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公開番号2024035203
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-13
出願番号2023140119
出願日2023-08-30
発明の名称粉体混合物及びこれを用いるジオポリマー固化体の製造方法
出願人株式会社IHI,株式会社IHI建材工業,アドバンエンジ株式会社
代理人弁理士法人アテンダ国際特許事務所
主分類C04B 28/26 20060101AFI20240306BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】現場でのジオポリマー固化体の生成を容易に行うことができるとともに、強度の高いジオポリマー固化体を製造することのできる粉体混合物及びこれを用いるジオポリマー固化体を提供する。
【解決手段】活性フィラーとアルカリ粉体とを混合してなる粉体混合物に水または水及び骨材を加えて混合することによりジオポリマー固化体を生成するようにしたので、予め用意した粉体混合物を現場に搬入し、現場で水または水及び骨材と混合することによりジオポリマー固化体を生成することができる。また、粉体混合物のアルカリ粉体に、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化カリウムの何れかの粉体を用いるようにしたので、強度の高いジオポリマーコンクリートを生成することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
活性フィラーとアルカリ粉体とを混合してなり、水または水及び骨材を加えることによりジオポリマー固化体を生成する粉体混合物であって、
前記アルカリ粉体がメタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化カリウムの何れかの粉体からなり、
粉体混合物全体におけるナトリウム及びカリウムの合計とアルミニウムとのモル比（（Ｎａ＋Ｋ）／Ａｌ）が０．５よりも大きい
ことを特徴とする粉体混合物。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記メタケイ酸ナトリウムの平均粒径は１０００μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の粉体混合物。
【請求項３】
前記水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムの平均粒径は５０００μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の粉体混合物。
【請求項４】
ケイ素とアルミニウムとのモル比（Ｓｉ／Ａｌ）が１．８以上である
ことを特徴とする請求項１記載の粉体混合物。
【請求項５】
水酸化物中のナトリウム及びカリウムの合計とケイ酸含有アルカリ中のナトリウムの合計とのモル比が０．５３以下である
ことを特徴とする請求項１記載の粉体混合物。
【請求項６】
前記活性フィラー全体に対してメタカオリンが質量比率１０％以上含まれる
ことを特徴とする請求項１記載の粉体混合物。
【請求項７】
前記活性フィラー及びアルカリ粉体に繊維を混合した
ことを特徴とする請求項１記載の粉体混合物。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項記載の粉体混合物に水または水及び骨材を加えて混合することによりジオポリマー固化体を生成する
ことを特徴とするジオポリマー固化体の製造方法。
【請求項９】
活性フィラーとアルカリ粉体とを混合してなる粉体混合物に、カリウムを含む低粘性のアルカリ水溶液及び骨材を加えることにより、ジオポリマー固化体を生成するジオポリマー固化体の製造方法であって、
前記アルカリ粉体がメタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化カリウムの何れかの粉体からなり、
前記アルカリ粉体中のメタケイ酸ナトリウムに含まれるナトリウムとジオポリマー固化体全体におけるナトリウムとカリウムの合計とのモル比（Ｎａ/（Ｎａ＋Ｋ））が０．４以上である
ことを特徴とするジオポリマー固化体の製造方法。
【請求項１０】
前記アルカリ水溶液と前記粉体混合物全体におけるナトリウム及びカリウムの合計とアルミニウムとのモル比（（Ｎａ＋Ｋ）／Ａｌ）が０．５以上である
ことを特徴とする請求項９記載のジオポリマー固化体の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば土木、建築等における構造体の形成に用いられるジオポリマーコンクリートを製造するための粉体混合物及びこれを用いるジオポリマー固化体の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、土木、建築等における構造体はコンクリートやモルタルによって形成されるのが一般的であるが、近年、コンクリートやモルタルに代わる材料としてジオポリマー組成物が注目されており、ジオポリマーコンクリートとして鉄道用まくら木、建築物の壁材等、各種構造物への適用が検討されている。
【０００３】
ジオポリマー組成物は、フライアッシュ（石炭灰）、メタカオリン、高炉スラグ等、アルカリに活性な非晶質粉体（活性フィラー）とそれを活性化させるアルカリ溶液（ケイ酸ナトリウム水溶液、ケイ酸カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液）を混合させ、反応させることにより得られる固化体である。ジオポリマーコンクリートは、セメントコンクリートと同様に細骨材、粗骨材等を加えることにより（表１参照）、セメントコンクリートと同等の強度を発現するものである。
【０００４】
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34
161
【０００５】
尚、表１において、ＦＡはＪＩＳ１種フライアッシュ、ＢＳは高炉スラグ微粉末（プレーン値４０００ｃｍ
2
／ｇ）、製作水ガラスはＫＯＨ、ＳｉＯ
2
及び水を混合溶解して作製したものである。
【０００６】
ジオポリマーコンクリートの従来の製造方法としては、図１５に示すように、まず混練ミキサに石炭灰、高炉スラグ、メタカオリン等の粉体（活性フィラー）、骨材（細骨材，粗骨材）等の材料を投入するとともに（Ｓ１）、所定時間（例えば２分間）だけ攪拌した後（Ｓ２）、水ガラス等のアルカリ溶液を加え（Ｓ３）、所定時間（例えば５分間）だけミキサで練混ぜを行った後（Ｓ４）、練混ぜを完了するようにしたものが一般的である。この後、混練物を型枠に投入し、数時間の養生を経て混練物の硬化後に脱型することにより構造体を形成するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、アルカリ溶液の代わりに活性フィラーとアルカリ源としてのメタケイ酸ナトリウム粉体を使用し、これに細骨材と水を加えて混合する方法も研究されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第５０９１５１９号公報
【非特許文献】
【０００９】
「報告メタけい酸ナトリウムの添加方法と凝結遅延剤がジオポリマーモルタルの圧縮強さ特性とフロー値の経時変化に及ぼす影響」コンクリート工学年次論文集Vol.40, No.1, 2018,pp1821-pp1826
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前記従来の製造方法の工程Ｓ３で加えるアルカリ溶液は、粘度が高く取り扱いが極めて難しいため、アルカリ溶液のための専用の設備や工程が別途必要となる。即ち、前記従来の製造方法で用いるケイ酸ナトリウム水溶液及びケイ酸カリウム水溶液は、温度依存性及び粘着性が高いため、流動性が悪く、投入場所における温度管理、アルカリ溶液（水ガラス）の計量、攪拌、練混ぜに長時間を要するという問題点がある。このため、前記従来の製造方法は、一般的なセメント製品とは異なり、現場での打設に適さない材料を用いる製造方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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