JP7141361B2 - カルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物 - Google Patents
カルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7141361B2 JP7141361B2 JP2019078284A JP2019078284A JP7141361B2 JP 7141361 B2 JP7141361 B2 JP 7141361B2 JP 2019078284 A JP2019078284 A JP 2019078284A JP 2019078284 A JP2019078284 A JP 2019078284A JP 7141361 B2 JP7141361 B2 JP 7141361B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- less
- calcium aluminosilicate
- peak
- calcium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Description
また、特許文献2には、CaOとAl2O3の含有モル比が1~1.5の結晶質カルシウムアルミネート(A)と、CaOとAl2O3の含有モル比が1.3~1.7の非晶質カルシウムアルミネート(B)からなる混合カルシウムアルミネートであって、(A)のCaOとAl2O3の含有モル比が(B)のCaOとAl2O3の含有モル比よりも0.1以上低い混合カルシウムアルミネートを有効成分とするカルシウムアルミネート系超速硬剤が開示されている。
また、特許文献3には、化学成分としてAl2O3とCaOとSiO2とTiO2を合計で95質量%以上含有するあるミン酸カルシウムシリケートであって、Al2O3とCaOの含有モル比(SiO2とTiO2の含有モル比を特定した、速硬材に係る発明が記載されている。
すなわち、本発明によれば、以下に示すカルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物が提供される。
ラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークXと、ラマンシフトが700cm-1以上900cm-1以下の領域に現れるピークYとを有し、ピークXとピークYの強度比X/Yが0.8以上、1.3以下である、カルシウムアルミノシリケートが提供される。
本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」の意である。
また、本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートは、ラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークXと、ラマンシフトが700cm-1以上900cm-1以下の領域に現れるピークYとを有し、ピークXとピークYの強度比X/Yが0.8以上、1.3以下である。ピークXとピークYの強度比X/Yは、0.9以上、1.2以下であることが好ましく、1.0以上、1.1以下であることが特に好ましい。
ここで、ラマンシフトが500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークXと、ラマンシフトが700cm-1以上900cm-1以下の領域に現れるピークYは共にAl-O-Al結合に起因するピークであり、ガラス骨格であるAlO4四面体の結合状態に関係するピークであると考えられる。
このうち、500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークXは、AlO4四面体のうち、4つの頂点全てが他の四面体と共有している構造(≡Al-O-Al≡)の量に関係すると考えられる。ここでピークXの強度が強いことは結晶成分の量が多く、ガラス成分の量が少ないことを示すものと考えられる。
また、700cm-1以上900cm-1以下の領域に現れるピークYはAlO4四面体のうち、Caの導入によって、AlO4四面体結合の一部が切断され、3つの頂点を他の四面体と共有している構造、または、2つの頂点を他の四面体と共有している構造(≡Al-O-Al≡ + CaO → ≡Al-O-Ca Ca-O-Al≡)の量と関連していると考えられる。ここで、Caの導入によって、AlO4四面体結合の一部が切断した構造は、水と接触した際、Caが容易に溶出するため、反応を促進すると考えられるが、ピークYの強度が強いことは、ガラス構造が維持しにくいことを示すものと考えられる。
本実施形態によれば、特定の領域に現れるピークXの強度と、特定の領域に現れるピークYの強度との強度比であるX/Yの大きさを規定し、ガラス構造の量とその維持のしやすさをバランスよく保つことによって、十分に強熱減量が大きく、セメント等の水硬性物質に添加した場合、十分な急硬性を付与することができるカルシウムアルミノシリケートとすることができるものと推測される。
なお、本発明は上記推測メカニズムに限定されるものではない。
ピークXの半値幅を上記範囲内とすることで、より十分に強熱減量が大きく、セメント等の水硬性物質に添加した場合、十分な急硬性を付与することができるカルシウムアルミノシリケートとなるものと推測される。
また、ピークXとピークYの強度比X/Y、及び、ピークXの半値幅は、カルシウムアルミノシリケートの原料の種類及び量、並びに、製造方法を調整することによって、制御することができる。
CaO、Al2O3、SiO2の含有量上記数値範囲内とすることによって、流動性、可使時間の確保、温度依存性、強度、耐久性、および、美観の観点からも信頼性の高い水硬性組成物を調製することが可能な、カルシウムアルミノシリケートとなる。
本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートは、少なくとも鉄を含有する酸化物を含むことがより好ましい。
本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートは、カルシウムアルミノシリケートを100質量%としたとき、CaO、Al2O3、SiO2の以外の成分の合計含有量が0.1質量%以上、5質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以上、3質量%以下であることがより好ましい。
上記のCaO、Al2O3、SiO2以外の成分を含むことによって、カルシウムアルミノシリケートの結晶性を調整することができ、より容易にガラス化可能となるものと推測される。
カルシウムアルミノシリケートのブレーン比表面積は、JIS R5201(セメントの物理試験方法)に基づき測定することができる。
カルシウムアルミノシリケートの体積基準粒度分布は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(HORIBA製、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920など)を用いて求めることができる。
なお、ブレーン比表面積、粒度分布等の紛体形状は、粉砕及び/又は分級工程により調整することができる。粉砕方法は特に限定されるものではなく、市販のものが使用可能であり、ボールミルやローラーミルが使用可能である。また分級方法も特に限定されるものではないが、コアンダ効果を利用した気流分級機でクリンカーの粒度を制御することができる。
ここで、水和開始から5分経過後の強熱減量は具体的には以下の方法で求めることができる。すなわち、本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートをブレーン比表面積が4500cm2/gになるように粉砕し、20度の室内で、カルシウムアルミノシリケートのクリンカー粉砕物1質量部と水4質量部を10秒間練混ぜた後、5分経過後に多量のアセトンを添加することによって水和を停止させ、減圧ろ過によって得られた固体を、恒量になるまで減圧乾燥する。得られた試料について、1000℃の強熱減量を測定する。
また、本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートは、下記条件で求められる水和開始から5分経過後の強熱減量が、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることが好ましく、22質量%以上であることが特に好ましい。
ここで、水和開始から30分経過後の強熱減量は具体的には以下の方法で求めることができる。すなわち、本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートをブレーン比表面積が4500cm2/gになるように粉砕し、20度の室内で、カルシウムアルミノシリケートのクリンカー粉砕物1質量部と水4質量部を10秒間練混ぜた後、30分経過後に多量のアセトンを添加することによって水和を停止させ、減圧ろ過によって得られた固体を、恒量になるまで減圧乾燥する。得られた試料について、1000℃の強熱減量を測定する。
強熱減量は反応率の指標となるものであり、本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートは、強熱減量が上記数値範囲内であることによって、セメント等の水硬性物質に添加した場合、十分な急硬性を付与することができる。
カルシウムを含む原料としては、生石灰、石灰石、消石灰などが挙げられる。
アルミニウムを含む原料としては、ボーキサイトやアルミ残灰などが挙げられる。
珪素を含む原料としては珪石などが挙げられる。
これらの原料を、所望の組成となるよう調合し、混合し混合原料とする。
加熱温度は、1600℃以上2000℃以下とすることが好ましく、1650℃以上2000℃以下とすることがより好ましい。
加熱時間は、15分以上90分以下とすることが好ましく、20分以上80分以下とすることがより好ましく、30分以上70分以下とすることが特に好ましい。従来の製造方法においては、加熱時の最高到達温度等に着目し、その温度での保持時間について詳細な検討がなされていなかったが、本発明に係る、ラマンスペクトルにおけるピークXとピークYの強度比X/Yが特定の数値範囲となるカルシウムアルミノシリケートを得るためには、加熱温度、後述の冷却速度、及び、焼成雰囲気を適切な範囲・態様に調整するとともに、特に加熱時間を上記数値範囲内に制御することが好ましい。
また、冷却速度は、1000K/S以上、100000K/S以下とすることが好ましく、3000K/S以上、10000K/S以下とすることがより好ましい。
熱処理する際の雰囲気は、還元雰囲気であることが好ましい。ここで、還元雰囲気とは、窒素雰囲気中で炉内に一酸化炭素が発生し、かつ、酸欠状態のことである。
熱処理する際の雰囲気は、例えば、電気炉内に設置したカルシウムアルミノシリケート製造用混合原料の上方で赤外線方式のガス分析装置によって、計測することができる。
本実施形態においては、酸素濃度を1体積%以上、15体積%以下とすることが好ましく、1体積%以上、10体積%以下とすることがより好ましく、1体積%以上、5体積%以下とすることが特に好ましい。
また、本実施形態においては、一酸化酸素濃度を1体積%以上、10体積%以下とすることが好ましく、1体積%以上、5体積%以下とすることがより好ましく、1体積%以上、3体積%以下とすることが特に好ましい。
本実施形態に係るカルシウムアルミノシリケートのラマンスペクトルにおけるピークXとピークYの強度比X/Y、及び、ピークXの半値幅は、原料の種類及び量、並びに、製造方法において、特に、冷却速度、焼成雰囲気、高温での保持時間を調整することによって、制御することができる。
強度発現性の観点から、セッコウは、ブレーン比表面積で4000cm2/g以上であること好ましく、5000m2/g以上、7000cm2/g以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る水硬性組成物は、カルシウムアルミノシリケート100質量部に対して、セッコウを25質量部以上、200質量部以下含むことが好ましく、50質量部以上、150質量部以下含むことがより好ましく、75質量部以上、125質量部以下含むことが最も好ましい。上記範囲内とすることで、より安定的に強度が発現する。
上記数値範囲内にすることによって、初期強度発現性と長期強度のバランスを最適化することができる。
なお、本発明で云う結合材とは、例えば、セメント、カルシウムアルミノシリケートを含む超速硬性クリンカー、セッコウ、凝結調整剤、及び必要に応じて含有する減水剤をいう。
CaCO3、Al2O3、SiO2源となる市販粉末試薬を、得られるカルシウムアルミノシリケートが表1に表す化学組成となるよう分取し、ミキサーを用いて混合し、混合原料を調製した。
得られた混合原料を表1に示す雰囲気下で、1700℃で、表に示す時間保持し、焼成した。その後、1400℃から1000℃にかけて、表1に示す冷却速度で冷却しカルシウムアルミノシリケートを得た。
得られるカルシウムアルミノシリケートの化学組成を表1~3に記載の通りとなるようにした点、及び、得られた混合原料の製造条件を表1~3に記載の通りとした点以外は実施例1と同様に、カルシウムアルミノシリケートを得た。
(カルシウムアルミノシリケートの化学組成)
カルシウムアルミノシリケートの化学組成は、蛍光X線分析により確認した。結果を表1~3に示す。なお、実施例1のカルシウムアルミノシリケートはその他の成分としてマグネシウムを含有する酸化物、鉄を含有する酸化物、チタンを含有する酸化物、ナトリウムを含有する酸化物、カリウムを含有する酸化物から選ばれる1種又は2種以上を含むことを確認した。
得られたカルシウムアルミノシリケートのラマン分光測定を行った。装置はサーモ社製NicoletAlmegaXR型ラマン分光装置を用いた。測定条件は以下とした。
・レーザー 532nm(出力100%)
・アパーチャー 50μmピンホール
・露光時間 2秒
・露光回数 64回
なお、ここで、500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークXの強度とは、500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークのうち、高さが最も高いピークの強度を意味し、ラマンシフトが700cm-1以上900cm-1以下の領域に現れるピークYの強度とは、ラマンシフトが700cm-1以上900cm-1以下の領域に現れるピークのうち、高さが最も高いピークの強度を意味する。
また、ラマンシフトが500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークの半値幅を求めた。なお、半値幅はガウス関数でフィッティングすることによって算出した。
結果を表1~3に示す。
得られたカルシウムアルミノシリケートをブレーン比表面積が4500cm2/gになるように粉砕し20度の室内で、クリンカー粉砕物1質量部と水4質量部を10秒間練混ぜた後、所定の時間経過後に多量のアセトンで水和を停止させ、減圧ろ過によって得られた固体を、恒量になるまで減圧乾燥した。これらについて、1000℃の強熱減量を測定した。なお、強熱減量は反応率の指標となるものである。結果を表1~3に示す。
Claims (5)
- カルシウムを含む酸化物、アルミニウムを含む酸化物、及び、珪素を含む酸化物を含むカルシウムアルミノシリケートであって、
ラマンスペクトルにおいて、ラマンシフトが500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークXと、ラマンシフトが700cm-1以上900cm-1以下の領域に現れるピークYとを有し、ピークXとピークYの強度比X/Yが0.8以上、1.3以下である、カルシウムアルミノシリケート。 - 前記ラマンシフトが500cm-1以上600cm-1以下の領域に現れるピークXの半値幅が40cm-1より大きい、請求項1に記載のカルシウムアルミノシリケート。
- 前記カルシウムアルミノシリケートを100質量%としたとき、前記カルシウムアルミノシリケート中のCaO含有量が30質量%以上53質量%以下、Al2O3含有量が30質量%以上50質量%以下、SiO2含有量が1質量%以上18質量%以下である、請求項1または2記載の、カルシウムアルミノシリケート。
- さらに、マグネシウムを含有する酸化物、鉄を含有する酸化物、チタンを含有する酸化物、ナトリウムを含有する酸化物、カリウムを含有する酸化物から選ばれる1種又は2種以上を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の、カルシウムアルミノシリケート。
- セッコウ及び/又はセメントと、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のカルシウムアルミノシリケートを含有する、水硬性組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019078284A JP7141361B2 (ja) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | カルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019078284A JP7141361B2 (ja) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | カルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020176025A JP2020176025A (ja) | 2020-10-29 |
JP7141361B2 true JP7141361B2 (ja) | 2022-09-22 |
Family
ID=72936502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019078284A Active JP7141361B2 (ja) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | カルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7141361B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022137949A1 (ja) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | デンカ株式会社 | 酸化物複合粒子及びその製造方法、並びに樹脂組成物 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004018361A1 (ja) | 2002-08-21 | 2004-03-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 活性酸素を包含した無機化合物及びその製造法 |
JP2004099430A (ja) | 2002-08-21 | 2004-04-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 活性酸素を包含した無機化合物及びその製造法 |
JP2013023400A (ja) | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Asahi Glass Co Ltd | ワダライト化合物の製造方法 |
WO2013077216A1 (ja) | 2011-11-21 | 2013-05-30 | 電気化学工業株式会社 | 超速硬性クリンカー、それを用いたセメント組成物、及びその製造方法 |
JP2014105151A (ja) | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Taiheiyo Material Kk | 速硬剤および速硬性混和材 |
JP2018111619A (ja) | 2017-01-11 | 2018-07-19 | デンカ株式会社 | 補修材料及び補修方法 |
US20190084882A1 (en) | 2016-05-20 | 2019-03-21 | The Catholic University Of America | Control of time of setting of geopolymer compositions containing high-ca reactive aluminosilicate materials |
JP2020066543A (ja) | 2018-10-23 | 2020-04-30 | デンカ株式会社 | 超速硬性組成物、セメント組成物、コンクリート組成物及び吹付け施工方法 |
JP2021506708A (ja) | 2017-12-15 | 2021-02-22 | ザ カトリック ユニバーシティ オブ アメリカ | 高ca反応性アルミノケイ酸塩材料を含むジオポリマー組成物の硬化時間の制御 |
-
2019
- 2019-04-17 JP JP2019078284A patent/JP7141361B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004018361A1 (ja) | 2002-08-21 | 2004-03-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 活性酸素を包含した無機化合物及びその製造法 |
JP2004099430A (ja) | 2002-08-21 | 2004-04-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 活性酸素を包含した無機化合物及びその製造法 |
JP2013023400A (ja) | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Asahi Glass Co Ltd | ワダライト化合物の製造方法 |
WO2013077216A1 (ja) | 2011-11-21 | 2013-05-30 | 電気化学工業株式会社 | 超速硬性クリンカー、それを用いたセメント組成物、及びその製造方法 |
JP2014105151A (ja) | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Taiheiyo Material Kk | 速硬剤および速硬性混和材 |
US20190084882A1 (en) | 2016-05-20 | 2019-03-21 | The Catholic University Of America | Control of time of setting of geopolymer compositions containing high-ca reactive aluminosilicate materials |
JP2018111619A (ja) | 2017-01-11 | 2018-07-19 | デンカ株式会社 | 補修材料及び補修方法 |
JP2021506708A (ja) | 2017-12-15 | 2021-02-22 | ザ カトリック ユニバーシティ オブ アメリカ | 高ca反応性アルミノケイ酸塩材料を含むジオポリマー組成物の硬化時間の制御 |
JP2020066543A (ja) | 2018-10-23 | 2020-04-30 | デンカ株式会社 | 超速硬性組成物、セメント組成物、コンクリート組成物及び吹付け施工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020176025A (ja) | 2020-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sturm et al. | Synthesizing one-part geopolymers from rice husk ash | |
Abdel-Gawwad et al. | Application of thermal treatment on cement kiln dust and feldspar to create one-part geopolymer cement | |
Sturm et al. | The effect of heat treatment on the mechanical and structural properties of one-part geopolymer-zeolite composites | |
Essaidi et al. | Feasibility of producing geopolymers from two different Tunisian clays before and after calcination at various temperatures | |
ES2615162T3 (es) | Ligante hidráulico monofásico, procedimiento de fabricación y material de construcción fabricado con este | |
CN102690068B (zh) | 水泥熟料的制造方法 | |
ES2398198T3 (es) | Procedimiento para preparar un aglutinante con contenido de belita | |
JP4968390B1 (ja) | セメント組成物及びその製造方法 | |
WO2012120747A1 (ja) | セメント組成物及びその製造方法 | |
JP7141361B2 (ja) | カルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物 | |
WO2021106876A1 (ja) | 粉体急結剤 | |
JP2012246190A (ja) | セメント組成物の製造方法 | |
JP2004526651A (ja) | セメント材料を得るための鉄鋼工業スラグの酸化処理方法 | |
Santos et al. | Alkali activation of a novel calcium‐silicate hydraulic binder with CaO/SiO2= 1.1 | |
US20210238090A1 (en) | Composite mineralizers/fluxes for the production of alite/calcium sulfoaluminate clinkers | |
Dahhou et al. | Synthesis and characterization of belite clinker by sustainable utilization of alumina sludge and natural fluorite (CaF2) | |
Benarchid et al. | Hydration of iron–phosphorus doped dicalcium silicate phase | |
Koutník | Preparation of β-belite using liquid alkali silicates | |
Faisal et al. | Geopolymerization with bagasse bottom ash and china clay, effect of calcination temperature and silica to alumina ratio | |
JP2011184231A (ja) | セメント組成物及びその製造方法 | |
JP6981481B2 (ja) | セメント組成物およびその製造方法 | |
JP2010052983A (ja) | カルシウムアルミネート | |
JP5855902B2 (ja) | アルミナセメント | |
Kumar et al. | Role of MgF 2 addition on high energy ball milled kalsilite: Implementation as dental porcelain with low temperature frit | |
JP6199732B2 (ja) | カルシウムアルミネート速硬混和剤 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220810 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220909 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7141361 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |