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ジオポリマー組成物及びその製造方法 コモンズ

国内特許コード P110006273
掲載日 2011年12月20日
出願番号 特願2007-085659
公開番号 特開2008-239446
登録番号 特許第5091519号
出願日 平成19年3月28日(2007.3.28)
公開日 平成20年10月9日(2008.10.9)
登録日 平成24年9月21日(2012.9.21)
発明者
  • 上原 元樹
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 ジオポリマー組成物及びその製造方法 コモンズ
発明の概要

【課題】建設用・土木用・構造体形成用などに適し、ジオポリマー法を用いた、コンクリートやモルタルに代わるジオポリマー組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のジオポリマー組成物は、フィラーと、アルカリ活性剤と、骨材とを原料としたことを特徴とする。前記フィラーは、少なくともフライアッシュを含むことができる。また、前記アルカリ活性剤が少なくとも水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムのいずれかを含むことができる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、二酸化炭素(CO)排出による地球温暖化が急速に進行し、社会問題化している。その中で、セメント産業におけるCO排出量も大きな割合を占めている。
現在、大規模に工業生産されているセメントはポルトランドセメント(JIS A 5210)であり、その主原料は石灰石である。石灰石は炭酸カルシウム(CaCO)を主成分とし、焼成されると約900℃で酸化カルシウム(CaO)に分解され、同時にCOを排出する。



そのため、CO排出量の低減と産業廃棄物有効活用を目的に、ポルトランドセメントを使わないコンクリートを作製する技術として、ジオポリマー法が注目されている。
このようなジオポリマー法による材料化として、例えば、特許文献1には、珪酸ナトリウム水溶液とフライアッシュを混合し、常温または蒸気養生で固化させたセメント質固化材が記載されている。



フライアッシュ(以下、FA)は、石炭火力発電所などで石炭燃焼の際に副生する石炭灰のうち、集塵器で排ガス中から回収される微細な灰である。これまで、その多くは産業廃棄物として埋立処理されてきたが、石炭は他の化石燃料に比べて供給の安定性や経済性に優れ、石油代替エネルギーとして使用量が増加するとともに、石炭灰の年間発生量(生産量)も増加して有効活用が促されている。
FAは、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)を主成分とし、JIS A6201において、粒度やフロー値に基づきI~IV種に規格化され、セメントの混合材やコンクリート混和材などに利用されている。



FAを混合したセメントはフライアッシュセメントと呼ばれ、JIS R 5213においてA種(5を超え10%以下)、B種(10を超え20%以下)、C種(20を超え30%以下)と規格され、B種が最も多く生産されている。
フライアッシュセメントの特徴として、活性化したガラス質のFAが、セメントの水和によって生成した水酸化カルシウム(Ca(OH))と反応(ポゾラン反応)して、緻密な硬化体組織を形成する。また、FAが球状の微粉であることから、コンクリートやモルタル施工時の流動性が良くなり、フロー値やワーカビリティー、ポンパビリティーが向上すると共に、単位水量を減少して乾燥収縮も低減できるなどの利点がある。
さらに、アルカリ量が少ないためにアルカリ骨材反応を抑制することや、水和熱が小さいこと、長期強度が大きいことなどが知られている。



また、FAの他にも、セメントの混合材やコンクリート混和材として、高炉スラグ(JIS A 6206)、シリカフューム(JIS A6207)などがあり、これらを混合した混合セメントは、それぞれ高炉セメント(JIS R 5211)、シリカセメント(JIS R 5212)と呼ばれている。

【特許文献1】特開平8-301639号公報

産業上の利用分野


本発明は、ジオポリマー組成物及びその製造方法に関する。詳しくは、建設用・土木用・構造体形成用などに適し、ジオポリマー法を用いた、コンクリートやモルタルに代わるジオポリマー組成物及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
フィラーとアルカリ活性剤と骨材を原料とし、前記アルカリ活性剤は、アルカリ量/水量のモル比が0.1以上であることを特徴とするジオポリマー組成物。

【請求項2】
フィラーとアルカリ活性剤と骨材を原料とし、前記アルカリ活性剤は、前記アルカリ量/水量のモル比が0.15~0.23の範囲であることを特徴とするジオポリマー組成物。

【請求項3】
前記アルカリ活性剤は、少なくとも水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムのいずれかを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のジオポリマー組成物。

【請求項4】
フィラーとアルカリ活性剤と骨材を原料とし、前記アルカリ活性剤が水酸化ナトリウム溶液及び珪酸ナトリウム溶液からなり、モルタルフロー値が15cm以上であることを特徴とするジオポリマー組成物。

【請求項5】
前記フィラーは、少なくともフライアッシュ、高炉スラグ、下水焼却汚泥のいずれかを含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のジオポリマー組成物。

【請求項6】
フィラーと、アルカリ活性剤と、骨材とを原料として混合し、その混合物を反応させて、請求項1~のいずれか1項に記載のジオポリマー組成物を製造することを特徴とするジオポリマー組成物製造法。
産業区分
  • 窯業
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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