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公開番号2025036346
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2024147818
出願日2024-08-29
発明の名称硬化助剤、硬化剤、硬化体及びその製造方法
出願人鹿児島県
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C04B 28/12 20060101AFI20250306BHJP(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】原料の製造プロセスを含めて二酸化炭素の排出を削減することができ、国内の天然又は人工の資源を有効活用することができる硬化体を製作する際に用いて好適な新規な硬化助剤、硬化剤及びそれらを用いた硬化体並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】硬化助剤は、火山噴出物由来の火山ガラス質又は人工ポゾランの加熱アルカリ処理で生成された懸濁液に無機酸を加えてなり、アルミノけい酸賦活粒子とアルミノけい酸ゾルとを含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
火山噴出物由来の火山ガラス質又は人工ポゾランの加熱アルカリ処理で生成された懸濁液に無機酸を加えてなり、アルミノけい酸賦活粒子とアルミノけい酸ゾルとを含む硬化助剤。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
火山噴出物由来の火山ガラス質又は人工ポゾランの加熱アルカリ処理で生成された懸濁液に無機酸を加えた活性懸濁液から固液分離されたうちの固相分のアルミノけい酸賦活粒子（前記アルミノけい酸賦活粒子は、脱アルカリされたものを含む。）を含む硬化助剤。
【請求項３】
火山噴出物由来の火山ガラス質又は人工ポゾランの加熱アルカリ処理で生成された懸濁液から固液分離されたうちの固相分のアルミノけい酸粒子に無機酸を加えて活性化された、アルミノけい酸賦活粒子（前記アルミノけい酸賦活粒子は、脱アルカリされたものを含む。）を含む硬化助剤。
【請求項４】
火山噴出物由来の火山ガラス質又は人工ポゾランの加熱アルカリ処理で生成された懸濁液に無機酸を加えた活性懸濁液から固液分離されたうちの液相分のアルミノけい酸ゾルを含む硬化助剤。
【請求項５】
火山噴出物由来の火山ガラス質又は人工ポゾランの加熱アルカリ処理で生成された懸濁液から固液分離されたうちの液相分に無機酸を加えて活性化された、アルミノけい酸ゾルを含む硬化助剤。
【請求項６】
乾固されている請求項１～５のいずれか一項に記載の硬化助剤。
【請求項７】
前記アルミノけい酸賦活粒子が、アルミノけい酸ゲルに覆われた表面を有する火山ガラス及びゼオライトのいずれか一方又は両方を核とする粒子であり、前記アルミノけい酸ゲルが、その核から溶解析出し粒子表面に活性層を形成している請求項１～３のいずれか一項に記載の硬化助剤。
【請求項８】
火山噴出物由来の火山ガラス質又は人工ポゾランをアルカリ溶液と加熱混合し懸濁液を生成する工程と、該懸濁液の固相分及び液相分のうちの一方又は両方に無機酸を加える工程と、を含む硬化助剤の製造方法。
【請求項９】
前記懸濁液の固相分に脱アルカリ処理を行う工程を含む請求項８記載の硬化助剤の製造方法。
【請求項１０】
前記懸濁液の固相分及び液相分の両方に無機酸を加える工程の後、得られた活性懸濁液を固液分離し、固相分のアルミノけい酸賦活粒子を得る工程を含む請求項８記載の硬化助剤の製造方法。
（【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、建築物等に用いられる硬化体を作製する際に用いて好適な新規な硬化助剤、硬化剤及びそれらを用いた硬化体並びにその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化を抑制するために、二酸化炭素などの温室効果ガスの排出を抑制し、カーボンニュートラルを目指すようになってきた。そのため、製造業においても、製造過程で排出される二酸化炭素をできるだけ抑制することが求められている。
【０００３】
ここにコンクリート建築物は、材料に多量の水硬性セメントを使うところ、水硬性セメントの主流であるポルトランドセメントは、人工セメントであってその製造過程における１４５０℃前後の焼成時に大量の二酸化炭素を排出する。したがって、二酸化炭素の抑制の観点から、ポルトランドセメントを使わない硬化体、硬化方法の研究が進められている。
【０００４】
そのような動きの中で、ポゾラン反応による硬化体及び硬化方法についての研究開発がある。ポゾラン反応は、古代セメントの硬化作用であり、可溶性のシリカ質材料が、水の存在下で水酸化カルシウムと反応して、不溶性の化合物を生成して硬化する反応をいう。ポゾラン反応による硬化体及び硬化方法は、ポルトランドセメントを焼成することが不要であるため、二酸化炭素の排出を大幅に抑制することが可能である。
【０００５】
それ自身では水硬性ではないが、上記のようなポゾラン反応を生じる可溶性のシリカ質材料をポゾランという。ポゾランには、火力発電所から排出されるフライアッシュ、フェロシリコン又はシリコンメタルをアーク式電気炉で製造する際に生じるシリカフューム等の人工ポゾランと、天然の火山灰等の天然ポゾランがある。ポゾランは、従来からコンクリートの混和材又は混合セメントの混合材として用いられてきた。しかし、二酸化炭素排出削減に向けた世界的な流れからは火力発電所から排出されるフライアッシュやアーク式電気炉で生じるシリカフュームを用いない材料が求められる。
天然ポゾランとして知られているシラスは、ポゾラン反応性が低く、そのままではＪＩＳ規格に不適合であった。
このようにポゾランを活用して実用に供されている従来の硬化体、硬化方法は、主に人工ポゾランをコンクリートの混和材又は混合セメントの混合材として用いるものであった。
【０００６】
セメントより二酸化炭素排出量の少ない結合材としては、水硬性石灰がある。産地が限定される粘土質の石灰岩を焼成して製造する天然水硬性石灰と、粘土質と石灰とを水と共に混合し、１０００℃以上で焼成した人工水硬性石灰がある。人工水硬性石灰に関して、特定の表面積及び平均粒径を有するポラゾン材料と消石灰とを含む水硬性石灰組成物がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特表２０１３－５１９６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の水硬性石灰組成物は、市販のポゾラン材料と消石灰からなり、その圧縮強度は１．８ＭＰａ以下であり、建築物や土木物に必要とされる普通コンクリートに相当する強度を満たしていない。そのポゾラン材料としては、製造時に二酸化炭素の大量の排出が避けられないものが含まれている。
【０００９】
本発明は、原料の製造プロセスを含めて二酸化炭素の排出を削減することができ、国内の天然又は人工の資源を有効活用することができる硬化体を製作する際に用いて好適な新規な硬化助剤、硬化剤及びそれらを用いた硬化体並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、シラスの有効活用について研究を行うなかで、シラスの主成分であり、シラスを分級して得られる火山ガラスの反応性を高め、セメントに代わる硬化材として利用することについて研究を行ってきた。そして火山ガラスにアルカリ溶液及び酸を用いた化学処理を行うと、アルミノけい酸イオンが縮合したコロイド状溶液（アルミノけい酸ゾル）と、化学処理で活性化された沈降粒子（アルミノけい酸賦活粒子）とが得られ、このアルミノけい酸ゾル及びアルミノけい酸賦活粒子のそれぞれ、及び両者を含む懸濁液が、硬化助剤、更には硬化剤として利用できることが分かった。
（【００１１】以降は省略されています）

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