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ジオポリマー用凝結遅延型活性フィラー及びその製造方法、並びにジオポリマー固化体 UPDATE

Patent code P210017743
File No. R01007
Posted date 2021年5月28日
Application number 特願2019-157114
Publication number 特開2021-031370
Date of filing 令和元年8月29日(2019.8.29)
Date of publication of application 令和3年3月1日(2021.3.1)
Inventor
  • 李 柱国
  • 池田 攻
Applicant
  • 国立大学法人山口大学
Title ジオポリマー用凝結遅延型活性フィラー及びその製造方法、並びにジオポリマー固化体 UPDATE
Abstract 【課題】高炉水砕スラグをジオポリマーの原料として有効活用するための、新たな凝結遅延技術を提供する。
【解決手段】高炉水砕スラグを200~1000℃で加熱処理することで、ジオポリマー用凝結遅延型活性フィラーを得る。そして、この活性フィラーを使用してジオポリマー固化体を得る。
【選択図】なし
Outline of related art and contending technology

ジオポリマーは、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)で刺激されることによって、ケイ酸錯体の縮重合反応が助長されて固化し、従来のセメントクリンカーを使用せずに固化体を作製できる無機材料である。
ジオポリマーを構成する活性フィラーは、ジオポリマーの固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や高炉水砕スラグ、都市ごみ焼却灰溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグといった産業副産物や廃棄物も使用することができる。このためジオポリマーは、廃棄物の有効活用の観点からも、重要な技術と位置づけられる。

ところで、常温環境におけるジオポリマーの優れた強度発現性と実用性のある強度を有させるために、活性フィラーとしてメタカオリンや高炉水砕スラグは単独で使用されるか、又は他の種類の活性フィラーと混合して使用される。日本では、カオリン資源は殆どないため、一般に、高炉水砕スラグを単独で使用する又は併用する。しかし、高炉水砕スラグを用いたジオポリマーは凝結時間が短く、高炉水砕スラグ単味では常温(20℃)で20分程度、フライアッシュを多量に混合した場合でも40分程度である。しかし、アジテーター車と呼ばれるタンクローリー車で運搬し、施工する場合はコンクリートの練混ぜから打ち込み終了までの時間は運搬距離によって異なり、60~120分かかる場合は少なくない。因みに、土木学会及び建築学会は、コンクリートを練り混ぜてから打ち終わるまでの時間は、外気温が25℃以下のときで2時間以内、25℃を超えるときで1.5時間以内を標準としている。

従来、ジオポリマーの凝結を遅延させるために、各種ナトリウム塩の使用が試みられてきた。
例えば、非特許文献1には、高炉セメントB種と3号水ガラスを用いた場合、凝結時間が1~3分であったものが、リン酸二水素ナトリウムを1~2%添加することにより、10分程度まで遅延できることが開示されている。高炉セメントB種と3号水ガラスを用いた固化体はジオポリマーではないが、ジオポリマーの固化に寄与する縮重合反応は発生するかもしれない。
また、特許文献1には、高炉水砕スラグ粉末を含む活性フィラーに対しジオポリマー用添加剤としてクエン酸、酒石酸、グルコン酸のナトリウム塩を3%添加し、可使時間は60分前後であることが開示されている。

しかし、非特許文献1及び特許文献1のように各種ナトリウム塩を使用する技術では、必要な凝結遅延効果が得られない。

Field of industrial application

本発明は、高炉水砕スラグを用いたジオポリマーの凝結遅延技術に関する。

Scope of claims 【請求項1】
高炉水砕スラグを200~1000℃で加熱処理して得られる、ジオポリマー用凝結遅延型活性フィラー。

【請求項2】
高炉水砕スラグを加熱処理して得られ、線源としてCuKα線を用いたX線回折分析においてハローは検出されず、ゲーレナイトのピークが検出される、ジオポリマー用凝結遅延型活性フィラー。

【請求項3】
前記ゲーレナイトの結晶子径が1000nm未満である、請求項2に記載のジオポリマー用凝結遅延型活性フィラー。

【請求項4】
高炉水砕スラグを200~1000℃で加熱処理することを特徴とするジオポリマー用凝結遅延型活性フィラーの製造方法。

【請求項5】
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の活性フィラーを含有する、ジオポリマー固化体。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right 公開
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