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公開番号2025060445
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2024163933
出願日2024-09-20
発明の名称ジオポリマー組成物及びその製造方法
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 20060101AFI20250403BHJP(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】従来のセメント系材料のように有機系増粘剤や界面活性剤等の添加剤を使用せずとも、粘性及び水中での材料不分離性が高く、加温養生を行うことができない水中でも気中と同様の高強度を発現することのできるジオポリマー組成物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】水中に充填して固化されるジオポリマー組成物のアルカリ原料にメタケイ酸ナトリウム粉体を用いたので、アルカリ原料に水ガラスを主として用いる場合に比べて原料含水率を大幅に低くすることができ、ジオポリマーを高密度にして水中充填強度を高めることができる。これにより、従来のセメント系材料のように有機系増粘剤や界面活性剤等の添加剤を使用せずとも、粘性及び水中での材料不分離性が高く、加温養生を行うことができない水中でも気中と同様の高強度を発現することができる。
【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原料と水とを含む材料を混合してなり、水中に充填して固化されるジオポリマー組成物において、
前記アルカリ原料にメタケイ酸ナトリウム粉体を用いた
ことを特徴とするジオポリマー組成物。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記メタケイ酸ナトリウム粉体が有するナトリウムと、アルカリ原料中の全てのナトリウム及びカリウムの合計のモル比が０．４以上である
ことを特徴とする請求項１記載のジオポリマー組成物。
【請求項３】
水酸化物が有するナトリウム及びカリウムの合計と、アルカリ原料中の全てのナトリウム及びカリウムの合計のモル比が０．３未満である
ことを特徴とする請求項１記載のジオポリマー組成物。
【請求項４】
ナトリウムとナトリウム及びカリウムの合計のモル比（Ｎａ／（Ｎａ＋Ｋ））が０．５以上である
ことを特徴とする請求項１記載のジオポリマー組成物。
【請求項５】
原料含水率が３０％未満である
ことを特徴とする請求項１記載のジオポリマー組成物。
【請求項６】
前記材料として、粉体材料のうち一部またはすべてを造粒してなるジオポリマー原料組成物を用いる
ことを特徴とする請求項１記載のジオポリマー組成物。
【請求項７】
活性フィラーとアルカリ原料と水とを含む材料を混合してなり、水中に充填して固化されるジオポリマー組成物の製造方法において、
前記アルカリ原料にメタケイ酸ナトリウム粉体を用いるとともに、
少なくとも活性フィラーを含む第１の材料を搬送する第１の材料搬送路と、少なくとも水またはアルカリ溶液を含む第２の材料を搬送する第２の材料搬送路とを用い、
第１の材料搬送路から搬出される第１の材料に第２の材料搬送路から搬出される第２の材料を加えることによりジオポリマー組成物を生成して水中に充填する
ことを特徴とするジオポリマー組成物の製造方法。
【請求項８】
水酸化物が有するナトリウム及びカリウムの合計と、アルカリ原料中の全てのナトリウム及びカリウムの合計のモル比が０．７未満である
ことを特徴とする請求項７記載のジオポリマー組成物の製造方法。
【請求項９】
前記第１の材料搬送路によって搬送する材料として、粉体材料のうち一部またはすべてを造粒してなるジオポリマー原料組成物を用いる
ことを特徴とする請求項７記載のジオポリマー組成物の製造方法。

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に用いられるジオポリマーコンクリートを水中で施工するためのジオポリマー組成物及びその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、土木、建築等における構造物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各種コンクリート構造物への適用が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【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、これを活性化させるアルカリ溶液とを混合して反応させることにより得られる硬化体である。ジオポリマーコンクリートは、例えばアルカリに活性な非晶質粉体とアルカリ溶液に、更に細骨材、粗骨材等を加えることにより、セメントコンクリートと同等の強度を発現する組成体を実現している。
【０００４】
従来では、研究や試験施工において、加温養生工程を含むプレキャスト製品や補修用途の現場施工にジオポリマーコンクリートが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５０９１５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、海洋構造物等の水中施工にセメントコンクリート材料を用いる場合、セメントコンクリート材料は水に混ざりやすく、水中で材料の分離を生じてしまうため、水中施工を行うためには、有機系増粘剤や界面活性剤等の不分離混和剤や作業性向上のための減水剤などを加える必要がある。
【０００７】
また、ジオポリマーは、従来使用されてきたセメントとは異なり、脱水縮重合により固化する材料である。従って、化学平衡・反応速度論的に水分が過剰にある環境では固化進行速度が遅くなる。また、固化前のジオポリマーペーストはセメントと同様に水に混ざりやすい。しかしながら、ジオポリマーは固化プロセスや性状がセメントとは異なるため、セメント用の混和剤や減水剤を流用することができない。更に、ジオポリマーは、十分な強度を発現するためには適切な加温養生工程を必要とする。これらの性質より、従来のジオポリマーは水中固化では十分な強度が得られなかった。
【０００８】
しかしながら、ジオポリマーの持つ耐化学性が高いという特徴は、海洋構造物等への適用需要が高く、将来的に海洋や河川等の水中への施工が望まれている。また、ジオポリマーは、元素閉じ込め性が高く、耐熱性が高いという特徴があることから、原子力分野への適用需要もある。原子炉は燃料からの崩壊熱を取り除くために冷却水を用いた冷却が常に必要となる。また、水による放射線遮蔽効果や、ダスト飛散防止などの点も考慮して、安全に廃炉作業を進めるためには、水中環境での施工が必要である。
【０００９】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来のセメント系材料のように有機系増粘剤や界面活性剤等の添加剤を使用せずとも、粘性及び水中での材料不分離性が高く、加温養生を行うことができない水中でも気中と同様の高強度を発現することのでき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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記目的を達成するために、活性フィラーとアルカリ原料と水とを含む材料を混合してなり、水中に充填して固化されるジオポリマー組成物において、前記アルカリ原料にメタケイ酸ナトリウム粉体を用いている。
（【００１１】以降は省略されています）

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