JP6722120B2 - フライアッシュの活性度指数の予測方法、及びフライアッシュの品質評価方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート用混和材やセメント用混合材として用いられるフライアッシュの活性度指数の予測方法、及びかかる予測方法により得られた活性度指数を用いるフライアッシュの品質評価方法に関する。
石炭火力発電所において、微粉炭を燃焼した際に燃焼ガスから集塵器で採取された石炭灰であるフライアッシュは、コンクリート用混和材やセメント用混合材に用いると、ポゾラン反応を生じてコンクリートの耐久性を向上することができるため、有用性の高い材料として知られる。その一方、こうしたフライアッシュの採取量は、石炭灰発生量全体の２％弱に過ぎず、品質が安定しにくい事情もあり、フライアッシュの活用率を充分に高められない要因ともなっている。
このような状況から、フライアッシュをセメント用混合材等として利用する場合、かかるフライアッシュがロット毎に要求品質を満たすか否かの確認を要する。通常、フライアッシュのポゾラン反応性は、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に規定される活性度指数の試験方法を用いて評価されるが、試験結果を得るまでに２８日間または９１日間もの長期間を要することから、実用性に乏しく、新たな代替方法の開発がなされている。
例えば、非特許文献１には、温度８０℃で１２〜２４時間反応させて得られる下記式（１）のＡＰＩ値を元に、フライアッシュのポゾラン反応性を評価する方法が開示されている。
ＡＰＩ(％)＝((Ｃａ(Ｃ)−Ｃａ(Ｆ＋Ｃ))／Ｃａ(Ｃ))×１００ ・・・（１）
（式（１）中、Ｃａ(Ｃ)はセメントのみが水和した際の液相（基準試料）中のＣａ２＋濃度を表し、Ｃａ(Ｆ＋Ｃ)はフライアッシュとセメントの混合物が水和した際の液相（評価試料）中のＣａ２＋濃度を表す。）
ＡＰＩ(％)＝((Ｃａ(Ｃ)−Ｃａ(Ｆ＋Ｃ))／Ｃａ(Ｃ))×１００ ・・・（１）
（式（１）中、Ｃａ(Ｃ)はセメントのみが水和した際の液相（基準試料）中のＣａ２＋濃度を表し、Ｃａ(Ｆ＋Ｃ)はフライアッシュとセメントの混合物が水和した際の液相（評価試料）中のＣａ２＋濃度を表す。）
また、非特許文献２では、フライアッシュのガラス相中の修飾酸化物の含有量（質量％）から求められる下記式（２）で表されるＭ値が、フライアッシュのポゾラン反応性の指標になるとしている。
Ｍ＝（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｒ２Ｏ）／ＳｉＯ２ ・・・（２）
Ｍ＝（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｒ２Ｏ）／ＳｉＯ２ ・・・（２）
一方、特許文献１では、フライアッシュ硬化体の材齢７日以内の電気抵抗値を計測し、予め求めておいたフライアッシュの活性度指数とフライアッシュ硬化体の電気抵抗値との相関関係に基づいて、フライアッシュの活性度指数を予測している。
山本武志 外１名、「フライアッシュのポゾラン反応に関する研究 −ポゾラン反応機構の解明と促進化学試験法（ＡＰＩ法）の最適化−（研究報告：Ｎ０４００８）」、電力中央研究所報告、財団法人電力中央研究所、平成１６年１０月
大塚拓 外３名、「フライアッシュの鉱物組成とポゾラン反応性」、セメント・コンクリート論文集 ２００９ Ｎｏ．６３、社団法人 セメント協会、２０１０年２月２５日、ｐ．１６−２１
しかしながら、上記非特許文献又は特許文献に記載の方法では、特別な測定装置や技術を必要とするものであるため、コンクリート用混和材やセメント用混合材としてフライアッシュを用いる生コンクリート工場やセメント製造工場等のような製造場所において実施するには、依然として困難を伴う状況にある。
したがって、本発明の課題は、フライアッシュの活性度指数を、簡便かつ的確に予測することのできるフライアッシュの品質評価方法、及びこれから得られる活性度指数を用いるフライアッシュの品質評価方法を提供することにある。
そこで本発明者らは、種々検討したところ、フライアッシュの活性度指数と、ブレーン比表面積及び４５μｍふるい残分値との間に強い相関があり、これから簡便に精度よく活性度指数を予測できることを見出した。
すなわち、本発明は、フライアッシュのブレーン比表面積及びフライアッシュの４５μｍふるい残分値から特定した重相関関係に基づき、フライアッシュの材齢２８日又は材齢９１日の活性度指数を得る、フライアッシュの活性度指数の予測方法を提供するものである。
また、本発明は、上記フライアッシュの活性度指数の予測方法により得られた活性度指数を用い、フライアッシュの品質を評価する、フライアッシュの品質評価方法を提供するものである。
また、本発明は、上記フライアッシュの活性度指数の予測方法により得られた活性度指数を用い、フライアッシュの品質を評価する、フライアッシュの品質評価方法を提供するものである。
本発明のフライアッシュの活性度指数の予測方法は、フライアッシュのブレーン比表面積とフライアッシュの４５μｍふるい残分値とから重相関関係を特定するのみの簡便な方法でありながら、フライアッシュの材齢２８日及び材齢９１日のいずれの活性度指数も、短時間のうちに的確に予測することができ、フライアッシュの品質評価方法にも大いに活用することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のフライアッシュの活性度指数の予測方法は、フライアッシュのブレーン比表面積（Ｉ）、及びフライアッシュの４５μｍふるい残分値（II）から特定した重相関関係に基づき、フライアッシュの材齢２８日又は材齢９１日の活性度指数を得る方法である。本発明において、これらフライアッシュのブレーン比表面積（Ｉ）とフライアッシュの４５μｍふるい残分値（II）の値を用いることにより、フライアッシュの活性度指数の予測精度を効果的に高めることができるとともに、いずれの値もセメント製造工場等の製造場所において通常測定されているものであることから、これらの値を取得するにあたって特別新たな作業を追加する必要がないため、簡便な予測方法を実現することができる。
本発明のフライアッシュの活性度指数の予測方法は、フライアッシュのブレーン比表面積（Ｉ）、及びフライアッシュの４５μｍふるい残分値（II）から特定した重相関関係に基づき、フライアッシュの材齢２８日又は材齢９１日の活性度指数を得る方法である。本発明において、これらフライアッシュのブレーン比表面積（Ｉ）とフライアッシュの４５μｍふるい残分値（II）の値を用いることにより、フライアッシュの活性度指数の予測精度を効果的に高めることができるとともに、いずれの値もセメント製造工場等の製造場所において通常測定されているものであることから、これらの値を取得するにあたって特別新たな作業を追加する必要がないため、簡便な予測方法を実現することができる。
フライアッシュのブレーン比表面積（Ｉ）とは、フライアッシュ粒子の粉末度に関する品質項目として、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に規定されているブレーン比表面積である。
フライアッシュの４５μｍふるい残分値（II）とは、フライアッシュ粒子の粉末度に関する品質項目として、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に規定されている４５μｍふるい残分である。
なお、かかる４５μｍふるい残分値（II）として、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」付属書Ｂに規定されている４５μｍふるい残分試験方法（網ふるい法）に代えて、エアジェットシーブを使用した乾式ふるい分け試験による４５μｍふるい残分値を使用してもよい。
なお、かかる４５μｍふるい残分値（II）として、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」付属書Ｂに規定されている４５μｍふるい残分試験方法（網ふるい法）に代えて、エアジェットシーブを使用した乾式ふるい分け試験による４５μｍふるい残分値を使用してもよい。
本発明の活性度指数の予測方法では、上記ブレーン比表面積（Ｉ）であるフライアッシュのブレーン比表面積（ｃｍ２／ｇ）と、上記４５μｍふるい残分値（II）であるフライアッシュの４５μｍふるい残分（質量％）とを説明変数とした、材齢２８日又は材齢９１日の活性度指数の重回帰分析を行い、下記評価式（Ａ）、又は下記評価式（Ｂ）で表される重相関関係を求め、これを用いて材齢２８日又は材齢９１日の活性度指数を予測すればよい。
材齢２８日の活性度指数＝αＡ×（ブレーン比表面積）
＋βＡ×（４５μｍふるい残分）＋ａＡ・・・（Ａ）
上記式（Ａ）中、αＡ及びβＡは偏回帰係数であり、ａＡは定数である。
＋βＡ×（４５μｍふるい残分）＋ａＡ・・・（Ａ）
上記式（Ａ）中、αＡ及びβＡは偏回帰係数であり、ａＡは定数である。
材齢９１日の活性度指数＝αＢ×（ブレーン比表面積）
＋βＢ×（４５μｍふるい残分）＋ａＢ・・・（Ｂ）
上記式（Ｂ）中、αＢ及びβＢは偏回帰係数であり、ａＢは定数である。
＋βＢ×（４５μｍふるい残分）＋ａＢ・・・（Ｂ）
上記式（Ｂ）中、αＢ及びβＢは偏回帰係数であり、ａＢは定数である。
本発明のフライアッシュの品質評価方法は、フライアッシュの活性度指数の予測方法により得られた活性度指数を用い、フライアッシュの品質を評価する方法である。すなわち、上記評価式（Ａ）、又は評価式（Ｂ）を用いた方法により得られた活性度指数を用いてフライアッシュの品質を評価するため、短時間で、簡便かつ実情に即した精度の高い品質評価を行うことができる。
以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
《使用材料のブレーン比表面積（Ｉ）、及び４５μｍふるい残分値（II）の測定》
表１に示す、１３の石炭火力発電所における２１の発電ラインから採取された、７９個のフライアッシュ（全ての試料がＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」のII種〜IV種に相当する。同一発電ラインからの複数個の試料採取においては、試料毎に採取日を変更した。）について、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に準拠したブレーン比表面積（Ｉ）、及びエアジェットシーブ（ＡＬＰＩＮＥ製Ａ２００ＬＳ）を用いた乾式ふるい分け試験で４５μｍふるい残分値（II）を測定した。
測定結果を表１に示す。
表１に示す、１３の石炭火力発電所における２１の発電ラインから採取された、７９個のフライアッシュ（全ての試料がＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」のII種〜IV種に相当する。同一発電ラインからの複数個の試料採取においては、試料毎に採取日を変更した。）について、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に準拠したブレーン比表面積（Ｉ）、及びエアジェットシーブ（ＡＬＰＩＮＥ製Ａ２００ＬＳ）を用いた乾式ふるい分け試験で４５μｍふるい残分値（II）を測定した。
測定結果を表１に示す。
《実測値の測定》
上記７９個のフライアッシュについて、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に準拠した材齢２８日及び材齢９１日の活性度指数を測定した。
測定結果を表１に示す。
上記７９個のフライアッシュについて、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に準拠した材齢２８日及び材齢９１日の活性度指数を測定した。
測定結果を表１に示す。
［実施例１］
得られたブレーン比表面積（Ｉ）、及び４５μｍふるい残分値（II）を説明変数として、材齢２８日の活性度指数の重回帰分析を行い、下記評価式（Ａ）を得た。材齢２８日の活性度指数について、実測値と下記評価式（Ａ）により得られた予測値との関係を図１に示す。
得られた評価式（Ａ）の決定係数は０．７２であった。
材齢２８日活性度指数＝０．００２８×（ブレーン比表面積）
−０．２０６７×（４５μｍふるい残分値）＋７７．０３ ・・・（Ａ）
得られたブレーン比表面積（Ｉ）、及び４５μｍふるい残分値（II）を説明変数として、材齢２８日の活性度指数の重回帰分析を行い、下記評価式（Ａ）を得た。材齢２８日の活性度指数について、実測値と下記評価式（Ａ）により得られた予測値との関係を図１に示す。
得られた評価式（Ａ）の決定係数は０．７２であった。
材齢２８日活性度指数＝０．００２８×（ブレーン比表面積）
−０．２０６７×（４５μｍふるい残分値）＋７７．０３ ・・・（Ａ）
［実施例２］
得られたブレーン比表面積、及び４５μｍふるい残分値（II）を説明変数として、９１日活性度指数の重回帰分析を行い、下記評価式（Ｂ）を得た。材齢９１日の活性度指数について、実測値と下記評価式（Ｂ）により得られた予測値との関係を図２に示す。
得られた評価式（Ｂ）の決定係数は０．６３であった。
材齢９１日活性度指数＝０．００２５×（ブレーン比表面積）
−０．３５６４×（４５μｍふるい残分値）＋９３．８７ ・・・（Ｂ）
得られたブレーン比表面積、及び４５μｍふるい残分値（II）を説明変数として、９１日活性度指数の重回帰分析を行い、下記評価式（Ｂ）を得た。材齢９１日の活性度指数について、実測値と下記評価式（Ｂ）により得られた予測値との関係を図２に示す。
得られた評価式（Ｂ）の決定係数は０．６３であった。
材齢９１日活性度指数＝０．００２５×（ブレーン比表面積）
−０．３５６４×（４５μｍふるい残分値）＋９３．８７ ・・・（Ｂ）
以上より、本発明によれば、生コンクリート工場やセメント製造工場等のフライアッシュをコンクリート用混和材やセメント用混合材として用いる製造場所における、通常の品質試験値のみを使用して、フライアッシュの材齢２８日又は材齢９１日の活性度指数を、短時間で精度よく簡便に予測することができる。
Claims (3)
- フライアッシュのブレーン比表面積及びフライアッシュの４５μｍふるい残分値から特定した重相関関係に基づき、フライアッシュの材齢２８日又は材齢９１日の活性度指数を得る、フライアッシュの活性度指数の予測方法。
- フライアッシュの４５μｍふるい残分値が、エアジェットシーブを使用した乾式ふるい分け試験による値である、請求項１に記載のフライアッシュの活性度指数の予測方法。
- 請求項１又は２に記載のフライアッシュの活性度指数の予測方法により得られた活性度指数を用い、フライアッシュの品質を評価する、フライアッシュの品質評価方法。
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