする技術を開発することを目指し、混和材の使用によるGP組成物の凝結時間調整方法が検討されている(特許文献1)。例えば、糖類、酸、およびキレート剤を用いたGPの凝結時間の調節方法が提案されている。
さらに、ショ糖またはクエン酸を添加したフライアッシュベースを用いたジオポリマーモルタルの凝結時間と圧縮強度の変化についての実験的考察が報告されている(非特許文献5)。また、アルカリシリカ溶液に用いる金属水酸化物として水酸化カリウムを使用し、水酸化カリウムの濃度とアルカリシリカ溶液のSiO/KOのモル比等を調整することで、BFSを用いたGPの凝結時間を延長できることが指摘されている(非特許文献6)。
In addition, a method for adjusting the setting time of the GP composition by using an admixture has been studied with the aim of developing a technique for appropriately and simultaneously controlling the compressive strength and setting time of GP (Patent Document 1). For example, methods of controlling the setting time of GP using sugars, acids, and chelating agents have been proposed.
Furthermore, experimental consideration has been reported on changes in setting time and compressive strength of geopolymer mortar using a fly ash base containing sucrose or citric acid (Non-Patent Document 5). Further, by using potassium hydroxide as the metal hydroxide used in the alkali silica solution and adjusting the concentration of potassium hydroxide and the SiO 2 / K 2 O molar ratio of the alkali silica solution, GP using BFS can be used. It has been pointed out that the setting time can be extended (Non-Patent Document 6).

GP研究の歴史はまだ浅く、例えばGPの硬化反応は、上述の活性フィラー由来の陽イオンとアルカリシリカ溶液由来のケイ酸化合物による重縮合により進行するものであるとされている(特許文献2)ものの、用いる活性フィラーによって凝結時間と強度が変化するなど、そのメカニズムの詳細において未だ不明な点が多い。
そして現状では、酸化カルシウムの含有量が比較的多い活性フィラーを用いる場合には凝結と強度の発現が非常に早いという特徴、またポルトランドセメントに替わる新たな無機材料として実用化を図るという観点から、上述の文献に示すように、GP研究は圧縮強度(強度発現性)と凝結時間(作業性)の制御(両立)に関してまずは大きな主眼が置かれているといえる。
こうした中、本発明者らの検討において、上述の強度発現性や作業性の観点に加え、GPの収縮特性が従来のセメントコンクリートのそれとは大きく異なることに着目した。例えばGPは、後述するように硬化反応の一態様として考えられているアルミノシリケート源とアルカリ源による縮重合反応の進行に伴い、アルカリシリカ溶液中の水分が系外に排出され、硬化体に大きな体積変化(乾燥収縮)が発生する。一方、GPはアルカリ源の濃度低下や滲出が生じる虞があるため空気中で養生させる必要があるが、7日間の気中(常温)養生後に脱型したGPコンクリートの乾燥収縮によるひずみ(以下、乾燥収縮ひずみという)は、従来のセメントコンクリートと比べて遥かに大きく(およそ3〜4倍)、GPの実用化を目指す上で看過できない課題となることを見出した。この乾燥収縮ひずみは、通常、800(μm/m)以上と大きくなると、硬化体にひび割れを発生させる虞があるものの、現状では、GPの乾燥収縮を抑制する手段に関する検証例や報告例は極めて少ない。
こうした種々の課題を踏まえ、本発明は、これまで課題とされたジオポリマーの硬化前の流動性保持時間の延長と硬化体の強度発現性の確保のみならず、乾燥収縮を抑制できる硬化体を得られる、新たなジオポリマー用添加剤の提供を課題とするものである。
The history of GP research is still short, and for example, the curing reaction of GP is said to proceed by polycondensation of the above-mentioned cation derived from the active filler and the silicic acid compound derived from the alkali silica solution (Patent Document 2). However, there are still many unclear points in the details of the mechanism, such as the setting time and strength changing depending on the active filler used.
And in the current situation, when using an active filler having a relatively high content of calcium oxide, the characteristics of setting and strength are very fast, and from the viewpoint of practical application as a new inorganic material replacing Portland cement, As shown in the above-mentioned literature, it can be said that the GP research is mainly focused on control (compatibility) of compressive strength (strength development) and setting time (workability).
Under such circumstances, in the study by the present inventors, in addition to the above-described viewpoint of strength development and workability, it was noted that the GP shrinkage characteristics are significantly different from those of conventional cement concrete. For example, in GP, as the polycondensation reaction with an aluminosilicate source and an alkali source, which is considered as one mode of the curing reaction, progresses, the water in the alkali silica solution is discharged out of the system, and a large amount is generated in the cured body. Volume change (dry shrinkage) occurs. On the other hand, GP may need to be cured in air because it may cause a decrease in alkali source concentration and exudation, but strain due to drying shrinkage of GP concrete demolded after curing in air (normal temperature) for 7 days (hereinafter, It has been found that the dry shrinkage strain) is much larger than that of conventional cement concrete (about 3 to 4 times), and is an issue that cannot be overlooked when aiming for practical use of GP. If the dry shrinkage strain is usually large (800 μm / m) or more, cracks may occur in the cured product, but at present, there are very few verification examples and report examples regarding means for suppressing the dry shrinkage of GP. Few.
Based on these various problems, the present invention provides a cured product capable of suppressing drying shrinkage as well as extending the fluidity retention time before curing of the geopolymer and ensuring the strength development of the cured product, which has been a problem so far. It is an object to provide a new additive for geopolymer obtained.

本発明者らが検討した結果、1種以上の特定構造を有するエステル系化合物を含む収縮低減剤をジオポリマーに対して用いること、特に好適な態様において、1種以上の脂肪族オキシカルボン酸系化合物からなる収縮低減助剤を含む混和剤の形態にて、前記収縮低減剤をジオポリマーに対して用いることにより、乾燥収縮を抑制して、硬化体における収縮ひずみを著しく低減させるとともに、強度発現性を損なうことなく作業性を確保し、さらには、硬化体表面の黒ずみや白華の発生を抑制し、表面美観効果をも得られることを見出した。   As a result of studies by the present inventors, use of a shrinkage-reducing agent containing an ester compound having one or more specific structures for a geopolymer, in a particularly preferred embodiment, one or more aliphatic oxycarboxylic acid-based compounds By using the shrinkage-reducing agent for a geopolymer in the form of an admixture containing a shrinkage-reducing aid made of a compound, drying shrinkage is suppressed, and shrinkage strain in a cured product is significantly reduced, and strength is expressed. It has been found that workability can be secured without impairing the property, and further, generation of darkening and white sinter on the surface of the cured body can be suppressed, and a surface aesthetic effect can also be obtained.

すなわち、本発明は、下記一般式(1)〜一般式(4)で表される化合物(I)〜化合物(IV)のうち、1種以上を含む、ジオポリマー用収縮低減剤に関する。
・化合物(I)
−C(=O)−O−(AO)n1−R (1)
(式中、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n1はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は水素原子、炭素原子数1乃至30のアルキル基、炭素原子数2乃至30のアルケニル基又は−C(=O)−R基を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表す。)
・化合物(II)
[HO−C(=O)−][−C(=O)−O−(AO)n2−R
(2)
(式中、
は炭素原子数1乃至30の(k+m)価の多価カルボン酸から(k+m)個のカルボキシル基を除いた残基、又は単結合を表し、
k及びmは、0≦k≦5、1≦m≦6、2≦k+m≦6の関係を満たす整数を表し
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n2はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は水素原子、炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表す。)
・化合物(III)
[R−(OAn3−O−][−O−C(=O)−R (3)
(式中、
は炭素原子数2乃至30の(p+q)価の多価アルコールから(p+q)個のヒドロキシ基を除いた残基を表し、
は水素原子又は−O−C(=O)−R基を表し、
OAは炭素原子数2乃至4の二価のオキシアルキレン基を表し、
n3はオキシアルキレンの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
p及びqは、1≦p≦7、1≦q≦7、2≦p+q≦8の関係を満たす整数を表す。)
・化合物(IV)
[H−(OAn4−O−]10[−O−(AO)n5−C(=O)−R11 (4)
(式中、
10は炭素原子数2乃至30の(r+s)価の多価アルコールから(r+s)個のヒドロキシ基を除いた残基を表し、
OAは炭素原子数2乃至4の二価のオキシアルキレン基を表し、
n4はオキシアルキレンの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
11は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n5はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
r及びsは、0≦r≦7、1≦s≦8、2≦r+s≦8の関係を満たす整数を表す。)
That is, the present invention relates to a shrinkage-reducing agent for a geopolymer, which comprises one or more compounds (I) to (IV) represented by the following general formulas (1) to (4).
・ Compound (I)
R 1 -C (= O) -O- (A 1 O) n1 -R 2 (1)
(In the formula,
R 1 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
A 1 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n1 is the average number of added moles of alkylene oxide and represents a number of 1 to 200;
R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms or a —C (═O) —R 3 group,
R 3 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms. )
・ Compound (II)
[HO-C (= O) -] k R 4 [-C (= O) -O- (A 2 O) n2 -R 5] m
(2)
(In the formula,
R 4 represents a residue obtained by removing (k + m) carboxyl groups from a (k + m) -valent polycarboxylic acid having 1 to 30 carbon atoms, or a single bond,
k and m represent an integer satisfying the relationship of 0 ≦ k ≦ 5, 1 ≦ m ≦ 6, 2 ≦ k + m ≦ 6, and A 2 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n2 is the average number of moles of alkylene oxide added and represents a number of 1 to 200;
R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms. )
・ Compound (III)
[R 7 - (OA 3) n3 -O-] p R 6 [-O-C (= O) -R 8] q (3)
(In the formula,
R 6 represents a residue obtained by removing (p + q) hydroxy groups from a (p + q) polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms,
R 7 represents a hydrogen atom or a —O—C (═O) —R 9 group,
OA 3 represents a divalent oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms,
n3 is the average number of moles of oxyalkylene added and represents a number of 1 to 200;
R 8 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
R 9 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
p and q represent integers that satisfy the relationship of 1 ≦ p ≦ 7, 1 ≦ q ≦ 7, and 2 ≦ p + q ≦ 8. )
・ Compound (IV)
[H- (OA 4) n4 -O- ] r R 10 [-O- (A 5 O) n5 -C (= O) -R 11] s (4)
(In the formula,
R 10 represents a residue obtained by removing (r + s) hydroxy groups from a (r + s) -valent polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms,
OA 4 represents a divalent oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms,
n4 is the average number of moles of oxyalkylene added and represents a number of 1 to 200;
R 11 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
A 5 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n5 is the average number of moles of added alkylene oxide and represents a number of 1 to 200;
r and s represent integers that satisfy the relationship of 0 ≦ r ≦ 7, 1 ≦ s ≦ 8, and 2 ≦ r + s ≦ 8. )

本発明のジオポリマー用収縮低減剤は、CaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、並びに、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源を含む混合物より形成されるジオポリマーに適用される添加剤であることが好ましい。   The shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention is a group consisting of at least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60% by mass, and an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate and an alkali metal silicate. It is preferably an additive applied to a geopolymer formed from a mixture containing at least one alkali source selected from

さらに本発明は、前記ジオポリマー用収縮低減剤と、水酸基価が250〜1500mgKOH/g、かつ酸価が250〜950mgKOH/gである1種以上の脂肪族オキシカルボン酸の塩を含み、前記脂肪族オキシカルボン酸の水酸基価/酸価の質量加重平均値が0.40以上5.00未満であるジオポリマー用収縮低減助剤を含む、ジオポリマー用混和剤も対象とする。中でも前記収縮低減助剤が、乳酸塩、リンゴ酸塩、及び酒石酸塩からなる群から選択される少なくとも一種の脂肪族オキシカルボン酸の塩を含むものであること、特に前記収縮低減助剤が酒石酸塩を含むものであることが好ましい。   Furthermore, the present invention comprises the shrink reducing agent for geopolymers and a salt of one or more aliphatic oxycarboxylic acids having a hydroxyl value of 250 to 1500 mgKOH / g and an acid value of 250 to 950 mgKOH / g, Also included are geopolymer admixtures that include a geopolymer shrinkage reduction aid having a mass weighted average hydroxyl group / acid value of the group oxycarboxylic acid of 0.40 or more and less than 5.00. Among them, the shrinkage-reducing auxiliary agent is one containing at least one salt of an aliphatic oxycarboxylic acid selected from the group consisting of lactate, malate, and tartrate, and particularly the shrinkage-reducing auxiliary agent is tartrate. It is preferable that it contains.

さらに本発明は、前記ジオポリマー用収縮低減剤、CaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩
及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源、及び骨材を含む、ジオポリマー形成組成物に関する。
さらには、前記ジオポリマー用混和剤、CaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源、及び骨材を含む、ジオポリマー硬化体に関する。
Further, the present invention provides the group consisting of the shrink reducing agent for geopolymer, at least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60% by mass, an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate and an alkali metal silicate. A geopolymer-forming composition comprising at least one alkalinity source selected from and an aggregate.
Furthermore, it is selected from the group consisting of the admixture for geopolymer, at least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60% by mass, an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate and an alkali metal silicate. The present invention relates to a cured geopolymer containing at least one alkali source and an aggregate.

本発明のジオポリマー用収縮低減剤は、これを配合したジオポリマーにおける収縮低減効果に優れ、さらに硬化体の強度発現性を損なうことなく、凝結時間の延長により硬化前の作業性を改善し、同時に硬化体の表面の美観を高める、ジオポリマー硬化体を得ることができる。   The shrinkage-reducing agent for geopolymers of the present invention is excellent in the shrinkage-reducing effect in the geopolymers containing the same, and further, the workability before curing is improved by extending the setting time without impairing the strength development of the cured product, At the same time, it is possible to obtain a geopolymer cured product which enhances the appearance of the cured product.

前述したように、ジオポリマー(GP)は、アルミノシリケート源(活性フィラー)及びアルカリ源(アルカリシリカ溶液など)を含む材料より作製される。ここでGP形成材料(GP形成組成物)に含まれる水は、従来のコンクリートにおけるポルトランドセメントの水和反応とは異なり、GPの硬化反応の一態様として考えられているアルミノシリケート源とアルカリ源による縮重合反応には関与しないと考えられる。そのため、GP形成組成物の凝結・硬化に伴い、硬化反応に関与しない組成物中(アルカリ溶液中)の水は蒸気として系外に排出され得る。すなわち水分の逸散による乾燥収縮は、GPにおいては凝結段階から既に発生すると考えられる。実際、本発明者らは、GPコンクリートの乾燥収縮ひずみが従来のセメントコンクリートと比べて遥かに大きいことを確認している。
このように乾燥収縮ひずみを抑制することは、GPの実用化を図る上で重要な課題の一つといえるものの、GPの乾燥収縮に関する数少ない報告例(例えば非特許文献7及び非特許文献8)においても、収縮低減のための具体的な手段、例えば収縮低減効果を発揮する成分や構成に関する十分な検討はなされていない。なお、水ガラスとスラグを配合したコンクリート(水スラグコンクリート)において、従来のコンクリート用収縮低減剤を配合した報告例(特許文献3)はあるが、本報告例は初期材齢の乾燥収縮が大きいことに着目したにすぎない。またアルカリ活性剤を添加したアルミノケイ酸塩結合材(アルカリ活性化アルミノケイ酸塩結合材)において、アミン化合物が収縮低減に効果があるとの報告例もあるが(特許文献4及び特許文献5)、オキシアルキレン基が付加したエステル系化合物についての言及はない。
本発明は、特定のエステル系化合物を含む収縮低減剤が、特に好ましい態様において更に特定の脂肪族オキシカルボン酸系化合物からなる収縮低減助剤を含む態様である混和剤が、GPの凝結段階から発生すると考えられる乾燥収縮を抑制するとともに、硬化前の作業性確保と硬化体の強度発現性の両立を実現し、さらには硬化体の外観が良好なものとなることを見出しなされたものである。
以下、本発明について詳述する。
As described above, the geopolymer (GP) is made of a material containing an aluminosilicate source (active filler) and an alkali source (alkali silica solution or the like). Here, the water contained in the GP forming material (GP forming composition) is different from the hydration reaction of Portland cement in conventional concrete, and is due to an aluminosilicate source and an alkali source, which are considered as one mode of the GP curing reaction. It is considered that it does not participate in the polycondensation reaction. Therefore, with the setting and curing of the GP-forming composition, water in the composition (in the alkaline solution) that does not participate in the curing reaction can be discharged to the outside of the system as steam. That is, it is considered that the drying shrinkage due to the dissipation of water has already occurred in GP from the setting stage. In fact, the present inventors have confirmed that the dry shrinkage strain of GP concrete is much larger than that of conventional cement concrete.
Although it can be said that suppressing the drying shrinkage strain is one of the important problems in putting the GP into practical use, in a few reports on the drying shrinkage of the GP (for example, Non-Patent Document 7 and Non-Patent Document 8). However, specific means for reducing shrinkage, for example, components and constitutions that exert the effect of reducing shrinkage have not been sufficiently examined. In addition, although there is a report example (Patent Document 3) in which a conventional shrinkage reducing agent for concrete is mixed in concrete containing water glass and slag (water slag concrete), this report example has a large dry shrinkage at an initial age. I just focused on that. In addition, in aluminosilicate binders (alkali activated aluminosilicate binders) added with an alkali activator, there are reports that amine compounds are effective in reducing shrinkage (Patent Documents 4 and 5), There is no mention of ester compounds to which an oxyalkylene group is added.
In the present invention, the shrinkage reducing agent containing a specific ester compound is a particularly preferable embodiment in which a shrinkage reducing auxiliary agent containing a specific aliphatic oxycarboxylic acid compound is further contained. It has been found that while suppressing the drying shrinkage that is considered to occur, it achieves both workability assurance before curing and strength development of the cured product, and that the cured product has a good appearance. ..
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[ジオポリマー用収縮低減剤]
本発明のジオポリマー用収縮低減剤は、オキシアルキレン基(アルキレンオキサイド基)を含む特定構造のエステル系化合物からなり、具体的には、下記一般式(1)〜一般式(4)で表される化合物(I)〜化合物(IV)のうち、1種以上を含むものである。
なお、本発明のジオポリマー用収縮低減剤として用いる下記化合物(I)〜化合物(IV)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、例えばMwが100〜10,000である化合物が好ましく、さらにはMwが100〜5,000である化合物が好適である。なお本明細書において重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算で測定される値をいう。
[Shrinkage reducer for geopolymer]
The shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention comprises an ester compound having a specific structure containing an oxyalkylene group (alkylene oxide group), and is specifically represented by the following general formula (1) to general formula (4). The compound (I) to the compound (IV) include one or more kinds.
The weight average molecular weights (Mw) of the following compounds (I) to (IV) used as the shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention are not particularly limited, but compounds having Mw of 100 to 10,000 are preferable, Further, a compound having Mw of 100 to 5,000 is preferable. In addition, in this specification, a weight average molecular weight (Mw) says the value measured by polystyrene conversion by gel permeation chromatography (GPC).

《化合物(I)》
−C(=O)−O−(AO)n1−R (1)
上記一般式(1)中、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n1はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は水素原子、炭素原子数1乃至30のアルキル基、炭素原子数2乃至30のアルケニル基又は−C(=O)−R基を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表す。
<< Compound (I) >>
R 1 -C (= O) -O- (A 1 O) n1 -R 2 (1)
In the above general formula (1),
R 1 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
A 1 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n1 is the average number of added moles of alkylene oxide and represents a number of 1 to 200;
R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms or a —C (═O) —R 3 group,
R 3 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms.

《化合物(II)》
[HO−C(=O)−][−C(=O)−O−(AO)n2−R
(2)
上記一般式(2)中、
は炭素原子数1乃至30の(k+m)価の多価カルボン酸から(k+m)個のカルボキシル基を除いた残基、又は単結合を表し、
k及びmは、0≦k≦5、1≦m≦6、2≦k+m≦6の関係を満たす整数を表し
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n2はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は水素原子、炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表す。
<< Compound (II) >>
[HO-C (= O) -] k R 4 [-C (= O) -O- (A 2 O) n2 -R 5] m
(2)
In the above general formula (2),
R 4 represents a residue obtained by removing (k + m) carboxyl groups from a (k + m) -valent polycarboxylic acid having 1 to 30 carbon atoms, or a single bond,
k and m represent an integer satisfying the relationship of 0 ≦ k ≦ 5, 1 ≦ m ≦ 6, 2 ≦ k + m ≦ 6, and A 2 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n2 is the average number of moles of alkylene oxide added and represents a number of 1 to 200;
R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms.

《化合物(III)》
[R−(OAn3−O−][−O−C(=O)−R (3)
上記一般式(3)中、
は炭素原子数2乃至30の(p+q)価の多価アルコールから(p+q)個のヒドロキシ基を除いた残基を表し、
は水素原子又は−O−C(=O)−R基を表し、
OAは炭素原子数2乃至4の二価のオキシアルキレン基を表し、
n3はオキシアルキレンの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
p及びqは、1≦p≦7、1≦q≦7、2≦p+q≦8の関係を満たす整数を表す。
<< Compound (III) >>
[R 7 - (OA 3) n3 -O-] p R 6 [-O-C (= O) -R 8] q (3)
In the above general formula (3),
R 6 represents a residue obtained by removing (p + q) hydroxy groups from a (p + q) polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms,
R 7 represents a hydrogen atom or a —O—C (═O) —R 9 group,
OA 3 represents a divalent oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms,
n3 is the average number of moles of oxyalkylene added and represents a number of 1 to 200;
R 8 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
R 9 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
p and q represent integers that satisfy the relationship of 1 ≦ p ≦ 7, 1 ≦ q ≦ 7, and 2 ≦ p + q ≦ 8.

《化合物(IV)》
[H−(OAn4−O−]10[−O−(AO)n5−C(=O)−R11 (4)
上記一般式(4)中、
10は炭素原子数2乃至30の(r+s)価の多価アルコールから(r+s)個のヒドロキシ基を除いた残基を表し、
OAは炭素原子数2乃至4の二価のオキシアルキレン基を表し、
n4はオキシアルキレンの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
11は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n5はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
r及びsは、0≦r≦7、1≦s≦8、2≦r+s≦8の関係を満たす整数を表す。
<< Compound (IV) >>
[H- (OA 4) n4 -O- ] r R 10 [-O- (A 5 O) n5 -C (= O) -R 11] s (4)
In the above general formula (4),
R 10 represents a residue obtained by removing (r + s) hydroxy groups from a (r + s) -valent polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms,
OA 4 represents a divalent oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms,
n4 is the average number of moles of oxyalkylene added and represents a number of 1 to 200;
R 11 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
A 5 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n5 is the average number of moles of added alkylene oxide and represents a number of 1 to 200;
r and s represent integers that satisfy the relationship of 0 ≦ r ≦ 7, 1 ≦ s ≦ 8, and 2 ≦ r + s ≦ 8.

上記式中、R、R、R、R、R、R、R11における炭素原子数1乃至30のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基、ノナコシル基、トリアコンチル基が挙げられ、炭素原子数3以上を有するアルキル基(すなわち上記したメチル基及びエチル基を除き、プロピル基以降に記載した基)にあっては、分岐鎖、環状鎖を含んでいてもよい。
またR、R、R、R、R、R、R11における炭素原子数2乃至30のアルケニル基としては、エタニル基、プロパニル基、ブタニル基、ペンタニル基、ヘキサニル基、ヘプタニル基、オクタニル基、ノナニル基、デカニル基、ウンデカニル基、ドデカニル基、トリデカニル基、テトラデカニル基、ペンタデカニル基、ヘキサデカニル基、ヘプタデカニル基、オクタデカニル基、ノナデカニル基、エイコサニル基、ヘンエイコサニル基、ドコサニル基、トリコサニル基、テトラコサニル基、ペンタコサニル基、ヘキサコサニル基、ヘプタコサニル基、オクタコサニル基、ノナコサニル基、トリアコンタニル基が挙げられ、炭素原子数3以上を有するアルケニル基(すなわち上記したエタニル基を除き、プロパニル基以降に記載した基)にあっては、分岐鎖、環状鎖を含んでいてもよい。
In the above formula, the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms in R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 8 , R 9 , and R 11 is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, pentyl. Group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, heneicosyl group, Examples include docosyl group, tricosyl group, tetracosyl group, pentacosyl group, hexacosyl group, heptacosyl group, octacosyl group, nonacosyl group, triacontyl group, and alkyl groups having 3 or more carbon atoms (that is, excluding the above-mentioned methyl group and ethyl group). , Propyl group), branched chains, cyclic groups It may include chains.
Further, the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms in R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 8 , R 9 , and R 11 includes an ethanyl group, a propanyl group, a butanyl group, a pentanyl group, a hexanyl group, and heptanyl. Group, octanyl group, nonanyl group, decanyl group, undecanyl group, dodecanyl group, tridecanyl group, tetradecanyl group, pentadecanyl group, hexadecanyl group, heptadecanyl group, octadecanyl group, nonadecanyl group, eicosanyl group, heneicosanyl group, docosanyl group, tricosanyl group, Examples thereof include a tetracosanyl group, a pentacosanyl group, a hexacosanyl group, a heptacosanyl group, an octacosanyl group, a nonacosanyl group, and a triacontanyl group, and an alkenyl group having 3 or more carbon atoms (that is, excluding the above-mentioned ethanyl group, a propanyl group or later). The group described in 1) may contain a branched chain or a cyclic chain.

またAO、AO、AOにおける炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基としては、エチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基、ブチレンオキサイド基が挙げられる。
OA、OAにおける炭素原子数2乃至4の二価のオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。
なお、n1、n2、n5が2以上の場合、AO、AO、AOはそれぞれ同一種のアルキレンオキサイド基から構成されていても、2種以上のアルキレンオキサイド基から構成されていてもよく、後者の場合、種類の異なるアルキレンオキシド基はブロック付加であってもランダム付加であってもよい。
またn3、n4が2以上の場合、OA、OAはそれぞれ同一種のオキシアルキレン基から構成されていても、2種以上のオキシアルキレン基から構成されていてもよく、後者の場合、種類の異なるオキシアルキレン基はブロック付加であってもランダム付加であってもよい。
Examples of the divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms in A 1 O, A 2 O and A 5 O include ethylene oxide group, propylene oxide group and butylene oxide group.
Examples of the divalent oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms in OA 3 and OA 4 include an oxyethylene group, an oxypropylene group, and an oxybutylene group.
When n1, n2, and n5 are 2 or more, A 1 O, A 2 O, and A 5 O are each composed of the same kind of alkylene oxide group, but are also composed of two or more kinds of alkylene oxide groups. In the latter case, different types of alkylene oxide groups may be block addition or random addition.
When n3 and n4 are 2 or more, OA 3 and OA 4 may be composed of the same kind of oxyalkylene groups or may be composed of two or more kinds of oxyalkylene groups. The oxyalkylene groups different from each other may be block addition or random addition.

またRにおける炭素原子数1乃至30の(k+m)価の多価カルボン酸とは、直鎖状の多価カルボン酸、また炭素原子数2以上の場合には不飽和二重結合を含んでいてもよく、そして同一炭素原子に複数のカルボキシル基が結合していてもよく、さらに炭素原子数3以上の場合には分岐鎖、環状鎖を含んでいてもよい多価カルボン酸を表す(なお本明細書において、カルボキシル基(−COOH)の炭素原子は上記炭素原子数には含まない。)。
上記(k+m)価の多価カルボン酸とは、具体的には2乃至6個のカルボキシル基を有する化合物であり、脂肪族ポリカルボン酸(マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、グルタル酸、アゼライン酸);芳香族ポリカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸);脂環式ポリカルボン酸(シクロヘキサン1,4−ジカルボン酸等)が挙げられる。またRが単結合の場合、シュウ酸が挙げられる。これらのうちより好ましくは、炭素原子数2乃至12の脂肪族ポリカルボン酸であり、より好ましくはコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸である。
またRにおいて、炭素原子数1乃至30の多価カルボン酸から(k+m)個のカルボ
キシル基を除いた残基としては、例えば炭素原子数1乃至30の(k+m)価の炭化水素基が挙げられる。
Further, the (k + m) -valent polycarboxylic acid having 1 to 30 carbon atoms in R 4 includes a linear polycarboxylic acid, and when it has 2 or more carbon atoms, contains an unsaturated double bond. May be present, and a plurality of carboxyl groups may be bonded to the same carbon atom, and when the number of carbon atoms is 3 or more, it represents a polyvalent carboxylic acid which may include a branched chain or a cyclic chain. In the present specification, the carbon atom of the carboxyl group (—COOH) is not included in the above number of carbon atoms).
The (k + m) -valent polycarboxylic acid is specifically a compound having 2 to 6 carboxyl groups, and is an aliphatic polycarboxylic acid (malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, maleic acid). , Fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, glutaric acid, azelaic acid); aromatic polycarboxylic acids (terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid); alicyclic polycarboxylic acids (Cyclohexane 1,4-dicarboxylic acid and the like). When R 4 is a single bond, oxalic acid can be mentioned. Of these, aliphatic polycarboxylic acids having 2 to 12 carbon atoms are more preferable, and succinic acid, adipic acid, sebacic acid, maleic acid, and fumaric acid are more preferable.
In R 4 , examples of the residue obtained by removing a (k + m) carboxyl group from a polyvalent carboxylic acid having 1 to 30 carbon atoms include a (k + m) valent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. Be done.

さらに、Rにおける炭素原子数2乃至30の(p+q価)の多価アルコール、R10における炭素原子数2乃至30の(r+s価)の多価アルコールとは、直鎖状の多価アルコール、また不飽和二重結合を含んでいてもよく、同一炭素原子に複数のヒドロキシ基が結合していてもよく、さらに炭素原子数3以上の場合には分岐鎖、環状鎖を含んでいてもよい、多価アルコールをそれぞれ表す。
上記(p+q)価の多価アルコール、(r+s)価の多価アルコールとは、具体的には2乃至8個のヒドロキシ基を有する化合物であり、例えば2価アルコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコールおよびヘキサンジオール);3〜5価の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビタンおよびジグリセリン);糖類及びその誘導体(ショ糖、グルコース、フルクトースおよびメチルグリコシド等)が挙げられる。このうち、好ましくは3〜5価の多価アルコールと糖類が用いられ、より好ましくはソルビトール、ソルビタン、ポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール及びショ糖である。
またRにおいて炭素原子数2乃至30の多価アルコールから(p+q)個のヒドロキシ基を除いた残基、R10において炭素原子数2乃至30の多価アルコールから(r+s)個のヒドロキシ基を除いた残基としては、例えば炭素原子数2乃至30の(p+q)価の炭化水素基、炭素原子数2乃至30の(r+s)価の炭化水素基が挙げられ、これら炭化水素基はエーテル結合を含んでいてもよい。
Furthermore, the polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms (p + q valence) in R 6 and the polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms (r + s valence) in R 10 are linear polyhydric alcohols, Further, it may contain an unsaturated double bond, a plurality of hydroxy groups may be bonded to the same carbon atom, and if it has 3 or more carbon atoms, it may contain a branched chain or a cyclic chain. , And polyhydric alcohol, respectively.
The (p + q) -valent polyhydric alcohol and the (r + s) -valent polyhydric alcohol are specifically compounds having 2 to 8 hydroxy groups, and examples thereof include dihydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol). , Butanediol, neopentyl glycol and hexanediol); polyhydric alcohols having 3 to 5 valences (glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, sorbitan and diglycerin); sugars and their derivatives (sucrose, glucose, Fructose and methyl glycoside etc.). Of these, polyhydric alcohols having 3 to 5 valences and sugars are preferably used, and more preferably sorbitol, sorbitan, polyglycerin, pentaerythritol, dipentaerythritol and sucrose.
Further, a residue obtained by removing (p + q) hydroxy groups from a polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms in R 7 and a (r + s) hydroxy group from a polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms in R 10 Examples of the removed residue include a (p + q) -valent hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms and a (r + s) -valent hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms. These hydrocarbon groups are ether bonds. May be included.

なお、炭素原子数1乃至30の(k+m)価の炭化水素基、炭素原子数2乃至30の(p+q)価の炭化水素基、炭素原子数2乃至30の(r+s)価の炭化水素基としては特に限定されるものではないが、例えば、炭素原子数1乃至30又は2乃至30のアルカン、炭素原子数2乃至30のアルケンなどから、水素原子を(k+m)個、(p+q)個、(r+s)個除いた基等が挙げられる。
上記炭素原子数1乃至30のアルカンとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、ヘンエイコサン、ドコサン、トリコサン、テトラコサン、ペンタコサン、ヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサン、トリアコンタン等であり、これらは直鎖状、分岐状、環状、それらの組み合わせであってもよい。
また上記炭素原子数2乃至30のアルケンとしては、エテン、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、オクタデセン、ノナデセン、エイコセン、ヘンエイコセン、ドコセン、トリコセン、テトラコセン、ペンタコセン、ヘキサコセン、ヘプタコセン、オクタコセン、ノナコセン、トリアコンテン等であり、これらは直鎖状、分岐状、環状、それらの組み合わせであってもよい。
As the (k + m) -valent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, the (p + q) -valent hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms, and the (r + s) -valent hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms Is not particularly limited, but includes, for example, an alkane having 1 to 30 carbon atoms or 2 to 30 carbon atoms, an alkene having 2 to 30 carbon atoms, and the like (k + m) hydrogen atoms, (p + q) hydrogen atoms, ( Examples thereof include groups excluding r + s).
Examples of the alkane having 1 to 30 carbon atoms include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, nonadecane, Eicosane, heneicosane, docosane, tricosane, tetracosane, pentacosane, hexacosane, heptacosane, octacosane, nonacosane, triacontane, and the like, which may be linear, branched, cyclic, or a combination thereof.
Examples of the alkene having 2 to 30 carbon atoms include ethene, propene, butene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene, undecene, dodecene, tridecene, tetradecene, pentadecene, hexadecene, octadecene, nonadecene, eicosene, heneicosene. , Docosene, tricosene, tetracocene, pentacocene, hexacocene, heptacocene, octacocene, nonacocene, triacontene, and the like, which may be linear, branched, cyclic, or a combination thereof.

化合物(I)における好ましい態様において、Rは、炭素原子数1乃至18のアルキル基及び炭素原子数2乃至18のアルケニル基(これらは直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよい)が、Rは、水素原子、炭素原子数1乃至24のアルキル基、炭素原子数2乃至18のアルケニル基(これらは直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよい)、−C(=O)−R基が挙げられ、Rは、炭素原子数1乃至18のアルキル基(直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよい)が挙げられる。
また好ましい態様において、AOはエチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基が挙げられる。
n1は、好ましい態様において1乃至100の数を表し、より好ましい態様において1乃至50の数を表す。
In a preferred embodiment of the compound (I), R 1 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms (these are straight chain, branched chain, or cyclic chain, or a combination thereof). R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms (these are a straight chain, a branched chain, or a cyclic chain, or a group thereof). A combination thereof may be included), a —C (═O) —R 3 group is included, and R 3 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms (straight chain, branched chain, or cyclic chain, or a combination thereof). A combination may be included).
In a preferred embodiment, A 1 O includes an ethylene oxide group and a propylene oxide group.
n1 represents a number of 1 to 100 in a preferred embodiment, and represents a number of 1 to 50 in a more preferred embodiment.

化合物(II)は、後述する多価カルボン酸が有するカルボキシル基の一部、又は全部がポリオキシアルキレン化合物と反応した構造を有する化合物である。
化合物(II)における好ましい態様において、Rは炭素原子数2乃至10の(k+m)価の多価カルボン酸から(k+m)個のカルボキシル基を除いた残基が挙げられ、すなわち前記残基としては、炭素原子数2乃至10の(k+m)価の炭化水素基(これらは直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよい)が挙げられる。
またRは、好ましい態様において、炭素原子数1乃至10のアルキル基(直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよい)を表す。
また好ましい態様において、AOはエチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基が挙げられる。
n2は、好ましい態様において1乃至100の数を表し、より好ましい態様において1乃至50の数を表す。
そしてkは好ましい態様において0又は1を表し、mは、好ましい態様において1又は2を表す。
The compound (II) is a compound having a structure in which a part or all of the carboxyl groups of the polyvalent carboxylic acid described later are reacted with the polyoxyalkylene compound.
In a preferred embodiment of compound (II), R 4 is a residue obtained by removing (k + m) carboxyl groups from a (k + m) -valent polycarboxylic acid having 2 to 10 carbon atoms, that is, the above-mentioned residue is Include a (k + m) -valent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms (which may include a straight chain, a branched chain, a cyclic chain, or a combination thereof).
R 5 in a preferred embodiment represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (which may include a linear chain, a branched chain, a cyclic chain, or a combination thereof).
In a preferred embodiment, A 2 O includes ethylene oxide group and propylene oxide group.
n2 represents a number of 1 to 100 in a preferred embodiment, and represents a number of 1 to 50 in a more preferred embodiment.
And k represents 0 or 1 in a preferred embodiment, and m represents 1 or 2 in a preferred embodiment.

化合物(III)における好ましい態様において、Rは炭素原子数2乃至10の(p+q)価の多価アルコールから(p+q)個のヒドロキシ基を除いた残基が挙げられ、すなわち前記残基としては、炭素原子数2乃至10の(p+q)価の炭化水素基(これらは直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよく、該炭化水素基はエーテル結合を含んでいてもよい)が挙げられる。
そしてp及びqは、好ましい態様において、1≦p≦4、1≦q≦4、2≦p+q≦6の関係を満たす整数を表す。
は好ましい態様において水素原子を表す。
は、好ましい態様において、炭素原子数1乃至18のアルキル基及び炭素原子数2乃至18のアルケニル基(これらは直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよい)が挙げられ、特に好ましい態様において、炭素原子数10乃至18のアルキル基又はアルケニル基が挙げられる。
また、好ましい態様において、OAはオキシエチレン基、オキシプロピレン基が挙げられる。
n3は、好ましい態様において1乃至100の数を表し、より好ましい態様において1乃至80、例えば5乃至80の数を表す。
In a preferred embodiment of compound (III), R 6 is a residue obtained by removing (p + q) hydroxy groups from a (p + q) polyhydric alcohol having 2 to 10 carbon atoms, that is, the residue is , A (p + q) -valent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms (these may include a straight chain, a branched chain, a cyclic chain, or a combination thereof, and the hydrocarbon group contains an ether bond. Can be).
And p and q represent the integer which satisfy | fills the relationship of 1 <= p <= 4, 1 <= q <= 4, 2 <= p + q <= 6 in a preferable aspect.
R 7 represents a hydrogen atom in a preferred embodiment.
In a preferred embodiment, R 8 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms (these may include a straight chain, a branched chain, or a cyclic chain, or a combination thereof. ) Are mentioned, and in a particularly preferable embodiment, an alkyl group or an alkenyl group having 10 to 18 carbon atoms can be mentioned.
In a preferred embodiment, OA 3 includes an oxyethylene group and an oxypropylene group.
n3 represents a number of 1 to 100 in a preferable embodiment, and 1 to 80, for example, 5 to 80 in a more preferable embodiment.

化合物(IV)における好ましい態様において、R10は炭素原子数2乃至10の(r+s)価の多価アルコールから(r+s)個のヒドロキシ基を除いた残基が挙げられ、すなわち前記残基としては、炭素原子数2乃至10の(r+s)価の炭化水素基(これらは直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよく、該炭化水素基はエーテル結合を含んていてもよい)が挙げられる。
そしてr及びsは、好ましい態様において、1≦r≦4、1≦s≦4、2≦r+s≦6の関係を満たす整数を表す。
11は、好ましい態様において、炭素原子数1乃至18のアルキル基及び炭素原子数2乃至18のアルケニル基(これらは直鎖、分岐鎖、又は環状鎖、或いはそれらの組み合わせを含んでいてもよい)が挙げられ、特に好ましい態様において、炭素原子数10乃至18のアルキル基又はアルケニル基が挙げられる。
また、好ましい態様において、OAはオキシエチレン基、オキシプロピレン基が挙げられ、n4は、好ましい態様において1乃至100の数を表し、より好ましい態様において1乃至80の数を表す。
そして好ましい態様において、AOはエチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基が挙げられ、n5は、好ましい態様において1乃至100の数を表し、より好ましい態様において1乃至80の数を表す。
なお例えば、好ましい態様において、n4+n5は20乃至80の数を表す。
In a preferred embodiment of compound (IV), R 10 includes a residue obtained by removing (r + s) hydroxy groups from a (r + s) -valent polyhydric alcohol having 2 to 10 carbon atoms, that is, the residue is A (r + s) -valent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms (these may include a straight chain, a branched chain, a cyclic chain, or a combination thereof, and the hydrocarbon group contains an ether bond. May be used).
Further, r and s represent integers that satisfy the relationship of 1 ≦ r ≦ 4, 1 ≦ s ≦ 4, and 2 ≦ r + s ≦ 6 in a preferred embodiment.
In a preferred embodiment, R 11 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms (these may include a straight chain, a branched chain, or a cyclic chain, or a combination thereof. ) Are mentioned, and in a particularly preferable embodiment, an alkyl group or an alkenyl group having 10 to 18 carbon atoms can be mentioned.
In a preferred embodiment, OA 4 includes an oxyethylene group and an oxypropylene group, and n4 represents a number of 1 to 100 in a preferred embodiment, and a number of 1 to 80 in a more preferred embodiment.
In a preferred embodiment, A 5 O includes an ethylene oxide group and a propylene oxide group, and n5 represents a number of 1 to 100 in a preferred embodiment, and a number of 1 to 80 in a more preferred embodiment.
Note that, for example, in a preferred embodiment, n4 + n5 represents a number of 20 to 80.

本発明のジオポリマー用収縮低減剤において、上記一般式(1)〜一般式(4)で表される化合物(I)〜化合物(IV)として市販の化合物を用いてもよい。
なお、一般式(3)で表される化合物(III)は、多価アルコールにおける一部のヒドロキシ基を、式R−COOHで表されるカルボン酸(Rは前述に定義した通りの意味を表す)でエステル化した後、更に炭素原子数2乃至4のアルキレンオキサイドを付加させることにより製造可能である(例えば特許第3840654号公報を参照)。
また一般式(4)で表される化合物(IV)は、多価アルコールに対し、炭素原子数2乃至4のアルキレンオキサイドを付加させた後、得られた化合物の活性水素原子に対して、式R11−COOHで表されるカルボン酸(R11は前述に定義した通りの意味を表す)を反応させ、エステル化することにより製造可能である(例えば特開平4−240266号公報を参照)。
In the shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention, commercially available compounds may be used as the compounds (I) to (IV) represented by the general formulas (1) to (4).
In the compound (III) represented by the general formula (3), a part of the hydroxy groups in the polyhydric alcohol is a carboxylic acid represented by the formula R 8 —COOH (R 8 has the same meaning as defined above. It can be produced by further adding an alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms after esterification (see, for example, Japanese Patent No. 3840654).
Further, the compound (IV) represented by the general formula (4) is obtained by adding an alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms to a polyhydric alcohol, and then adding a compound of the formula (4) to the active hydrogen atom of the obtained compound. It can be produced by reacting a carboxylic acid represented by R 11 —COOH (R 11 represents the meaning as defined above) and esterifying (see, for example, JP-A-4-240266).

本発明のジオポリマー用収縮低減剤は、さらに上記一般式(1)〜一般式(4)で表される化合物(I)〜化合物(IV)以外の化合物を含んでいてもよい。そのような化合物としては、上記化合物(I)〜化合物(IV)と相溶性が高い化合物であれば特に限定されず、例えば下記一般式(6)で表されるエーテル系化合物を挙げることができる。下記一般式(6)で表されるエーテル系化合物の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、例えばMwが100〜10,000である化合物が挙げられ、Mwが100〜5,000である化合物が好適である。
《エーテル系化合物》
12−O−(AO)n6−R13 (6)
上記一般式(6)中、R12及びR13は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至30のアルキル基、炭素原子数2乃至30のアルケニル基、(メタ)アクリロイル基、又は炭素原子数6乃至22の一価の芳香族炭化水素基を表す。
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、n6はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表す。
The shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention may further contain compounds other than the compounds (I) to (IV) represented by the general formulas (1) to (4). The compound is not particularly limited as long as it is a compound having high compatibility with the compounds (I) to (IV), and examples thereof include ether compounds represented by the following general formula (6). .. The weight average molecular weight (Mw) of the ether compound represented by the following general formula (6) is not particularly limited, but examples thereof include compounds having Mw of 100 to 10,000, and Mw of 100 to 5,000. Compounds are preferred.
《Ether compound》
R 12 -O- (A 6 O) n6 -R 13 (6)
In the general formula (6), R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, a (meth) acryloyl group, or It represents a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 22 carbon atoms.
A 6 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms, n6 is a number from 1 to 200 an average molar number of addition of alkylene oxide.

上記R12及びR13において、炭素原子数1乃至30のアルキル基及び炭素原子数2乃至30のアルケニル基としては、上記一般式(1)〜(4)中の基の定義において挙げた基を挙げることができる。
上記(メタ)アクリロイル基は、メタクリロイル基、アクリロイル基が挙げられる。
上記炭素原子数6乃至22の一価の芳香族炭化水素基としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、クリセン、ピレン、ペリレン等の芳香環を有する一価の基が挙げられる。該一価の芳香族炭化水素基は、置換基を含んでいてもよく、該置換基としてはハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、前記ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素原子数1乃至22の一価の炭化水素基(前記R等において例示するアルキル基及びアルケニル基のうち炭素原子数が1乃至22の基等)を挙げることができる。
またAOにおける炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基としては、エチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基、ブチレンオキサイド基が挙げられる(なお、結合の構造上OA(オキシアルキレン基)となっている場合も含め、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基ともいう場合がある)。なおn6が2以上の場合、AOは同一種のアルキレンオキサイド基から構成されていても、2種以上のアルキレンオキサイド基から構成されていてもよく、後者の場合、種類の異なるアルキレンオキシド基はブロック付加であってもランダム付加であってもよい。
In R 12 and R 13 , the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and the alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms include the groups mentioned in the definition of the groups in the general formulas (1) to (4). Can be mentioned.
Examples of the (meth) acryloyl group include a methacryloyl group and an acryloyl group.
Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 22 carbon atoms include monovalent groups having an aromatic ring such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, chrysene, pyrene and perylene. The monovalent aromatic hydrocarbon group may contain a substituent, and as the substituent, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), or a substituent thereof may be used. Examples thereof include monovalent hydrocarbon groups having 1 to 22 carbon atoms (groups having 1 to 22 carbon atoms among the alkyl groups and alkenyl groups exemplified for R 1 and the like).
In addition, examples of the divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms in A 6 O include an ethylene oxide group, a propylene oxide group, and a butylene oxide group (note that they are OA (oxyalkylene groups) due to the bond structure). In some cases, including oxyethylene group, oxypropylene group, oxybutylene group). When n6 is 2 or more, A 6 O may be composed of the same kind of alkylene oxide group or may be composed of two or more kinds of alkylene oxide groups, and in the latter case, different kinds of alkylene oxide groups. May be block addition or random addition.

好ましい態様において、上記R12及びR13は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数2乃至10のアルケニル基が挙げられる。
また好ましい態様において、AOはエチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基を表し、n6は1乃至20の数を表す。
In a preferred embodiment, R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms.
Further, in a preferred embodiment, A 6 O represents an ethylene oxide group or a propylene oxide group, and n6 represents a number of 1 to 20.

本発明のジオポリマー用収縮低減剤において、上記一般式(1)〜一般式(4)で表される化合物(I)〜化合物(IV)と上記一般式(6)で表されるエーテル系化合物の配合量は、化合物(I)〜化合物(IV)の総量:エーテル系化合物の総量=100質量%〜10質量%:0質量%〜90質量%であり、好ましい態様において、同=100質量%〜30質量%:0質量%〜70質量%とすることができる。   In the shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention, the compounds (I) to (IV) represented by the general formulas (1) to (4) and the ether compound represented by the general formula (6). The compounding amount of compound (I) to compound (IV): total amount of ether compound = 100 mass% to 10 mass%: 0 mass% to 90 mass%, and in a preferred embodiment, the same = 100 mass%. -30% by mass: 0% by mass to 70% by mass.

[ジオポリマー用混和剤]
本発明のジオポリマー用収縮低減剤は、さらにジオポリマー用収縮低減助剤を組み合わせ、ジオポリマー用混和剤の態様とすることができる。
本発明のジオポリマー用混和剤に使用する上記収縮低減助剤は、本発明の収縮低減剤による収縮低減効果をより一層高める働きを有するものであれば特に限定されずに使用され得、一例として凝結遅延効果を発揮する添加剤を用いることができる。
[Admixture for geopolymer]
The shrinkage-reducing agent for geopolymers of the present invention can be combined with a shrinkage-reducing auxiliary agent for geopolymers to form an admixture for geopolymers.
The shrinkage-reducing aid used in the admixture for geopolymers of the present invention can be used without particular limitation as long as it has a function of further increasing the shrinkage-reducing effect of the shrinkage-reducing agent of the present invention. Additives that exert a setting retarding effect can be used.

なお、本発明のジオポリマー用混和剤において、前記収縮低減剤と収縮低減助剤の配合比は特に限定されないが、例えば収縮低減剤と:収縮低減助剤=10:1〜1:10(質量比)、好ましくは(同)5:1〜1:5とすることができる。
本発明のジオポリマー用混和剤は、本発明の収縮低減剤と収縮低減助剤を含む形態、本発明の収縮低減剤と収縮低減助剤以外に公知の混和剤を配合した形態、ジオポリマー(硬化体)製造時に、本発明のジオポリマー用混和剤における収縮低減剤と収縮低減助剤、所望により公知の混和剤を別々に(或いは少なくとも二種を組み合わせて)添加し、最終的にジオポリマー中で混合される形態の何れをも含む。
In the admixture for a geopolymer of the present invention, the mixing ratio of the shrinkage reducing agent and the shrinkage reducing auxiliary agent is not particularly limited, but for example, the shrinkage reducing agent and: shrinkage reducing auxiliary agent = 10: 1 to 1:10 (mass Ratio), preferably (the same), 5: 1 to 1: 5.
The admixture for geopolymer of the present invention is a form containing the shrinkage-reducing agent and the shrinkage-reducing auxiliary agent of the present invention, a form in which a known admixture other than the shrinkage-reducing agent and the shrinkage-reducing auxiliary agent of the present invention is blended, and the geopolymer ( (Cured product) At the time of production, the shrinkage-reducing agent and the shrinkage-reducing aid in the admixture for geopolymer of the present invention are added separately (or at least two kinds in combination), and finally the geopolymer is added. Including any of the forms mixed therein.

[ジオポリマー用収縮低減助剤]
本発明のジオポリマー用混和剤に配合される収縮低減助剤としては、上述の通り特に限定されないが、本発明においては、前記収縮低減効果をより一層高め得る観点から、好ましい収縮低減助剤として、特定の水酸基価及び酸価、並びに特定の水酸基価/酸価を有する1種以上の脂肪族オキシカルボン酸の塩を用いることが好ましい。
上記収縮低減助剤において、上記脂肪族オキシカルボン酸としては、水酸基価が250〜1500mgKOH/g、かつ酸価が250〜950mgKOH/gであり、またその水酸基価と酸価の比である水酸基価/酸価が0.40以上5.00未満であるものを使用する。上記水酸基価/酸価は、好ましくは0.50以上4.00以下であり、より好ましくは1.00以上4.00以下であることが望ましい。
なお、脂肪族オキシカルボン酸を2種以上使用する場合、上記水酸基価と酸価の比は、使用する複数の脂肪族オキシカルボン酸の質量荷重平均した水酸基価/同質量荷重平均した酸価として算出される。また、複数種を組み合わせて使用した場合に質量荷重平均した水酸基価/酸価の値が上記数値範囲内(0.40以上5.00未満)にあるものであれば、脂肪族オキシカルボン酸1種のみでは上記水酸基価と酸価の比が上記数値範囲を外れるものであっても使用することができる。
[Shrinkage reduction aid for geopolymers]
The shrinkage-reducing auxiliary agent to be blended in the admixture for geopolymer of the present invention is not particularly limited as described above, but in the present invention, as a preferable shrinkage-reducing auxiliary agent, the shrinkage-reducing effect can be further enhanced. It is preferable to use a salt of at least one aliphatic oxycarboxylic acid having a specific hydroxyl value and acid value, and a specific hydroxyl value / acid value.
In the shrinkage reduction aid, the aliphatic oxycarboxylic acid has a hydroxyl value of 250 to 1500 mgKOH / g and an acid value of 250 to 950 mgKOH / g, and a hydroxyl value which is a ratio of the hydroxyl value and the acid value. / Use an acid value of 0.40 or more and less than 5.00. The hydroxyl value / acid value is preferably 0.50 or more and 4.00 or less, and more preferably 1.00 or more and 4.00 or less.
When two or more kinds of aliphatic oxycarboxylic acids are used, the ratio of the hydroxyl value to the acid value is defined as the weight value averaged hydroxyl value / the same weight averaged acid value of the plurality of aliphatic oxycarboxylic acids used. Is calculated. Further, when the weight-averaged hydroxyl value / acid value in the case of using plural kinds in combination is within the above numerical range (0.40 or more and less than 5.00), the aliphatic oxycarboxylic acid 1 If only the seed is used, it can be used even if the ratio of the hydroxyl value to the acid value is out of the above numerical range.

上記脂肪族オキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、2−ヒドロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸、イソクエン酸、メバロン酸、パントイン酸、グルコン酸、キナ酸、シキミ酸等の脂肪族又は脂環式オキシカルボン酸が挙げられる。これら脂肪族オキシカルボン酸は一種を単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the aliphatic oxycarboxylic acid include glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, glyceric acid, 2-hydroxybutyric acid, γ-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, isocitric acid, mevalonic acid, pantoin. Examples thereof include aliphatic or alicyclic oxycarboxylic acids such as acid, gluconic acid, quinic acid and shikimic acid. These aliphatic oxycarboxylic acids can be used alone or in combination of two or more.

中でも、好ましい脂肪族オキシカルボン酸としては、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グルコン酸が挙げられ、さらに乳酸、リンゴ酸、及び酒石酸が好ましく、中でも酒石酸、その中でも入手が容易なL−酒石酸が最も好ましい。
また二種以上を組み合わせて使用する場合には、少なくとも一方を酒石酸とすることにより、硬化体の外観における白華の発生を抑制でき、好ましい表面外観を得られるために好ましい。二種以上を組み合わせて使用する場合の好ましい組み合わせとしては、例えば酒石酸とリンゴ酸、酒石酸とグルコン酸等が挙げられる。
Among them, preferable aliphatic oxycarboxylic acids include lactic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, and gluconic acid, more preferably lactic acid, malic acid, and tartaric acid, among which tartaric acid, among which L-tartaric acid is easily available. Is most preferred.
Further, when two or more kinds are used in combination, it is preferable to use tartaric acid in at least one of them in order to suppress the occurrence of efflorescence in the appearance of the cured product and to obtain a preferable surface appearance. When two or more kinds are used in combination, preferred combinations include, for example, tartaric acid and malic acid, tartaric acid and gluconic acid, and the like.

またこれら脂肪族オキシカルボン酸の塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられ、好ましくはナトリウム塩である。   Examples of the salt of these aliphatic oxycarboxylic acids include alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt, and preferably sodium salt.

[ジオポリマー形成組成物・ジオポリマー]
本発明の上記収縮低減剤、並びに上記収縮低減剤と収縮低減助剤を含む混和剤を適用するジオポリマーは、前述したように、活性フィラー等のアルミノシリケート源、アルカリシリカ溶液等のアルカリ源、及び骨材などを含む混合物より構成される。
なお、本発明は、前記ジオポリマー用収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)と、ジオポリマーを構成する前記活性フィラー等のアルミノシリケート源及びアルカリシリカ溶液等のアルカリ源、並びに後述する骨材を含むジオポリマー形成組成物、並びに該ジオポリマー形成組成物の硬化体であるジオポリマー硬化体も対象とする。
[Geopolymer-forming composition / geopolymer]
Geopolymer applying the shrinkage reducing agent of the present invention, and the admixture containing the shrinkage reducing agent and the shrinkage reducing auxiliary agent, as described above, an aluminosilicate source such as an active filler, an alkali source such as an alkali silica solution, And a mixture containing aggregate and the like.
The present invention is directed to the shrinkage reducing agent for geopolymer (or admixture for geopolymer), an aluminosilicate source such as the active filler constituting the geopolymer, an alkali source such as an alkali silica solution, and an aggregate described later. Also included are geopolymer-forming compositions that include and geopolymer cured products that are cured products of the geopolymer-forming composition.

本発明のジオポリマー用収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)が適用されるジオポリマーは、アルミノシリケート源として後述する各種の活性フィラーの少なくとも一種類を必須として含有するものとされ、またアルカリ源として後述する所謂水ガラスなどを含有するものとされるものである。
本発明の収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)が対象とするジオポリマーは、例えばアミノシリケート源として、フライアッシュを0乃至100質量%及び高炉スラグ微粉末を100乃至0質量%の割合(合計で100質量%)にて含むものを対象とすることができ、好ましくはCaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源と、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源を含みて構成されるものを対象とすることができる。
The geopolymer to which the shrinkage reducing agent for geopolymer of the present invention (or the admixture for geopolymer) is applied is supposed to contain at least one kind of various active fillers described below as an aluminosilicate source as an essential component, and an alkali It is assumed that the source contains so-called water glass described later.
The geopolymer targeted by the shrinkage-reducing agent (or admixture for geopolymer) of the present invention is, for example, 0 to 100% by mass of fly ash and 100 to 0% by mass of blast furnace slag fine powder as an aminosilicate source ( 100% by mass in total), preferably at least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60% by mass, an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate and It is possible to use an object constituted by including at least one alkali source selected from the group consisting of alkali metal silicates.

<アルミノシリケート源:活性フィラー>
上記アルミノシリケート源とは、アルミノシリケート(xMO・yAl・zSiO・nHO、Mはアルカリ金属)を成分として含有する成分を指し、高アルカリ性溶液(アルカリシリカ溶液)との接触により、アルミニウムやケイ素等の陽イオンを溶出し、それらの供給源となる作用を有する。
アルミノシリケート源の好適な例として、1)フライアッシュ、クリンカアッシュ、流動床石炭灰、高炉スラグ微粉末、都市ごみ焼却灰溶融スラグ微粉末、赤泥、および下水汚泥焼却灰溶融スラグ微粉末などの産業廃棄物・副産物、2)メタカオリンなどの天然アルミノシリケート鉱物および粘土とその焼物、3)火山灰などを挙げることが出来る。
これらのうち、上記1)の産業廃棄物は、他のアルミノシリケート源と比較して、産地制限がなく、かつ産業廃棄物資源の有効利用にもつながり、特に好適である。
本発明では、上記アルミノシリケート源として、CaO含有量が1〜60質量%であるものを少なくとも一種用いることが好ましい。例えばCaO含有量が1〜10質量%程度のアルミノシリケート源としてはフライアッシュやクリンカアッシュが挙げられる。またCaO含有量が10〜60質量%と比較的高いアルミノシリケート源としては、例えば、高炉スラグ微粉末、都市ごみ焼却灰スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰スラグ微粉末、CaOに富む流動床石炭灰等が挙げられる。本発明の好ましい態様の一つとして、上記CaO含
有量の比較的高いアルミノシリケート源の少なくとも一種とフライアッシュを混合使用すること、特に高炉スラグ微粉末とフライアッシュを混合使用する態様が挙げられる。
<Aluminosilicate source: Active filler>
The aluminosilicate source refers to a component containing aluminosilicate (xM 2 O.yAl 2 O 3 .zSiO 2 .nH 2 O, M is an alkali metal) as a component, and is referred to as a highly alkaline solution (alkali silica solution). Upon contact, it elutes cations such as aluminum and silicon, and acts as a supply source of them.
Suitable examples of aluminosilicate sources include 1) fly ash, clinker ash, fluidized bed coal ash, blast furnace slag fine powder, municipal solid waste incinerated ash molten slag fine powder, red mud, and sewage sludge incinerated ash molten slag fine powder. Industrial wastes and by-products, 2) natural aluminosilicate minerals such as metakaolin and clay and its burnt products, 3) volcanic ash can be mentioned.
Among these, the industrial waste of the above 1) is particularly preferable, as compared with other aluminosilicate sources, because it has no restrictions on the production site and leads to effective utilization of industrial waste resources.
In the present invention, it is preferable to use at least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60 mass%. For example, as an aluminosilicate source having a CaO content of about 1 to 10% by mass, fly ash and clinker ash can be mentioned. Examples of the aluminosilicate source having a relatively high CaO content of 10 to 60 mass% include, for example, blast furnace slag fine powder, municipal solid waste incineration ash slag fine powder, sewage sludge incineration ash slag fine powder, and CaO-rich fluidized bed coal ash. Etc. As one of the preferred embodiments of the present invention, there is mentioned an embodiment in which at least one of the aluminosilicate sources having a relatively high CaO content and fly ash are mixed and used, and in particular, blast furnace slag fine powder and fly ash are mixed and used.

高炉スラグ微粉末は、高炉で鉄を精製する際の副産物で、酸化カルシウム(CaO)、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)を主成分とし、JIS A6206に規格されている。特に使用する高炉スラグ微粉末は、CaOの含有率が30〜60質量%の範囲にあるものが好ましい。
また都市ごみ焼却灰スラグは、都市ごみを焼却処理する際に生じた灰を高温で溶融・冷却して得られるものであり、高炉スラグ同様、ケイ素、アルミニウムおよびカルシウムなどの酸化物が主成分である。CaOの含有率が15〜45質量%の範囲にあるものが好ましく用いられる。
流動床石炭灰は、加圧流動床石炭ボイラーから発生した灰である。炉内で脱硫する目的で石灰石微粉末を混和して石炭を燃焼させるため、後述するフライアッシュとクリンカアッシュに比べCaOを多く含有することが特徴である。流動床石炭灰は現在のコンクリート混和剤用フライアッシュのJIS規格(JIS A 6201)を満足するものではないが、アルカリシリケート源として用いることが可能である。CaOの含有率は、灰の発生場所によって異なるが、20〜55質量%である。
なお、下水汚泥焼却灰溶融スラグは、下水の処理によって発生する汚泥を濃縮・脱水した後、800℃程度で焼却した灰をさらに高温で溶融・冷却して得られるものである。脱水時に添加する凝集剤の種類によって下水汚泥焼却灰は分類され、すなわち、消石灰、塩化第二鉄を添加した石灰系焼却灰と、高分子凝集剤を添加した高分子系焼却灰に分類される。石灰系焼却灰のCaOの含有率は、脱水時の消石灰の添加率により異なるが、一般的に30〜50質量%程度である。一方、高分子系焼却灰のCaOの含有率は10質量%程度以下である。従って、本発明に使用するアルミノシリケート源としては、石灰系焼却灰によるスラグを用いることが好ましい。
The blast furnace slag fine powder is a by-product when refining iron in a blast furnace, contains calcium oxide (CaO), silica (SiO 2 ), and alumina (Al 2 O 3 ) as main components, and is specified in JIS A6206. Particularly, the blast furnace slag fine powder used preferably has a CaO content in the range of 30 to 60 mass%.
Municipal solid waste incineration ash slag is obtained by melting and cooling the ash generated during the incineration of municipal solid waste at high temperatures, and, like blast furnace slag, contains oxides of silicon, aluminum and calcium as its main components. is there. A CaO content of 15 to 45% by mass is preferably used.
Fluidized bed coal ash is ash generated from a pressurized fluidized bed coal boiler. Since limestone fine powder is mixed to burn coal for the purpose of desulfurization in the furnace, it is characterized by containing more CaO than fly ash and clinker ash described later. Fluidized bed coal ash does not satisfy the current JIS standard (JIS A 6201) of fly ash for concrete admixture, but it can be used as a source of alkali silicate. The CaO content is 20 to 55 mass% although it varies depending on the ash generation site.
The sewage sludge incineration ash molten slag is obtained by concentrating and dewatering sludge generated by the treatment of sewage, and then melting and cooling the ash incinerated at about 800 ° C at a higher temperature. Sewage sludge incineration ash is classified according to the type of coagulant added during dewatering, namely, lime-based incineration ash with slaked lime and ferric chloride added, and polymer-based incineration ash with polymer coagulant added. .. The CaO content of the lime-based incineration ash varies depending on the addition rate of slaked lime during dehydration, but is generally about 30 to 50 mass%. On the other hand, the content of CaO in the high-polymer incineration ash is about 10 mass% or less. Therefore, as the aluminosilicate source used in the present invention, it is preferable to use slag made of lime-based incineration ash.

フライアッシュは、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)を主成分とし、JIS A 6201において、粒度やフロー値に基づきI〜IV種(JIS A6201)に規格されている。その粒度が細かく反応性に富むJIS I種、II種がジオポリマー原料として特に適している。フライアッシュ中のCaOの含有率は〜10.1質量%程度とされる。
またクリンカアッシュは石炭燃焼ボイラー底部で回収される溶結状の石炭灰を粉砕処理したものである。クリンカアッシュ中のCaOの含有率は2〜9質量%程度とされる。
フライアッシュ、クリンカアッシュともに、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)成分が全質量中の70〜90%を占めているため、アルカリシリケート源として有用である。
Fly ash contains silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) as main components, and is specified in JIS A 6201 as I to IV types (JIS A6201) based on particle size and flow value. JIS type I and type II, which have a fine particle size and are highly reactive, are particularly suitable as a geopolymer raw material. The content of CaO in fly ash is set to about 10.1% by mass.
Clinker ash is obtained by crushing the coal-like coal ash collected at the bottom of the coal-fired boiler. The content of CaO in the clinker ash is set to about 2 to 9% by mass.
In both fly ash and clinker ash, since silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) components account for 70 to 90% of the total mass, they are useful as a source of alkali silicate.

前述したように本発明のジオポリマー用収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)が適用されるジオポリマー(ジオポリマー形成組成物・ジオポリマー硬化体)は、上記のCaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、具体的には、高炉スラグ微粉末、都市ごみ焼却灰スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰溶融スラグ微粉末および(CaOに富む)流動床石炭灰等の比較的CaO含有量が高いアルミノシリケート源や、CaO含有量の低いフライアッシュやクリンカアッシュ等のアルミノシリケート源の少なくとも一種を、アルミノシリケート源(活性フィラー)として含む。
当該活性フィラー中における上記のCaO含有量の高いアルミノシリケート源の配合割合は活性フィラーの全質量に対して1質量%から100質量%であり、好ましくは10質量%から100質量%であり、さらに好ましくは20質量%以上である。
2種以上の活性フィラーを用いる場合、活性フィラー全体のうち、CaOが占める割合は1〜60質量%、好ましくは10質量%〜60質量%である。上記のCaO含有量が高い微粉末や灰の割合を変更することによってCaOの含有量を調整することができる。
As described above, the geopolymer (geopolymer-forming composition / geopolymer cured product) to which the shrinkage reducing agent for geopolymer (or admixture for geopolymer) of the present invention is applied has the above CaO content of 1 to 60. A comparison of at least one aluminosilicate source that is mass%, specifically, blast furnace slag fine powder, municipal solid waste incineration ash slag fine powder, sewage sludge incineration ash molten slag fine powder, fluid bed coal ash (rich in CaO), etc. At least one of an aluminosilicate source having a high CaO content and an aluminosilicate source having a low CaO content such as fly ash and clinker ash is included as an aluminosilicate source (active filler).
The mixing ratio of the aluminosilicate source having a high CaO content in the active filler is 1% by mass to 100% by mass, preferably 10% by mass to 100% by mass, based on the total mass of the active filler. It is preferably at least 20% by mass.
When two or more kinds of active fillers are used, the proportion of CaO in the whole active filler is 1 to 60% by mass, preferably 10% to 60% by mass. The CaO content can be adjusted by changing the proportion of the fine powder or ash having a high CaO content.

<アルカリ源:アルカリシリカ溶液>
本発明において、アルカリ源とは、高アルカリ性を示す化合物の水溶液を指し、前記アルミノシリケート源と接触することにより、それらを活性化させ、アルミニウム及びケイ素等の陽イオンを溶出させる作用を有する。
アルカリ源に使用する化合物としては、1)水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ水酸化物、2)炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸アルカリ塩、3)ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウムなどのアルカリケイ酸塩のほか、これら1)〜3)の組み合わせを好適に用いることが出来る。
<Alkali source: Alkali silica solution>
In the present invention, the alkali source refers to an aqueous solution of a compound exhibiting high alkalinity, and has a function of activating cations such as aluminum and silicon by contacting the aluminosilicate source to activate them.
The compounds used as the alkali source include 1) alkali hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, 2) alkali carbonate salts such as sodium carbonate and potassium carbonate, 3) sodium silicate, potassium silicate and silicic acid. In addition to alkali silicates such as lithium, combinations of these 1) to 3) can be preferably used.

上記のうち、ナトリウム化合物は価格面においてより好適である。
また3)アルカリケイ酸塩を用いる場合には、それ自身がジオポリマー形成に預かるケイ酸モノマー(Si(OH))の供給源となるため、一層好適である。
これらの観点から、アルカリ供給源の化合物の好ましい例としては、ケイ酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの併用を挙げることができる。また、工業実施上の経済性(コスト)を損なわない範囲で上記ナトリウム化合物の一部を対応するカリウム化合物にて置き換えることも可能である。
したがって、上記アルカリ源としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムの水溶液が好適に用いられ、特に好ましくはケイ酸ナトリウム水溶液が用いられる。
上記ケイ酸ナトリウム水溶液は、通称“水ガラス”と呼ばれるものであり、市販品が使用できる。化学組成として、SiO=20〜40%、NaO=5〜20%を含むものが好ましい。
なお、本発明において、アルカリ源として水ガラスを使用する場合、好ましい態様においてSiOとNaOのモル比:SiO/NaOが2.1以上である場合には、廃棄物の大量利用の観点から、前記活性フィラーにおける高炉スラグ微粉末の割合(質量)を50%未満とすることが好ましい。
Of the above, the sodium compound is more preferable in terms of price.
Further, 3) the case of using an alkali silicate is more preferable because it itself serves as a supply source of the silicic acid monomer (Si (OH) 4 ) which is entrusted to the formation of the geopolymer.
From these viewpoints, preferred examples of the compound as the alkali source include sodium silicate, sodium hydroxide, and a combination of sodium silicate and sodium hydroxide. Further, it is possible to replace a part of the sodium compound with a corresponding potassium compound as long as the economical efficiency (cost) in industrial implementation is not impaired.
Therefore, as the alkali source, an aqueous solution of potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium silicate or potassium silicate is preferably used, and a sodium silicate aqueous solution is particularly preferably used.
The aqueous sodium silicate solution is commonly called "water glass", and a commercially available product can be used. The chemical composition preferably contains SiO 2 = 20-40% and Na 2 O = 5-20%.
In the present invention, when water glass is used as the alkali source, in a preferred embodiment, when the molar ratio of SiO 2 and Na 2 O: SiO 2 / Na 2 O is 2.1 or more, a large amount of waste is generated. From the viewpoint of utilization, the ratio (mass) of the blast furnace slag fine powder in the active filler is preferably less than 50%.

アルカリ源を構成する、アルカリ量/水量のモル比(以下、モル比)は0.1以上であることが望ましい。モル比が合理的な範囲では高いほど、得られるジオポリマー硬化体の強度発現性が良いため、練り混ぜ時に添加するアルカリの量を増やし、水を減らす必要があるが、反面、水を減らすほど流動性が低下し、型枠への充填が困難となる。そのため、モル比は0.15以上であることがより好ましい。
使用するアルカリ水溶液の濃度は、好ましくは20〜50質量%の範囲である。
It is desirable that the molar ratio of the amount of alkali to the amount of water (hereinafter referred to as the molar ratio) that constitutes the alkali source is 0.1 or more. The higher the molar ratio is within a reasonable range, the better the strength development of the obtained geopolymer cured product, so it is necessary to increase the amount of alkali added during kneading and reduce the amount of water. The fluidity is reduced and it becomes difficult to fill the mold. Therefore, the molar ratio is more preferably 0.15 or more.
The concentration of the aqueous alkaline solution used is preferably in the range of 20 to 50% by mass.

<ジオポリマー形成組成物・ジオポリマー硬化体>
ジオポリマー形成組成物の製造において、前記活性フィラーとして複数のものを使用する場合には、これらを混合し、アルミノシリケート源を用意する。別途用意したアルカリ源を、アルミノシリケート源に添加して混合し、さらに骨材を添加して混合し、また後述するように本発明の収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)を加えて、ジオポリマー形成組成物を製造する。
なお本発明は、上記収縮低減剤及び収縮低減助剤を含む前述のジオポリマー用混和剤、CaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源、及び骨材を含む、ジオポリマー硬化体も対象とする。
<Geopolymer-forming composition / geopolymer cured product>
When a plurality of active fillers are used in the production of the geopolymer-forming composition, these are mixed to prepare an aluminosilicate source. A separately prepared alkali source is added to an aluminosilicate source and mixed, and further an aggregate is added and mixed, and a shrinkage reducing agent of the present invention (or an admixture for geopolymer) is added as described later, A geopolymer forming composition is prepared.
Incidentally, the present invention, the above-mentioned admixture for geopolymer containing the shrinkage-reducing agent and the shrinkage-reducing aid, at least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60% by mass, an alkali metal hydroxide, an alkali metal. Also contemplated are hardened geopolymers that include an aggregate and at least one alkali source selected from the group consisting of carbonates and alkali metal silicates.

前記骨材としては、コンクリートやモルタルに一般に使用されているもの(細骨材、粗骨材等)を好適に用いることができる。   As the aggregate, those generally used in concrete or mortar (fine aggregate, coarse aggregate, etc.) can be preferably used.

本発明のジオポリマー用収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)は、アルカリ源を用
意する際に一緒に添加してもよく、また、アルカリ源、アルミノシリケート源及び骨材を練り混ぜた後に添加し、均一に混合してもよい。またジオポリマー用収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)を水溶液として使用することも、固体として使用することも可能である。アルミノシリケート源と、ジオポリマー用収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)および/または収縮低減剤(又は混和剤)の水溶液を予め混合したものを用いてジオポリマー形成組成物を製造することも可能である。
このようにジオポリマー用収縮低減剤(又はジオポリマー用混和剤)は、アルミノシリケート源とアルカリ源のいずれかと混合して、さらに残りのジオポリマーの使用材料と混合しても、予め混合したアルミノシリケート源とアルカリ源の混合物に添加してもよいが、後者(混合物への添加)のほうが好ましい。また、添加方法として、所要の添加量を一括でして添加してもよいし、所要の添加量を分割して加えることもできる。また例えば、収縮低減助剤を含む場合(混和剤の場合)には、収縮低減剤を先に添加して練り混ぜ、後に収縮低減助剤やその他の混和剤成分を加えてもよい。
ジオポリマーの配合設計について、アルカリ溶液(アルカリ源:例えば水ガラス+水酸化ナトウリム+水)の総質量とアルミノシリケート源(活性フィラー粉体(B))の総質量の比([アルカリ溶液/B]×100(%))は、構造体や製品に必要とされる強度によって適宜設定可能であるが、作業性を考慮すると、好ましくは40〜65質量%である。
また、アルカリ溶液の構成成分の割合、例えば[水ガラス(WG)の総質量]/[水酸化ナトリウム(NaOH)又は水酸化ナトリウム水溶液(NaOHaq)の総質量]で表される質量比は、ジオポリマー(硬化体)の目標凝結時間および強度によって適宜設定可能であるが、好ましくは1.0〜4.0の範囲である。この比率は、水ガラスと水酸化ナトリウム水溶液の体積比で設定することも可能である。
なおジオポリマー用収縮低減剤の配合割合は収縮低減剤の構成に加え、ジオポリマー形成組成物(ジオポリマーの使用材料)の構成(例えばアルミノシリケート源の構成など)によって種々変化し得るが、一例としてアルミノシリケート源の質量に対して1乃至30質量%、例えば5乃至20質量%にて配合することができる。またジオポリマー用混和剤とした場合の配合割合も、同様に上記数値範囲内で適宜設定できる。
The shrinkage reducing agent for geopolymers (or admixtures for geopolymers) of the present invention may be added together when preparing the alkali source, or after kneading the alkali source, the aluminosilicate source and the aggregate. You may add and mix uniformly. Further, it is possible to use the shrinkage reducing agent for geopolymer (or the admixture for geopolymer) as an aqueous solution or as a solid. It is also possible to produce a geopolymer-forming composition using a mixture of an aluminosilicate source and an aqueous solution of a shrinkage-reducing agent for geopolymer (or an admixture for geopolymer) and / or a shrinkage-reducing agent (or admixture). It is possible.
As described above, the shrinkage reducing agent for geopolymer (or the admixture for geopolymer) can be mixed with either the aluminosilicate source or the alkali source and further mixed with the remaining materials used for the geopolymer, even if the premixed alumino It may be added to the mixture of the silicate source and the alkali source, but the latter (addition to the mixture) is preferred. As a method of addition, the required addition amount may be added all at once, or the required addition amount may be divided and added. Further, for example, when the shrinkage-reducing auxiliary agent is included (in the case of an admixture), the shrinkage-reducing auxiliary agent and other admixture components may be added after the shrinkage-reducing agent is first added and kneaded.
Regarding the blending design of the geopolymer, the ratio of the total mass of the alkali solution (alkali source: water glass + sodium hydroxide hydroxide + water) and the total mass of the aluminosilicate source (active filler powder (B)) ([alkali solution / B ] × 100 (%)) can be appropriately set depending on the strength required for the structure or product, but is preferably 40 to 65 mass% in consideration of workability.
Further, the ratio of the constituents of the alkaline solution, for example, the mass ratio represented by [total mass of water glass (WG)] / [total mass of sodium hydroxide (NaOH) or aqueous sodium hydroxide solution (NaOHaq)] is It can be appropriately set depending on the target setting time and strength of the polymer (cured product), but is preferably in the range of 1.0 to 4.0. This ratio can also be set by the volume ratio of water glass and aqueous sodium hydroxide solution.
The mixing ratio of the shrinkage-reducing agent for geopolymer may be variously changed depending on the configuration of the shrinkage-reducing agent and the configuration of the geopolymer-forming composition (material used for the geopolymer) (for example, the configuration of the aluminosilicate source). Can be added in an amount of 1 to 30% by mass, for example 5 to 20% by mass, based on the mass of the aluminosilicate source. Further, the blending ratio of the admixture for a geopolymer can be appropriately set within the above numerical range.

以下実施例により本発明を説明する。ただし本発明は、これらの実施例及び比較例によって何ら制限されるものではない。   The present invention will be described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these Examples and Comparative Examples.

[ジオポリマー用収縮低減剤:エステル系化合物の調製]
表1及び表2に実施例で収縮低減剤として使用した化合物(エステル系化合物及びエーテル系化合物)X1〜X13及び比較用の収縮低減剤Y2〜Y4を示す。
なお、比較例に用いた収縮低減剤のうち、Y4は特許第4677181号明細書の実施例(実施例)に開示された収縮低減剤である。
なお、後述の実施例及び比較例においては、下記X1〜X13、Y2〜Y4に対して、後述に示す収縮低減助剤A1を質量割合で1:1の割合で混合し、この混合物を混和剤として使用した。
[Shrinkage reducing agent for geopolymer: Preparation of ester compound]
Tables 1 and 2 show compounds (ester compounds and ether compounds) X1 to X13 used as shrinkage reducing agents in Examples and shrinkage reducing agents Y2 to Y4 for comparison.
Among the shrinkage-reducing agents used in Comparative Examples, Y4 is the shrinkage-reducing agent disclosed in the examples (Examples) of Japanese Patent No. 4677181.
In the examples and comparative examples described below, the shrinkage-reducing auxiliary agent A1 described below is mixed in a mass ratio of 1: 1 with respect to the following X1 to X13 and Y2 to Y4, and the mixture is an admixture. Used as.

Figure 0006695548
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Figure 0006695548
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[ジオポリマー用収縮低減助剤]
オキシカルボン酸系化合物としてL−酒石酸(分子式:C4H6O6、酸価:748、水酸基価:748、水酸基価/酸価:1.00)、48質量%水酸化ナトリウム水溶液((株)カネカ製、製品名「苛性ソーダ」、35℃での比重:1.504、純分:48%、モル濃度:18.1mol/L)及びイオン交換水を用い、中和反応によりジオポリマー用収縮低減助剤である酒石酸ナトリウム(30%水溶液)を調製した。L−酒石酸(酸)と水酸化ナトリウム(アルカリ)のモル比率は1:1であった。次いで、ジオポリマー用収縮低減助剤の水溶液を加熱濃縮・再結晶し分別することで、固形のジオポリマー用収縮低減助剤(酒石酸ナトリウム)(A1)を得た。以下のジオポリマーモルタル実施例においては、モルタル配合に必要な水量を有させるため、水溶液形態のジオポリマー用収縮低減助剤と固体形態のジオポリマー用収縮低減助剤を併用した。
[Shrinkage reduction aid for geopolymers]
As an oxycarboxylic acid compound, L-tartaric acid (molecular formula: C4H6O6, acid value: 748, hydroxyl value: 748, hydroxyl value / acid value: 1.00), 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kaneka Corporation, product) Name “caustic soda”, specific gravity at 35 ° C .: 1.504, pure content: 48%, molar concentration: 18.1 mol / L) and ion-exchanged water, and is a shrinkage-reducing auxiliary agent for geopolymer by neutralization reaction. Sodium tartrate (30% aqueous solution) was prepared. The molar ratio of L-tartaric acid (acid) and sodium hydroxide (alkali) was 1: 1. Then, an aqueous solution of the shrinkage-reducing auxiliary agent for geopolymer was heated, concentrated, recrystallized, and fractionated to obtain a solid shrinkage-reducing auxiliary agent for sodium (sodium tartrate) (A1). In the following examples of geopolymer mortar, the shrinkage reducing auxiliary agent for geopolymer in the form of an aqueous solution and the shrinkage reducing auxiliary agent for geopolymer in the form of solid were used together in order to have the amount of water necessary for blending the mortar.

[試験に供したアルカリ溶液の調製]
48質量%水酸化ナトリウム水溶液((株)カネカ製、製品名「苛性ソーダ」、35℃での比重:1.504、純分:48%、モル濃度:18.1mol/L)100質量部に対し、イオン交換水20質量部を加えて混合し、40質量%水酸化ナトリウム水溶液(比重:1.43、モル濃度:14.3mol/L)を調製した。
同様に、上記48質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部に対し、イオン交換水60質量部を加えて混合し、30質量%水酸化ナトリウム水溶液(比重:1.33、モル濃度10.0mol/L)を調製した。
[Preparation of alkaline solution used in test]
48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kaneka Corporation, product name “caustic soda”, specific gravity at 35 ° C .: 1.504, pure content: 48%, molar concentration: 18.1 mol / L) per 100 mass parts Then, 20 parts by mass of ion-exchanged water was added and mixed to prepare a 40% by mass aqueous sodium hydroxide solution (specific gravity: 1.43, molar concentration: 14.3 mol / L).
Similarly, to 100 parts by mass of the 48% by mass sodium hydroxide aqueous solution, 60 parts by mass of ion-exchanged water is added and mixed, and a 30% by mass aqueous sodium hydroxide solution (specific gravity: 1.33, molar concentration 10.0 mol / L ) Was prepared.

前記手順にて調製した40質量%又は30質量%水酸化ナトリウム水溶液(NaOHaq)と、ケイ酸ナトリウム(WG)(富士化学(株)製、製品名「珪酸ソーダ 1号」、密度:1.534、SiO/NaOモル比=2.1、SiO:30%、NaO:15%)と、イオン交換水(W)を、表3及び表6の単位量(g)に従い混合し、No.1〜3に示す各アルカリ溶液(GP溶液)を調製した。
なお、上記アルカリ溶液にはジオポリマー用収縮低減剤及びジオポリマー用収縮低減助剤は含まれない。
40 mass% or 30 mass% sodium hydroxide aqueous solution (NaOHaq) prepared by the above procedure and sodium silicate (WG) (manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd., product name "sodium silicate No. 1", density: 1.534) , SiO 2 / Na 2 O molar ratio = 2.1, SiO 2 : 30%, Na 2 O: 15%) and ion-exchanged water (W) were mixed according to the unit amount (g) of Table 3 and Table 6. No. Each alkaline solution (GP solution) shown in 1-3 was prepared.
The alkaline solution does not include a shrink reducing agent for geopolymers and a shrink reducing aid for geopolymers.

[試験に供したジオポリマーモルタルの調製]
表1及び表2のX1〜X12、Y2〜Y4に示す収縮低減剤と、前記収縮低減助剤A1(酒石酸ナトリウム)の1:1混合物(質量比)を、表3及びに表6に示す活性フィラーBの質量(g)または都市ゴミ焼却灰溶融スラグ微粉末WSの質量(g)に対してそれぞれ3質量%、5質量%又は7質量%(固形分換算)の割合で添加した。なお、表3及び表6に示すアルカリ溶液/B(フライアッシュ+高炉スラグ微粉末)またはアルカリ溶液/WS(都市ごみ焼却灰溶融スラグ微粉末)(いずれも質量比、%)は各成分の使用量より算出した値である。
[Preparation of geopolymer mortar used for test]
The activity shown in Tables 3 and 6 for the 1: 1 mixture (mass ratio) of the shrinkage reducing agents indicated by X1 to X12 and Y2 to Y4 in Tables 1 and 2 and the shrinkage reducing auxiliary agent A1 (sodium tartrate). It was added at a ratio of 3% by mass, 5% by mass or 7% by mass (solid content conversion) with respect to the mass (g) of the filler B or the mass (g) of the fine powder of molten slag molten slag WS of municipal waste. In addition, the alkaline solution / B (fly ash + blast furnace slag fine powder) or alkaline solution / WS (city waste incinerator ash molten slag fine powder) (all in mass ratio,%) shown in Tables 3 and 6 are the use of each component. It is a value calculated from the amount.

[ジオポリマーモルタル 評価試験]
<流動性の測定(モルタルフロー値)>
ジオポリマーモルタルの練り混ぜにはハイパワーミキサー((株)丸東製作所製:CB−34)を用いた。表3及び表6に示す配合No.1〜3において、使用した活性フィラーは、JIS II種のフライアッシュ(FA)と高炉スラグ微粉末4000(BFS)、あるいは都市ごみ焼却灰溶融スラグ微粉末(WS)であった。前記の手順で調製したアルカリ溶液とジオポリマー用収縮低減剤を、それぞれ所定の活性フィラーに対する割合で計量して、混合した後、活性フィラーに加え、低速(公転62rpm、自転141rpm)で120秒間撹拌した。
低速撹拌終了後、上記ミキサーの運転を停止し、停止してから30秒の間に、ミキサーに細骨材(S)として表3及び表6に示す配合No.1〜3(単位量(g))にてセメント強さ試験用標準砂を加え、再度低速で30秒間撹拌し、次いで速やかに60秒間高速(公転125rpm、自転284rpm)で撹拌した。高速撹拌終了後、作製したジオポリマーモルタルをJISフローコーンに充填し、JIS A 1171に準拠し、モルタルの流動性(モルタルフロー)を測定した。
[Geopolymer mortar evaluation test]
<Measurement of fluidity (mortar flow value)>
A high power mixer (manufactured by Maruto Co., Ltd .: CB-34) was used for kneading the geopolymer mortar. Compound No. shown in Table 3 and Table 6. In Examples 1 to 3, the active filler used was JIS II class fly ash (FA) and blast furnace slag fine powder 4000 (BFS), or municipal solid waste incinerated ash fused slag fine powder (WS). The alkaline solution and the shrinkage reducing agent for geopolymer prepared by the above procedure are weighed and mixed in proportions to predetermined active fillers, mixed and then added to the active fillers, and stirred at low speed (revolution 62 rpm, rotation 141 rpm) for 120 seconds. did.
After the completion of the low speed stirring, the operation of the mixer was stopped, and within 30 seconds after the operation was stopped, the mixer was mixed with the composition No. shown in Tables 3 and 6 as the fine aggregate (S). 1 to 3 (unit amount (g)) was added to the standard sand for cement strength test, and the mixture was again stirred at a low speed for 30 seconds, and then rapidly stirred at a high speed (revolution 125 rpm, rotation 284 rpm) for 60 seconds. After completion of high-speed stirring, the produced geopolymer mortar was filled in a JIS flow cone, and the fluidity of the mortar (mortar flow) was measured according to JIS A1171.

<収縮ひずみ、質量減少率測定>
表3及び表6に示す配合No.1〜3で調製したジオポリマーモルタルを、サイズ:φ5cm、高さ10cmのプラスチック製モールドに充填して供試体とし、この供試体の中心に(株)共和電業製埋込型ひずみゲージ(KMC−70−120−H4)を挿入し、上面を食品用ラップフィルム(旭化成ホームプロダクツ(株)製)で覆い、封緘した。供試体封緘後、20℃で1日間養生した後、供試体を脱型した。なお脱型時の材齢を1日とした。以後供試体を、温度20℃、相対湿度60%の条件下にて28日間気中養生を行い(材齢28日)、埋込型ひずみゲージに接続するデータロガー(NTB−100A−120)を用いて、長さ変化の測定を行い、収縮ひずみ(μm/m)を求めた。
また、No.1及び2に示す配合においては、モールドへの充填時の全質量と28日間の気中養生後の上記長さ変化の測定終了時の全質量を測定し、収縮低減剤を添加した場合と未添加の場合の測定値を用いて、下記式により、収縮低減剤を使用したことによる質量減少率を算出した。

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<Measurement of shrinkage strain and mass reduction rate>
Compound No. shown in Table 3 and Table 6. The geopolymer mortar prepared in 1 to 3 was filled in a plastic mold having a size of φ5 cm and a height of 10 cm to prepare a test piece, and an embedded strain gauge (KMC manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.) was placed at the center of the test piece. -70-120-H4) was inserted, the upper surface was covered with a food wrap film (manufactured by Asahi Kasei Home Products Co., Ltd.), and sealed. After sealing the specimen, the specimen was cured at 20 ° C. for 1 day, and then the specimen was demolded. The age at the time of demolding was set to 1 day. After that, the specimen was air-cured for 28 days under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 60% (28 days old), and a data logger (NTB-100A-120) connected to an embedded strain gauge was used. Then, the change in length was measured to determine the shrinkage strain (μm / m).
In addition, No. In the formulations shown in 1 and 2, the total mass at the time of filling into the mold and the total mass at the end of the measurement of the above-mentioned length change after 28 days of curing in air were measured, and the total mass at the time of addition of the shrinkage reducing agent was not measured. Using the measured value in the case of addition, the mass reduction rate by using the shrinkage reducing agent was calculated by the following formula.
Figure 0006695548

<ジオポリマーモルタル硬化体の圧縮強度測定及び表面外観の評価>
ジオポリマーモルタル硬化体の圧縮強度の測定にあたり、上述の<収縮ひずみ、質量減少率測定>で使用したものと同じプラスチック製モールド(φ5cm、高さ10cm)に、上述にて作製したジオポリマーモルタルを充填し、上面を食品用ラップフィルム(旭化
成ホームプロダクツ(株)製)で覆い、供試体を封緘した。供試体封緘後、20℃にて1日間養生した後、供試体を脱型した。なお脱型時の材齢を1日とした。その後供試体を、温度20℃、湿度60%にて、28日間気中養生を実施した(材齢28日)。
材齢28日の各供試体について、JIS A 1108の手順に従って圧縮強度を測定した。各実施例または比較例に対し、材齢28日にて各3本の供試体の平均値を圧縮強度(N/mm)とした。
また、上記手順にて得られたジオポリマーモルタル硬化体について、以下の基準にて外観(黒ずみ)を評価した。なお、気中養生終了後(材齢28日)の外観は、いずれの試供体においても材齢1日と比較して変化は確認されなかった。
・外観 黒ずみ 評価基準
×:供試体表面に黒ずみが目立って観察される(およそ表面積2%以上)
△:供試体表面に黒ずみがわずかに観察される(およそ表面積2%未満)
○:供試体表面に黒ずみが全く観察されない
<Measurement of compressive strength and evaluation of surface appearance of cured geopolymer mortar>
In measuring the compressive strength of the geopolymer mortar cured product, the geopolymer mortar produced above was placed in the same plastic mold (φ5 cm, height 10 cm) used in the above <Measurement of shrinkage strain and mass reduction rate>. After filling, the upper surface was covered with a food wrap film (manufactured by Asahi Kasei Home Products Co., Ltd.), and the specimen was sealed. After sealing the specimen, the specimen was cured at 20 ° C. for 1 day, and then the specimen was demolded. The age at the time of demolding was set to 1 day. Then, the specimen was subjected to air curing at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60% for 28 days (age 28 days).
The compressive strength of each specimen with a material age of 28 days was measured according to the procedure of JIS A 1108. For each example or comparative example, the compression strength (N / mm 2 ) was defined as the average value of three test specimens at 28 days of age.
The appearance (darkening) of the cured geopolymer mortar obtained by the above procedure was evaluated according to the following criteria. It should be noted that no change was observed in the appearance after the end of air curing (28 days old) in comparison with 1 day old in any sample.
-Appearance darkening evaluation criteria x: Darkening is noticeably observed on the surface of the specimen (surface area 2% or more)
Δ: A slight darkening is observed on the surface of the test piece (approximately less than 2% surface area)
○: No darkening is observed on the surface of the specimen

活性フィラーとしてフライアッシュ及び高炉スラグ微粉末を用いて作製したGPモルタルについて実施した、GPモルタルの流動性(モルタルフロー値)、圧縮強度、硬化体の表面外観の評価、収縮ひずみおよび質量減少率の試験結果を表4及び表5に示す。また、活性フィラーとして都市ごみ焼却灰溶融スラグ微粉末を用いて作製したGPモルタルについて実施した流動性(モルタルフロー値)、圧縮強度、硬化体の表面外観の評価、並びに収縮ひずみの試験結果を表7に示す。   Performed on GP mortar prepared by using fly ash and blast furnace slag fine powder as active filler, the fluidity of mortar (mortar flow value), compressive strength, evaluation of surface appearance of cured product, shrinkage strain and mass reduction rate The test results are shown in Tables 4 and 5. In addition, the flowability (mortar flow value), the compression strength, the evaluation of the surface appearance of the cured product, and the test results of shrinkage strain performed on the GP mortar produced by using the municipal solid waste incinerated ash molten slag fine powder as the active filler are shown. 7 shows.

Figure 0006695548
Figure 0006695548

Figure 0006695548
Figure 0006695548

Figure 0006695548
Figure 0006695548

Figure 0006695548
Figure 0006695548

Figure 0006695548
Figure 0006695548

前述したように、ジオポリマーにおいては、水分の逸散による乾燥収縮が凝結段階から発生すると考えられ、この乾燥収縮の低減を可能にすることが、ジオポリマー用添加剤として特に重要な性能の一つとなる。
表4及び表5、表7に示すジオポリマーモルタルの試験結果(実施例1〜実施例27)より、本発明のジオポリマー用収縮低減剤の使用により、収縮低減剤を一切使用しない比較例(比較例1、5、10)と比べ、ジオポリマー(硬化体)の収縮ひずみがおよそ50%以上低減されるという結果が得られた。なお、本発明の収縮低減剤において、使用した化合物におけるアルキレンオキシ基の全付加モル数が少なくなると、収縮低減効果が高くなる傾向がみられた。
一方、オキシアルキレン基が付加していないエステル系化合物を用いた収縮低減剤Y2〜Y4を使用した比較例(比較例2、3、4、6、7、8、9)は、収縮低減効果が一切得られないという結果が得られた。
As described above, in the geopolymer, it is considered that the dry shrinkage due to the dissipation of water occurs from the setting stage, and enabling reduction of the dry shrinkage is one of the performances particularly important as the additive for the geopolymer. It becomes one.
From the test results (Examples 1 to 27) of the geopolymer mortars shown in Tables 4, 5 and 7, a comparative example in which the shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention was used and no shrinkage reducing agent was used ( As a result, the shrinkage strain of the geopolymer (cured product) was reduced by about 50% or more as compared with Comparative Examples 1, 5, 10). In the shrinkage-reducing agent of the present invention, when the total number of added alkyleneoxy groups in the compound used was small, the shrinkage-reducing effect tended to increase.
On the other hand, the comparative examples (Comparative Examples 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9) using the shrinkage-reducing agents Y2 to Y4 using the ester-based compound to which the oxyalkylene group is not added have the shrinkage-reducing effect. The result was that it could not be obtained at all.

また上記結果に示すように、本発明のジオポリマー用収縮低減剤を含有するジオポリマー用収縮低減剤を配合したジオポリマー形成組成物(ジオポリマーモルタル)は、硬化体の強度発現性を損なうことなく、ジオポリマーの硬化前の流動性を確保し、表面の美観に優れる、ジオポリマー(硬化体)を得ることができることが確認された。   Further, as shown in the above results, the geopolymer-forming composition (geopolymer mortar) containing the shrinkage-reducing agent for a geopolymer of the present invention containing a shrinkage-reducing agent for a geopolymer impairs strength development of a cured product. It was confirmed that it is possible to obtain a geopolymer (cured product) that ensures the fluidity of the geopolymer before curing and has an excellent surface appearance.

なお、本発明のジオポリマー用収縮低減剤を使用することにより、CaOの含有量が高いフィラー(例えば高炉スラグ微粉末)を使ったジオポリマーにおいて、その収縮ひずみを大きく低減し、更に20℃の気中養生をしても強度発現性が比較例と比べて低下することなく、高強度のジオポリマー硬化体を作製できることを確認した。   By using the shrinkage reducing agent for geopolymers of the present invention, the shrinkage strain is greatly reduced in the geopolymer using a filler having a high CaO content (for example, blast furnace slag fine powder), It was confirmed that a strength-enhancing geopolymer cured product could be produced without lowering the strength development compared to the comparative example even when cured in air.

特開2014−28726号公報JP, 2014-28726, A 特開2012−240852号公報JP, 2012-240852, A 特許第4677181号明細書Patent No. 4677181 特表2015−53624号公報Japanese Patent Publication No. 2015-53624 国際公開第2010/130582号International Publication No. 2010/130582

J.Davidovits, Properties of geopolymer cements, Proceedings of 1st International Conference on Alaline Cements and Concrete, KIEV, Ukraine, pp.131-149, 1994J. Davidovits, Properties of geopolymer cements, Proceedings of 1st International Conference on Alaline Cements and Concrete, KIEV, Ukraine, pp.131-149, 1994 D. Hardjito and B.V. Ranga, Development and properties of low-calcium fly ash-based geopolymer concrete, Research Report, Curtin University of Technology, pp 48-49, 2005D. Hardjito and B.V.Ranga, Development and properties of low-calcium fly ash-based geopolymer concrete, Research Report, Curtin University of Technology, pp 48-49, 2005 F. Puetras et al., Alkali-activated fly ash/slag cement strength behavior and hydration products, Cement and Concrete Research, Vol. 30, pp.1625-1632, 2000F. Puetras et al., Alkali-activated fly ash / slag cement strength behavior and hydration products, Cement and Concrete Research, Vol. 30, pp.1625-1632, 2000 一宮一夫ほか,フライアッシュベースのジオポリマーの配合ならびに高温抵抗性,コンクリート工学年次論文集,Vol.36,No.1,pp.2230-2235,2014Kazuo Ichinomiya et al. Mixture of fly ash-based geopolymer and high temperature resistance, Annual Review of Concrete Engineering, Vol. 36, No. 1, pp.2230-2235, 2014 Andri Kusbiantoro, et al., Development of sucrose and citric acid as the natural based admixture for fly ash based geopolymer, Proceedings of 3rd International Conference on Sustainable Future for Human Security, 2012Andri Kusbiantoro, et al., Development of sucrose and citric acid as the natural based admixture for fly ash based geopolymer, Proceedings of 3rd International Conference on Sustainable Future for Human Security, 2012 T.W. Cheng, J.P. Chiu, Fire-resistant geopolymer produced by granulated blast furnace slag, Minerals Engineering, Vol. 16, pp.205-210, 2003T.W.Cheng, J.P. Chiu, Fire-resistant geopolymer produced by granulated blast furnace slag, Minerals Engineering, Vol. 16, pp.205-210, 2003 本間雅人,加温養生を行ったジオポリマーモルタルの収縮特性,日本建築学会 学術講演梗概集(近畿),pp.355−356,2014Masato Honma, Shrinkage characteristics of geopolymer mortar that has been heated and cured, Summary of Academic Lectures by the Architectural Institute of Japan (Kinki), pp.355-356, 2014 M. Palacios, F. Puertas, Effect of shrinkage-reducing admixtures on the properties of alkali-activated slag mortars and pastes, Cement and Concrete Research, Vol. 37, pp.691-702, 2007M. Palacios, F. Puertas, Effect of shrinkage-reducing admixtures on the properties of alkali-activated slag mortars and pastes, Cement and Concrete Research, Vol. 37, pp.691-702, 2007

Claims (7)

下記一般式(1)〜一般式(4)で表される化合物(I)〜化合物(IV)のうち、1種以上を含む、ジオポリマー用収縮低減剤。

−C(=O)−O−(AO)n1−R (1)
(式中、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n1はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は水素原子、炭素原子数1乃至30のアルキル基、炭素原子数2乃至30のアルケニル基又は−C(=O)−R基を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表す。)

[HO−C(=O)−][−C(=O)−O−(AO)n2−R
(2)
(式中、
は炭素原子数1乃至30の(k+m)価の多価カルボン酸から(k+m)個のカルボキシル基を除いた残基、又は単結合を表し、
k及びmは、0≦k≦5、1≦m≦6、2≦k+m≦6の関係を満たす整数を表し
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n2はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は水素原子、炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表す。)

[R−(OAn3−O−][−O−C(=O)−R (3)
(式中、
は炭素原子数2乃至30の(p+q)価の多価アルコールから(p+q)個のヒドロキシ基を除いた残基を表し、
は水素原子又は−O−C(=O)−R基を表し、
OAは炭素原子数2乃至4の二価のオキシアルキレン基を表し、
n3はオキシアルキレンの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
p及びqは、1≦p≦7、1≦q≦7、2≦p+q≦8の関係を満たす整数を表す。)

[H−(OAn4−O−]10[−O−(AO)n5−C(=O)−R11 (4)
(式中、
10は炭素原子数2乃至30の(r+s)価の多価アルコールから(r+s)個のヒドロキシ基を除いた残基を表し、
OAは炭素原子数2乃至4の二価のオキシアルキレン基を表し、
n4はオキシアルキレンの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
11は炭素原子数1乃至30のアルキル基又は炭素原子数2乃至30のアルケニル基を表し、
Oは炭素原子数2乃至4の二価のアルキレンオキサイド基を表し、
n5はアルキレンオキサイドの平均付加モル数であって1乃至200の数を表し、
r及びsは、0≦r≦7、1≦s≦8、2≦r+s≦8の関係を満たす整数を表す。)
A shrinkage-reducing agent for a geopolymer, which comprises one or more compounds (I) to (IV) represented by the following general formulas (1) to (4).

R 1 -C (= O) -O- (A 1 O) n1 -R 2 (1)
(In the formula,
R 1 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
A 1 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n1 is the average number of added moles of alkylene oxide and represents a number of 1 to 200;
R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms or a —C (═O) —R 3 group,
R 3 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms. )

[HO-C (= O) -] k R 4 [-C (= O) -O- (A 2 O) n2 -R 5] m
(2)
(In the formula,
R 4 represents a residue obtained by removing (k + m) carboxyl groups from a (k + m) valent polycarboxylic acid having 1 to 30 carbon atoms, or a single bond,
k and m represent an integer satisfying the relationship of 0 ≦ k ≦ 5, 1 ≦ m ≦ 6, 2 ≦ k + m ≦ 6, and A 2 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n2 is the average number of moles of alkylene oxide added and represents a number of 1 to 200;
R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms. )

[R 7 - (OA 3) n3 -O-] p R 6 [-O-C (= O) -R 8] q (3)
(In the formula,
R 6 represents a residue obtained by removing (p + q) hydroxy groups from a (p + q) polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms,
R 7 represents a hydrogen atom or a —O—C (═O) —R 9 group,
OA 3 represents a divalent oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms,
n3 is the average number of moles of oxyalkylene added and represents a number of 1 to 200;
R 8 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
R 9 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
p and q represent integers that satisfy the relationship of 1 ≦ p ≦ 7, 1 ≦ q ≦ 7, and 2 ≦ p + q ≦ 8. )

[H- (OA 4) n4 -O- ] r R 10 [-O- (A 5 O) n5 -C (= O) -R 11] s (4)
(In the formula,
R 10 represents a residue obtained by removing (r + s) hydroxy groups from a (r + s) -valent polyhydric alcohol having 2 to 30 carbon atoms,
OA 4 represents a divalent oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms,
n4 is the average number of moles of oxyalkylene added and represents a number of 1 to 200;
R 11 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms,
A 5 O represents a divalent alkylene oxide group having 2 to 4 carbon atoms,
n5 is the average number of moles of added alkylene oxide and represents a number of 1 to 200;
r and s represent integers that satisfy the relationship of 0 ≦ r ≦ 7, 1 ≦ s ≦ 8, and 2 ≦ r + s ≦ 8. )
CaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、並びに、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源を含む混合物より形成されるジオポリマーの添加剤である、請求項1に記載のジオポリマー用収縮低減剤。 At least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60 mass% and at least one alkali source selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates and alkali metal silicates The shrink reducing agent for a geopolymer according to claim 1, which is an additive for a geopolymer formed from a mixture. 請求項1又は請求項2に記載のジオポリマー用収縮低減剤と、
水酸基価が250〜1500mgKOH/g、かつ酸価が250〜950mgKOH/gである1種以上の脂肪族オキシカルボン酸の塩を含み、前記脂肪族オキシカルボン酸の水酸基価/酸価の質量加重平均値が0.40以上5.00未満であるジオポリマー用収縮低減助剤とを含む、
ジオポリマー用混和剤。
A shrinkage reducing agent for a geopolymer according to claim 1 or 2,
A mass-weighted average of the hydroxyl value / acid value of the aliphatic oxycarboxylic acid, including a salt of at least one aliphatic oxycarboxylic acid having a hydroxyl value of 250 to 1500 mgKOH / g and an acid value of 250 to 950 mgKOH / g. A shrinkage reducing auxiliary agent for geopolymer having a value of 0.40 or more and less than 5.00,
Admixture for geopolymer.
前記収縮低減助剤が、乳酸塩、リンゴ酸塩、及び酒石酸塩からなる群から選択される少なくとも一種の脂肪族オキシカルボン酸の塩を含むものである、請求項3に記載のジオポリマー用混和剤。 The admixture for a geopolymer according to claim 3, wherein the shrinkage-reducing aid contains at least one salt of an aliphatic oxycarboxylic acid selected from the group consisting of lactate, malate and tartrate. 前記収縮低減助剤が、酒石酸塩を含むものである、請求項4に記載のジオポリマー用混和剤。 The admixture for geopolymers according to claim 4, wherein the shrinkage reduction aid contains a tartrate salt. 請求項1又は請求項2に記載のジオポリマー用収縮低減剤、
CaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、
アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源、及び
骨材
を含む、ジオポリマー形成組成物。
A shrinkage reducing agent for a geopolymer according to claim 1 or 2,
At least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60% by mass,
A geopolymer-forming composition comprising an aggregate and at least one alkali source selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates and alkali metal silicates.
請求項3乃至請求項5のうち何れか一項に記載のジオポリマー用混和剤、
CaO含有量が1〜60質量%である少なくとも一種のアルミノシリケート源、
アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される少なくとも一種のアルカリ源、及び
骨材
を含む、ジオポリマー硬化体。
An admixture for a geopolymer according to any one of claims 3 to 5,
At least one aluminosilicate source having a CaO content of 1 to 60% by mass,
A cured geopolymer containing an aggregate and at least one alkali source selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates and alkali metal silicates.
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