JP2004502624A

JP2004502624A - リチウムガラス組成物

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Publication number: JP2004502624A
Application number: JP2002507730A
Authority: JP
Inventors: バクスター，スティーヴン; ストークス，デイヴィッド・ビー
Original assignee: エフエムシー・コーポレイション
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2004-01-29
Also published as: MXPA03000024A; NZ523417A; CA2414492A1; AU2001229721B2; WO2002002469A1; EP1294650A1; US6500254B1; ZA200300082B; BR0112380A; AU2972101A

Abstract

コンクリート中のアルカリシリカ反応の影響を最小にできるリチウムガラス。このリチウムガラスは、ガラス形成酸化物と、酸化リチウムと、任意選択的にガラスネットワーク修飾酸化物とを含む。リチウムガラスは、また、本質的にナトリウム又はカリウムイオンを含まないものであってよい。

Description

【０００１】
［発明の分野］
本発明は、一般に、アルカリシリカ反応を制御するための組成物及びこれを使用してアルカリシリカ反応を制御する方法に関し、更に詳細には、コンクリートの成分としてリチウム含有ガラス組成物を使用することに関する。
【０００２】
［発明の背景］
コンクリートは、骨材（例えば、バラス、砂及び／又は粉砕された石）、水及び水硬性セメント（例えばポートランドセメント）、並びに他の成分及び／又は添加物の団塊である。コンクリートは、最初、製造時には、一般に流動的であり、型に注入又は装入することができ、次いでその後硬化させることができ、一般的な意味で決して再び流動的にはならない。典型的には、通常のコンクリート中に存在する湿気は、塩基性である（即ち高いｐＨを有する）。アルカリ物質が、セメント、骨材、添加物により供給されることがあり、また、硬化コンクリートが存在する環境（例えば、氷を溶かすために、コンクリート上に置かれた塩）からすら供給されることがある。
【０００３】
シリカ化合物は、典型的に、コンクリートの骨材成分中に見られる。コンクリート及びモルタルを製造するのに使用される骨材の中に存在するシリカは、塩基性溶液中に存在する水酸化物イオンにより攻撃され、及び溶解される。一般に、ｐＨをより高めると（即ち、溶液を更に塩基性にすると）、攻撃がより速くなる。
【０００４】
この溶解しやすさの程度は、シリカの形が異なると変化する。この溶液中に、十分なアルカリ金属イオン（例えば、ナトリウム又はカリウムイオン）も存在するならば、アルカリ金属イオンは、溶解されたシリカと反応し、アルカリシリカゲルを形成することができる。ある特定の条件下では、生じたアルカリシリカゲルは、水を吸収して膨張し得る。この膨張は、コンクリートの引張強さよりも大きい圧力を及ぼし、コンクリートを膨張させて、ひびを入らせることもある。この過程（シリカへの水酸化物攻撃、その後に続くアルカリ、例えばナトリウム及びカリウム、との反応）は、一般に、当技術分野で、「アルカリシリカ反応」又は「ＡＳＲ」と称される。
【０００５】
ＡＳＲは、稀にではあるが、コンクリート構造の破損を引き起こした。更に、ＡＳＲは、他の形の攻撃に抵抗するコンクリートの性能を弱めることもある。例えば、この過程によりひびの入ったコンクリートは、しみ込み（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）をより大きな程度まで可能にし、そのため「凍結融解」サイクルの結果として、損傷を受けやすくなる。同様に、鉄筋コンクリートの表面のひびは、除氷剤を施された場合に塩を締め出すコンクリートの能力を低下させ、従って、保護されるように設計された鋼の腐蝕を許す。
【０００６】
ＡＳＲは、多くのコンクリートで世界的に共通の化学的過程である。コンクリート産業に対するその重要性を表すものとして、１９９１年には、１４５０を超える研究記事が、この主題に関して公表された。Ｓ．Ｄｉａｍｏｎｄ，Ａｌｋａｌｉａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ：ａｎ　ａｎｎｏｔａｔｅｄ　ｂｉｂｌｉｏｇｒａｐｈｙ　１９３９〜１９９１，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．：Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｕｎｃｉｌ，Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒａｍ，ＳＨＲＰ−Ｃ／ＵＷＰ−９２−６０１：４７０（１９９２）参照。
【０００７】
１９８７年に、議会は、１５０００万ドルの５年間の研究プログラムを認定して、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｕｎｃｉｌに高速道路建設材料及び建設実施についての改良を研究及び開発させた。このプログラムは、戦略的高速道路研究プログラム（ＳＨＲＰ：ＳｔｒａｔｅｇｉｃＨｉｇｈｗａｙＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍ）と呼ばれた。このプログラムが取りかかった領域の一つがＡＳＲの軽減であった。コンクリート中のＡＳＲを防止するためのＳＨＲＰ研究から、４つの推奨案が得られた。Ｄ．Ｓｔａｒｋ，ｅｔ　ａｌ．，Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｏｒ　ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ　ａｌｋａｌｉ−ｓｉｌｉｃａ　ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．：Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｕｎｃｉｌ，Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒａｍ，ＳＨＲＰ−Ｃ−３４３（１９９３）（ｔｈｅ“ＳＨＲＰ　ｒｅｐｏｒｔ”）
【０００８】
一つの推奨は、０．６％未満のナトリウム当量（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）を有するセメントと定義される低アルカリセメントの使用であった。セメントのナトリウム当量は、酸化ナトリウムとして報告されたナトリウムの重量％に、酸化カリウムとして報告されたカリウムの重量％を０．６５８倍したものを加えたものである。ナトリウム当量（Ｎａ_２Ｏ_ｅ）は、一般に、式、ＮａＯ_２＋０．６５８×Ｋ_２Ｏ＝Ｎａ_２Ｏ_ｅで表すことができる。
【０００９】
低アルカリセメントの使用は、幾つかの効果を有し得るが、ＡＳＲの防止は保証しない。低アルカリセメントは、場所によっては、常に使用できるとは限らず、その有用性に限界があり得、高アルカリセメントよりも更に高価なこともある。更に、セメント製造のための原料が高レベルのアルカリを含有するならば、そのような原料からの低アルカリセメントの製造は、それ以外の場合よりもはるかに大きな経費がかかり得る。一般に、「微粒子（ｆｉｎｅｓ）」は、セメント製造の廃棄物であり、通常、セメントキルンに再循環させる。しかしながら、原料が、高アルカリレベルを有する場合は、微粒子は工程から除去すべきであり、これは、屑材料を構成する。これらの微粒子は、セメントキルンダストと呼ばれる。
【００１０】
更にその上、セメントは、問題を起こしうるコンクリート中のアルカリの単独の源ではないので、低アルカリセメントの使用は、ＡＳＲ制御を保証するものではない。アルカリは、混合セメント中に混合されているか又はその一部であるポゾランにより供給されることもある。アルカリは、混合水、コンクリート中に使用された混合物、骨材として使用された再生コンクリートを含む骨材自身及び／又は雪及び氷の除去に適用される防氷剤より供給され得る。
【００１１】
ＳＨＲＰレポートにより記載された他の推奨は、非反応性骨材の使用である。しかしながら、これは常に可能ではない。全てのシリカが反応のための何らかの可能性を有し、大抵の骨材は、シリカを有意な量で含有するので、反応性の無い骨材には限りがある。骨材として使用される場合、再生コンクリートは、特に、再生前にＡＳＲを既に起こしていたならば、反応性であることもある。骨材として再生ガラスを使用するための環境的理由があるが、これは非常に反応性の物質である。また、場所上利用可能な物質を使用する代わりに、長距離にわたり骨材を輸送することは、コンクリート製造の費用を著しく増やす。
【００１２】
他の推奨は、好適なポゾランを適切なレベルで使用することである。ポゾランは、水だけと結合するセメントと同様に、石灰及び水と結合して、硬化できるケイ酸質物質である。セメントの水和は、副産物（その塩基性性質を生じる）として石灰を生成するので、ポゾランは、セメントとともに良好に作用することができる。ポゾランは、コンクリート製造時に無機化合物の混合物として添加することができ、セメントと混合されているか、又はセメントの最終製造段階の間に、セメントと混ぜて粉砕されている。セメントもポゾランも混合の結果として実質的に変化しないので、最終結果はほぼ同じである。
【００１３】
しかしながら、好適なポゾラン源は、場所によっては常に使用可能ではなく、供給は限定される。また、この目的のために使用される多くのポゾランは、廃棄物であるため、組成においてきわめて多種多様である。発電用石炭燃焼の最終結果であるフライアッシュが一例である。
【００１４】
更に、十分な量のポゾランを使用しなければならず、又は保護が短期間でしかなく、又はＡＳＲを実際に悪化させることもある。著しい石灰含分を有するポゾラン、例えば多くのフライアッシュで、このことは特に真実である。セメント状（ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ）の系では、Ｃａ：Ｓｉの比は、ＡＳＲに関するその安定性にとって非常に重要である。Ｃａ：Ｓｉの比が高くなるほど、系は、存在するアルカリと結びつく可能性が少なくなり、ＡＳＲに一層鋭敏となる。低石灰含有ポゾランは、比を減少させ、アルカリの増加からよりよく保護する。しかしながら、高石灰含有ポゾランは、この保護を与えず、更に、ポゾランはポゾラン自体の有するのアルカリを系中に運び込むので、容易に事態を悪くすることもある。
【００１５】
もう一つの推奨は、リチウムを主成分とする混合物の使用である。リチウムの使用は、１９５１年にＡＳＲの阻止に有効であることが示された（Ｗ．Ｊ．ＭｃＣｏｙａｎｄＡ．Ｇ．Ｃａｌｄｗｅｌｌ，“Ｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇａｌｋａｌｉ−ａｇｇｒｅｇａｔｅｅｘｐａｎｓｉｏｎ”，Ｊ．Ａｍｅｒ．ＣｏｎｃｒｅｔｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，２２：６９３〜７０６（１９５１）参照）。Ｙ．Ｓａｋａｇｕｃｈｉ，ｅｔ　ａｌ．，“Ｔｈｅ　ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ　ｏｎ　ａｌｋａｌｉ−ｓｉｌｉｃａ　ｒｅａｃｔｉｏｎ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，８ｔｈ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ａｌｋａｌｉ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ：２２９〜２３４（１９８９）及びＳＨＲＰレポートも参照。
【００１６】
例えばリチウム塩、例えば水酸化リチウム一水和物は、セメント製造の破砕段階で、セメントに添加されている。Ｊ．Ｇａｊｄａ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｃｅｍｅｎｔ　ｔｏ　ｉｎｈｉｂｉｔ　ａｌｋａｌｉ−ｓｉｌｉｃａ　ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ，Ｓｋｏｋｉｅ，ＩＬ，Ｐｏｒｔｌａｎｄ　Ｃｅｍｅｎｔ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　ＲＤ１１５Ｔ（１９９６）。ポゾランと混合されたセメントについて前に記載したように、正味の効果は、コンクリートが回分された（ｂａｔｃｈｅｄ）時に、リチウム塩をコンクリート中に別々に混入する場合と基本的に同じである。即ち、粉砕時に、リチウム塩をセメントに添加することにより、セメントも、リチウム塩も、工程の間に変化されない。むしろ、リチウム塩及びセメントは混合されるだけである。
【００１７】
ＡＳＲを減じるこの方法で製造されたセメントは効果があるにもかかわらず、比較的純粋なリチウム化合物を使用することは、相当量のリチウム（ＳＨＲＰレポートで報告されるように、約５０％）を生じ、これは、セメントの初期水和反応の水和生成物に「固定される（ｌｏｃｋｅｄｕｐ）」。そのため、リチウムイオンの大部分はＡＳＲの調整に使用するために利用できない。これは、一般に水和の最初の数日以内に起こる。更になお、水酸基イオンの濃度は、リチウム塩をコンクリート及びモルタル中に混入させる時に、増加し得る（ＳＨＲＰレポート参照）。これは、リチウムイオンの役割をはるかに難しくし、そうでない場合よりもはるかに多くのリチウムを要する。
【００１８】
更に、リチウム塩、例えば炭酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウム及びフッ化リチウムは、他のコンクリート添加物に比べて高価である。
【００１９】
［発明の要約］
本発明は、硬化セメント状の構造体中で、アルカリ含有組成物からのアルカリシリカ反応性を阻止できる新規ガラス組成物を提供する。本発明において、リチウム塩及びリチウム鉱石を含むリチウム含有物質は、ガラス形成物質、例えばシリカと一緒に加熱され、融液を形成する。更に、例えば、融点を下げ、結晶化を遅延させ又は促進し、溶解度を変え、色を変える等のために、ガラスネットワーク修飾剤（モディファイング・エージェント）も存在してよい。次いで、融液は、冷却されて、成分として酸化リチウムを含むガラス物質を形成する。あるいは、可溶状のガラス形成酸化物と酸化リチウムと任意選択的にガラスネットワーク修飾酸化物とを結合させて、ゲルを形成し、該ゲルを乾燥させて、ガラス組成物を形成する。生じたリチウム含有物質は、ガラスにリチウムイオンを供給する。これは、言い換えると、ガラスが、成分としてそのガラスを含むコンクリート及びモルタル中のアルカリシリカ反応を抑制しうる。
【００２０】
本発明は、ＡＳＲの望ましくない影響を減じ得るガラス物質を提供するだけではなく、経済的な製造及び使用も提供する。例えば、精製された形態のリチウムを直接にコンクリートに添加する（例えばＬｉＯＨの直接添加）従来技術よりも、ＡＳＲを阻止するのに要するリチウムが少ない。前に議論したように、リチウム塩を直接にコンクリート混合物に添加することは、セメントの水和生成物中に「固定される」相当量のリチウムを生じ得る。それゆえ、リチウムイオンの大分はＡＳＲを制御する用途には利用できない。対照的に、本発明では、リチウムを、混合物の一部として添加し、その結果、リチウムイオンは、水和が起こっている間、早いうちに固定されず、従って、多量のセメント水和が起こった後で、利用可能である。
【００２１】
更に、本発明者は、高濃度のリチウムを使用してガラスを形成できないという当技術分野での教示とは逆に、比較的高レベルのリチウムを使用してガラスを製造することができることを発見した。これは、今度は、ＡＳＲに対してなお有効である、比較的小用量のリチウム「濃縮物」（リチウムガラス）をコンクリートに添加できるので、使用に際し有利である。ポゾラン物質と一緒にリチウムガラスをコンクリートに添加して、ＡＳＲに対する保護を提供するのに必要とされるリチウム用量を更に減じることができ、そのことにより、付加的な利益が観察された。
【００２２】
さらに、リチウムガラスは未加工の出発材料から製造できるので、生じたガラスの組成は、容易に調整でき、最終使用者の特殊な需要に従って適合させることができる。
【００２３】
［発明の詳細な記述］
本発明を、より完全にこの後、記載するつもりであり、そこには、本発明の好ましい態様が示されている。しかしながら、本発明は、多くの異なる形で具体化でき、ここに記載の形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、この開示が徹底的で完全であり、本発明の範囲を当業者に完全に伝達するために、これらの形態が提供される。
【００２４】
本発明のリチウムガラス組成物は、一般に、ガラス形成酸化物一つ以上と、酸化リチウムとを含む。本発明のリチウムガラス組成物は、任意選択的に、ガラスネットワーク修飾酸化物一つ以上を含んでもよい。下に論じるように、そのような任意のガラスネットワーク修飾酸化物は、種々の理由、例えば融点を下げる、結晶化を遅延する又は促進する、溶解度を変える、色を変える等のために、添加することができる。従って、ガラス組成物は、二成分ガラスであってよく、即ち少なくとも一つのガラス形成酸化物と酸化リチウムとを含んでよい。本発明のガラス組成物は、三成分ガラスであってもよく、即ち少なくとも一つのガラス修飾酸化物を更に含んでよい。しかしながら、当業者は、他の成分、例えば耐火煉瓦の浸蝕等により生のバッチ材料へ不純物として持ち込まれる成分が痕跡量で組成物中に存在してもよいことを認識するであろう。このように、本発明はそのような不純物の存在を包含する。
【００２５】
本発明のリチウムガラスは、一般式、ＲＯ_２（式中、Ｒは、ガラス形成酸化物を形成できる元素である）で表されるガラス形成酸化物を含んでよい。Ｒは、元素周期表のＩＶＡ族、ＩＶＢ族、ランタニド系列、アクチニド系列の元素であってよく、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｔｈ等及びこれらの混合物であってよいが、これらに限定されるものではない。しかしながら、本発明のリチウムガラスは、酸化ジルコニウムの存在を必要とせずに、ＡＳＲに対する保護を提供でき、従って、本発明は、本質的にＺｒＯ_２を含まないガラスを意図している。言い換えると、本発明のリチウムガラスは、ＡＳＲ保護に貢献するのに十分な量でジルコニウムを含まずに、ＡＳＲに対する保護を提供することができる。ガラス形成酸化物は、式、Ｒ^１ _２Ｏ_５（式中、Ｒ^１は、また、ガラス形成酸化物を形成するのに好適な元素である）で表される酸化物を含んでもよい。Ｒ^１は、元素周期表のＶＡ族及びＶＢ族からの元素、例えば、Ｐ、Ｖ、Ｌａ等及びこれらの混合物を含んでよいが、これらに限定されるものではない。追加のガラス形成酸化物は、式、Ｒ^２ _２Ｏ_３（式中、Ｒ^２は、また、ガラス形成酸化物を形成するのに好適な元素である）で表される酸化物を含む。Ｒ^２は、元素周期表のＩＩＩＡ族からの元素、例えば、Ｂ等及びこれらの混合物を含んでよいが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
ガラス形成酸化物は、本技術分野において既知である任意のガラス形成物質からも誘導される。ガラス形成物質は、融解温度まで加熱され、次いで徐々に冷却されて結晶化が最小の状態、又は実質的に結晶化の無い無定形状態となる、本技術分野において既知の何れかの種類の物質として、一般に、記載することができる。言い換えると、生じた物質は、一般に無定形の、固体の外観を有する極めて高粘性の不充分に冷却された液体である。無定形組成物が好ましいが、組成物は結晶を含有することもある。
【００２７】
最も一般的なガラス形成物質はシリカであり、これは、特に、本発明のガラス組成物に有用である。しかしながら、本発明はシリカに限定されない。本技術分野において既知の他のガラス形成物質も、単独で、又は相互に組み合わせて、及び／又はシリカと組み合わせて使用することができる。
【００２８】
使用されるガラス形成物質の量（及び本発明のガラス中に存在するガラス形成酸化物の生成量）は、いくつかの要因により変化させることができる。例えば使用するガラス形成剤の種類、他の成分の種類と量、ガラスを製造するのに使用される工程条件、例えば原料成分を融解してガラスにするのに必要な温度等である。所定の処方に必要とされる量は、当業者により容易に決定することができる。典型的な組成物は、ガラス形成酸化物を、ガラス組成物の総重量の少なくとも約３５重量％の量で、平均して約４０〜約８０重量％の量で含むが、この範囲外の量も使用することができる。
【００２９】
本発明のガラス組成物は、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）も含む。成分としてリチウムを含むガラスは、セメント状の構造体に、ＡＳＲに対する一定のレベルの保護を提供することが本発明により判明した。しかしながら、更に、酸化リチウムがガラスの形成にマイナスに影響するという通常の教示にもかかわらず、相対的に高いレベルの酸化リチウムを有するガラスを容易に形成できることが、本発明により判明した。この点に関して、当技術分野における教示とは対照的に、本発明のリチウムガラスは、酸化リチウムを５重量％より多く有することもある。
【００３０】
酸化リチウム源となる物質は、加熱時及び分解時に溶融ガラス形成物質と混合して、ガラス組成物中に酸化リチウムを形成できる任意の物質であってよい。本発明を実施するのに有用なリチウム含有物質は、有機リチウム塩及び無機リチウム塩、例えば硝酸リチウム、硫酸リチウム、クエン酸リチウム、ギ酸リチウム、ホウ酸リチウム、酢酸リチウム、メタホウ酸リチウム又はテトラホウ酸リチウム、安息香酸リチウム、式、ＲＣ（Ｏ）ＯＨ（式中、Ｒは、アルキル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキル、又はシクロアルキル等からなる群から選択される）により一般に記載される単純カルボン酸のリチウム塩、ハロゲン化リチウム、例えば塩化リチウム、臭化リチウム、フッ化リチウム等、水酸化リチウム、炭酸リチウム、亜硝酸リチウム、オルトリン酸リチウム及びメタリン酸リチウム、アルミン酸リチウム、メタケイ酸リチウム及びポリケイ酸リチウム等及びこれらの混合物を含むが、これらに限定はされない。
【００３１】
他のリチウム源は、リチウム含有鉱石及びリチウム鉱石、例えばケイ酸リチウムアルミニウム、例えばリチア輝石（Ｌｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・４ＳｉＯ_２）、ペタライト（Ｌｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・８ＳｉＯ_２）、ユークリプタイト（Ｌｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）、モンブラ石（ｍｏｎｔｒｅｂｒａｓｉｔｅ）、リシア雲母、リチウムアルミネートホスフェート鉱石、例えばアンブリゴナイト（ＬｉＦ・ＡｌＰＯ_４）、リチウム含有クレー等及びこれらの混合物を含む。
【００３２】
本発明のガラス組成物は、セメント状の構造体中で、ＡＳＲに対しあるレベルの保護を施与するのに十分な量で酸化リチウムを含む。保護レベルは、例えば、標準テスト、例えばＡＳＴＭ　Ｃ２２７、ＡＳＴＭ　Ｃ１２９３等を使用して、セメント状の構造体の膨張を、パーセンテージで、ある時間にわたって測定することにより決定することができる。一般に、ガラスがセメント状の構造体に添加されると、リチウムガラスを含まない同一の構造体よりも少ない膨張が観察されるように、本発明のリチウムガラスは十分な酸化リチウムを含む。
【００３３】
本発明のリチウムガラスを製造するのに使用されるリチウム源物質量並びにガラス生成物中に存在する酸化リチウムの生成量も、限定されないが、他の成分の種類と量、工程条件等を含む前記の要因に依存して変化し得る。本発明のガラスは、酸化リチウムを、ガラス組成物の全重量に対して約３〜約４０重量％、更に好ましくは約８〜約３０重量％有しうるが、ガラス組成物がＡＳＲに対する保護を提供する限りにおいて、ガラスはこの範囲外の量を含んでもよい。本発明のいくつかの構成では、リチウムガラスは、０．５重量％ほどの酸化リチウムを有してもよく、さらにここに記載する利益を提供する。
【００３４】
本発明のリチウムガラス組成物は、任意選択的に、一以上のガラスネットワーク修飾酸化物を含んでもよい。この点に関して、当業者が認識するように、ガラスネットワーク修飾剤は原料に添加された物質であり、ガラスを安定化させ、ガラスを実質的に不溶にする酸化物を提供することができる。ガラスネットワーク修飾剤は、融点を下げ、結晶化を遅延し、又は促進し、溶解度を変え、色を変化させる等のために、使用することもできる。本発明において、ガラス修飾剤は、そのような薬剤に典型的に関連する目的以外のためにも使用することができる。例えば、そのような修飾剤は、カルシア（ｃａｌｃｉａ）である。カルシアは、本発明のガラス組成物に、改良された性能（即ち、ＡＳＲに対する改良された保護）を提供することができるが、溶解度を下げる特性があるため、必ずしも添加されるわけではない。このことについては、本発明は、８重量％のＬｉＯ_２ガラスの中で、ＣａＯの量を２２重量％から４４重量％まで増加させることにより、ＡＳＲに対する性能を改良したことを示した。
【００３５】
ガラスネットワーク修飾酸化物は、式、Ｒ^３ _２Ｏ_３（式中、Ｒ^３は、ガラスネットワーク修飾酸化物を形成できる任意の元素であってよい）により一般に定義することができる。Ｒ^３は、一般に、遷移金属、ＩＩＩＡ族元素、ＶＡ族元素、例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｂｉ等、及びこれらの混合物からなる群から選択される元素であるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
ガラスネットワーク修飾酸化物は、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、また、ガラスネットワーク修飾酸化物を形成できる元素として定義される）を有することもある。Ｒ^４は、例えばＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、例えばＳｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ等の遷移金属元素、及び、例えばＰｂといったＩＶＡ族元素、並びにこれらの混合物からなる群から選択される元素であってもよいが、これらに限定されるものではない。本発明では、ガラスネットワーク修飾酸化物が、Ｒ^４Ｏであり、Ｒ^４が、アルカリ土類金属である場合には、ガラスはＲ^４Ｏを０．５モルより多く含んでもよい。
【００３７】
なお他のガラスネットワーク修飾酸化物は、式、Ｒ^５ _２Ｏ（式中、Ｒ^５は、ガラスネットワーク修飾酸化物を形成できる任意の元素であってよい）を有することもある。Ｒ^５は、一般に（リチウム以外の）ＩＡ族元素であるが、これに限定されない。しかしながら、シリカのようなガラス形成物質の融点を下げるためにソーダ（Ｎａ_２Ｏ）を代表的には含む、慣用のソーダ石灰ガラスとは対照的に、本発明のリチウムガラスは好ましくはナトリウム又はカリウムイオンを実質的に含まない。しかしながら、組成物は、ガラスの有効性を減じないところでは少量のナトリウム（例えばナトリウム５重量％未満）を含有することができる。
【００３８】
そのような酸化物は、当技術分野で既知のガラスネットワーク修飾物質のどれかを使用して誘導することができ、これは、カルシア、アルミナ、マグネシア等及びこれらの混合物を含むが、これらには限定されない。例えば、アルミナが、クレー又は長石により供給できることは注目される。ガラス修飾源物質量及び組成物中に存在するそれから誘導された酸化物の生成量は、限定されないが、他の成分の種類と量、工程条件等を含む前記の要因に依存して変化し得る。本発明のリチウムガラス組成物は、一般にガラス形成酸化物及びリチウム酸化物を前記重量％で含み、任意には、ネットワーク修飾酸化物が組成物の残りを構成する。
【００３９】
本発明の特に好ましいリチウムガラス組成物は、ガラス形成酸化物としてＳｉＯ_２を好ましくは約４０〜約８０重量％の量で、ガラスネットワーク修飾酸化物としてＣａＯを好ましくは約２０〜約５０重量％の量で、及びＬｉ_２Ｏを好ましくは少なくとも約０．５重量％、更に好ましくは約３〜約３０重量％の量で含む三成分ガラス組成物である。本発明の他の有用なリチウムガラス組成物は、ガラス形成酸化物としてＳｉＯ_２を好ましくは約４０〜約８０重量％の量で、ガラスネットワーク修飾酸化物としてＡｌ_２Ｏ_３を好ましくは約５重量％より大の量で、及びＬｉ_２Ｏを好ましくは少なくとも約０．５重量％、更に好ましくは約３〜約４０重量％の量で含む三成分ガラス組成物である。
【００４０】
本発明のもう一つの好ましいガラス組成物は、ガラス形成酸化物、例えばＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３又はＰ_２Ｏ_５を含む二成分系である。二成分ガラス系は、少なくとも約０．５重量％の酸化リチウム、好ましくは約５〜約２５重量％の酸化リチウムを含んでよく、その残りはガラス形成酸化物である。
【００４１】
本発明のリチウムガラス組成物は、以下のようにして製造することができる。所望の未加工の出発物質（前記のように、少なくとも一つのガラス形成物質、少なくとも一つのリチウム含有物質及び任意には、少なくとも一つのガラスネットワーク修飾剤を含む）を、溶融混合物を形成し、物質を融解するのに十分な温度まで加熱する。加熱するステップは、バッチ工程又は連続工程であってよく、ガラス物質を製造するために当技術分野において既知の種類の任意の炉を使用してよい。温度及び時間のような加熱条件は使用する成分の量と種類に依存して変化させてよい。一般に温度は、約４００〜約１３００℃の範囲にあるが、所定の組成に関して、この範囲外の温度を使用することもできる。組成物は、物質を融解し、かつ不溶解の物質の融液を含まないために充分な時間加熱する。次いで、例えば、生じた溶融組成物を、冷却された鋼プレート上に注ぐか又は冷却されたローラーに通して、溶融組成物を冷却する。冷却の速度は、組成物の性質といった要因にも依存し、一般に相分離を防止するのに充分に迅速であるように選択される。これらの工程条件は、当業者により容易に決定することができる。
【００４２】
他の工程、例えばゾル−ゲル工程を同様に使用することができる。この場合は、成分が、可溶状のガラス形成酸化物、酸化リチウム及び任意にガラスネットワーク修飾酸化物（例えば、テトラエトキシシラン、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム等）である。一般に、ゾル−ゲル工程は、室温で物質を結合させてゲルを形成し、次いでゲルを乾燥させることを含む。
【００４３】
冷却後、リチウムガラスを処理して、所望のサイズのガラス粒子を提供することができる。例えば、冷却されたリチウムガラスは、最初に、例えば、鋼乳鉢又は当技術分野で既知の他の好適な装置で破砕してもよい。
【００４４】
本発明者は、本発明のリチウムガラスの、セメント状の構造体への添加は、ＡＳＲに対する保護を提供できることを発見した。本発明のリチウムガラスをセメント及び／又はポゾラン（ｐｏｚｚｏｌａｎｉｃ）物質と混合することができ、これは、次ぎにコンクリート、モルタル等に添加することができる。あるいは、リチウムガラスは、直接にコンクリート、モルタル等に添加して、硬化セメント状の構造体中でＡＳＲに対する保護という利点を提供することができる。
【００４５】
特に、リチウムを含まない同じセメント状の組成物と比べて、ＡＳＲの有害な影響に対する保護を提供するのに効果的な量でリチウムガラスを使用する。セメント状の混合物に添加されたリチウムガラスの量は種々の要因、例えばセメントのアルカリ含有率、ガラス中に存在するリチアの量等に依存する。一般に、リチウムガラスは、Ｌｉ：Ｎａ原子比に関する約０．７４：約１の割合で、セメントの全アルカリ含有量（Ｎａ_２Ｏ_ｅ＝Ｎａ_２Ｏ＋０．６５８×Ｋ_２Ｏとして計算）に従って、セメントの代わりに用いることができる。スケールメリットを減じるが、より多く使用してもよい。
【００４６】
本発明のこの態様の一つの面では、ポゾラン物質も、リチウムガラスの他にコンクリートに添加することができる。本発明のリチウムガラスと一緒にポゾランを使用するならば、リチウムガラスの使用量は、実質的に効果を失うことなく、減ずることができる。例えば、リチウムガラスと一緒にポゾランを使用する場合、リチウムガラスの用量は、フライアッシュを有さない場合の元の用量の約４０％まで減少することができる。このことにより、さらに使用を節約することができる。
【００４７】
本発明のリチウム含有ガラス組成物の他に、本発明のコンクリート組成物は、一般に、セメント、骨材（本発明のリチウムガラスの他に）、水を含み、任意選択的に、ＡＳＴＭ　Ｃ４９４で規定されている水減少添加剤、促進添加剤、遅延添加剤などの添加剤、及び腐蝕防止剤として作用すると理解される他の添加剤を、通常の量で含む。本明細書中で使用されるように、用語「セメント」は、限定はされないが、水硬性セメント及びアリットセメント、例えばポートランドセメント；混合セメント、例えばフライアッシュ、高炉スラグ、ポゾラン等及びこれらの混合物と混合されたポートランドセメント；レンガ用セメント；油井用セメント；天然セメント；アルミナセメント；膨張セメント等及びこれらの混合物をさす。ポートランドセメントは、ＡＳＴＭ　Ｃ１５０　ＴｙｐｅＩ及びＩＡ、ＴｙｐｅＩＩ及びＩＩＡ、ＴｙｐｅＩＩＩ及びＩＩＩＡ、ＴｙｐｅＩＶ及びＴｙｐｅＶと記載されるセメントを含む。用語は、ポゾラン物質、例えばフライアッシュ、ＡＳＴＭ　Ｃ３１１で規定されている原料のままの天然ポゾラン及び焼成天然ポゾラン、ＡＳＴＭ　Ｃ９８９で規定されている粉砕造粒された高炉スラグ、ＡＳＴＭ　Ｃ１２４０で規定されているシリカフューム物質、メタカオリン等と混合されたセメントも含む。セメントは流動コンクリート混合物中に、コンクリート混合物の全重量に対して、約５重量％〜約２０重量％の量で存在する。
【００４８】
骨材は、天然及び粉砕採石（ｑｕａｒｒｉｅｄ）骨材、砂、再生コンクリート骨材、ガラス等並びにこれらの混合物を含むが、これらに限定されない。骨材は、流動コンクリート混合物中に、コンクリート混合物の総重量に対して約７５重量％〜約９５重量％の量で存在する。
【００４９】
流動コンクリート混合物は、混合物の総重量に対して、約２〜約１０重量％の範囲の量の水も含む。
【００５０】
流動コンクリート混合物は、種々の特性をコンクリートに与える当技術分野で既知の他の物質を含んでもよく、これは、空気伴出添加剤、水減少添加剤、促進添加剤、ポゾラン（前記のように、限定はされないが、例えばフライアッシュ、メタカオリン及びシリカフューム）等を含むが、これに限定されない。これらの薬剤は従来の量で存在させてよい。
【００５１】
コンクリートの成分について言及されているが、より大きな骨材を含むコンクリートと対照的にモルタルが代表的に、単独骨材としての砂で製造されていることを除き、一般にコンクリートの組成に類似するモルタル組成物も、本発明が含むことは認識されるであろう。この意味における砂は、直径約３／８インチ以下の骨材である。
【００５２】
本発明を、以下の限定的ではない例により、詳細に説明する。
【００５３】
［例１］
種々の成分を混合し、加熱して融液を形成し、その後生じた融液を冷却して、リチウムガラスを形成することにより、本発明の一つの形態によるリチウムガラスを製造した。以下の表に、ガラス酸化物の組成並びにガラスを製造するのに使用した原料の種類及び量を記載する。
【００５４】
表に示すように、このガラス組成物は「Ｂ」ガラスと呼ばれる。
【表１】

【００５５】
次いで、Ｂガラスは、ＡＳＲに対して提供された保護を決定するために評価した。この点に関して、Ｂガラスをセメント状の混合物に添加し、一つの試料では、２０％のフライアッシュ、他の試料ではフライアッシュ無しとした。構造体の膨張を経時的に測定した。又、リチウムガラスを含まない同一のセメント状混合物の対照試料を、同じテストを利用して膨張について評価した。結果を以下の表に記載する。
【００５６】
【表２】

【００５７】
このデータは、リチウムガラスを含まない同一のセメント状の構造体と比較して、本発明のリチウムガラスをその中に混入させたセメント状の構造体が、膨張に対する改良された保護を示すことを説明する。
【００５８】
［例２］
更に他のリチウムガラス処方を、ＡＳＲによるセメント状の構造体の膨張に対する保護について評価した。下記の表に、ガラスの酸化物組成及びガラスを製造するために使用された原料の種類及び量を記載する。これらのガラスも、成分を加熱し、融液を冷却してガラスを形成することによって製造した。
【表３】

【００５９】
次いで、リチウムガラスをセメント状の混合物に添加し、ＡＳＴＭ　Ｃ２２７により、同一物の膨張を経時的に測定することにより、リチウムガラスを、評価して、ＡＳＲに対して提供された保護を決定した。このテストを使用して、０．１％未満の膨張が合格であると考えた。リチウムガラスを含まず、２０％のフライアッシュを有する同一のセメント状の混合物の対照試料を、同じテストを利用して膨張について評価した。結果を以下の表に記載する。
【００６０】
【表４】

【００６１】
このデータも、本発明のガラスがセメント状の構造体中で、ＡＳＲの影響に対して増加された保護を提供できることを説明する。
【００６２】
［例３］
種々の成分を混合し、加熱して、融液を生じ、その後、生じた融液を冷却して、リチウムガラスを形成することにより、本発明の一態様によるリチウムガラスを製造した。下記の表に、ガラス酸化物組成並びにガラスを製造するのに使用した原料の種類及び量を記載する。
【００６３】
【表５】

これらの試料を、ＡＳＴＭ　２２７を使用して、ＡＳＲに対する保護についても評価し、結果を以下に記載する。上記ガラス試料の他に、どの添加物も含まない試料（対照）及び１５％のフライアッシュを有する試料も評価した。
【００６４】
【表６】

【００６５】
このデータも、本発明のガラスがセメント状の構造体中でＡＳＲの影響に対して増加された保護を提供できることを説明する。
【００６６】
発明の多数の変更及び他の態様は、本発明が属する技術の当業者に、本発明が、前述の及び関連図中に存在する教示の利益を有することを気付かせるであろう。それゆえ、本発明は、開示された特定の態様に限定されず、変更及び他の態様は、請求の範囲内に含まれることが意図されていると理解されるであろう。特定の用語が、明細書中に記載されているが、これらは一般的かつ記述的な意味でのみ使用されており、限定することを目的としない。

Claims

セメント状の構造体中のアルカリシリカ反応（ＡＳＲ）を最小にできるリチウムガラスであって、
少なくとも一つのガラス形成酸化物と、
５重量％より多い酸化リチウムと、
任意選択的に、少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物と
を含んでなり、但し、前記少なくとも一つのネットワーク修飾酸化物が存在し、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、アルカリ土類金属である）で表される酸化物を含む場合に、前記酸化物Ｒ^４Ｏは、０．５モル％より多い量で存在するリチウムガラス。
前記リチウムガラスは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを実質的に含まない請求項１記載のリチウムガラス。
前記リチウムガラスは、ジルコニウムを実質的に含まない請求項１記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラス形成酸化物は、式、ＲＯ_２（式中、Ｒは、ＩＶＡ族、ＩＶＢ族、ランタニド系列、アクチニド系列及びこれらの混合物からなる群から選択される元素である）で表されるガラス形成酸化物を一つ以上含む、請求項１記載のリチウムガラス。
Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｔｈ及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項４記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラス形成酸化物は、式、Ｒ^１ _２Ｏ_５（式中、Ｒ^１は、ＶＡ族、ＶＢ族及びこれらの混合物からなる群から選択される元素である）で表されるガラス形成酸化物一つ以上を含む、請求項１記載のリチウムガラス。
Ｒ^１は、Ｐ、Ｖ、Ｔａ及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項６記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラス形成酸化物は、式、Ｒ^２ _２Ｏ_３（式中、Ｒ^２は、元素周期表のＩＩＩＡ族からの元素である）で表されるガラス形成酸化物一つ以上を含む、請求項１記載のリチウムガラス。
Ｒ^２はＢである、請求項８記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラス形成酸化物は、ＳｉＯ_２を含む、請求項１記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラス形成酸化物を少なくとも約３５重量％含む、請求項１記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラス形成酸化物を約４０〜約８０重量％含む、請求項１１記載のリチウムガラス。
酸化リチウムを約３〜約４０重量％含む、請求項１記載のリチウムガラス。
酸化リチウムを約８〜約３０重量％含む、請求項１３記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物は、式、Ｒ^３ _２Ｏ_３（式中、Ｒ^３は、遷移金属、ＩＩＩＡ族、ＶＡ族及びこれらの混合物からなる群から選択される元素である）で表されるガラスネットワーク修飾酸化物を一つ以上含む、請求項１記載のリチウムガラス。
Ｒ^３は、Ｂ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｂｉ及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１５記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物は、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、アルカリ土類金属、遷移金属、ＩＶＡ族及びこれらの混合物からなる群から選択される元素である）で表されるガラスネットワーク修飾酸化物を一つ以上含む、請求項１記載のリチウムガラス。
Ｒ^４は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｂ及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１７記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物は、式、Ｒ^５ _２Ｏ（式中、Ｒ^５は、リチウム以外のＩＡ族元素である）で表されるガラスネットワーク修飾酸化物を一つ以上含む、請求項１記載のリチウムガラス。
前記少なくとも一つのネットワーク修飾酸化物は、ＣａＯを含む、請求項１記載のリチウムガラス。
少なくとも約２０重量％のＣａＯを含む、請求項２０記載のリチウムガラス。
少なくとも約４０重量％のＣａＯを含む、請求項２１記載のリチウムガラス。
前記ガラスは、
約４０〜約８０重量％のＳｉＯ_２と、
約２０〜約５０重量％のＣａＯと、
約８〜約３０重量％のＬｉ_２Ｏと
を含む、請求項１記載のリチウムガラス。
前記ガラスは、
約４０〜約８０重量％のＳｉＯ_２と、
約５重量％より多いＡｌ_２Ｏ_３と、
約８〜約３０重量％のＬｉ_２Ｏと
を含む、請求項１記載のリチウムガラス。
ＳｉＯ_２と、
ＣａＯと、
Ｌｉ_２Ｏと
から実質的になる、三成分リチウムガラス。
約４０〜約８０重量％のＳｉＯ_２と、
約２０〜約５０重量％のＣａＯと、
約０．５〜約４０重量％のＬｉ_２Ｏと
から実質的になる、請求項２５記載の三成分リチウムガラス。
前記リチウムガラスは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを実質的に含まない請求項２５記載の三成分リチウムガラス。
ＳｉＯ_２と、
Ａｌ_２Ｏ_３と、
Ｌｉ_２Ｏと
から実質的になる、三成分リチウムガラス。
約４０〜約８０重量％のＳｉＯ_２と、
約５重量％より多いＡｌ_２Ｏ_３と、
約０．５〜約４０重量％のＬｉ_２Ｏと
から実質的に請求項２８記載の三成分リチウムガラス。
前記リチウムガラスは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを実質的に含まない請求項２８記載の三成分リチウムガラス。
ガラス形成酸化物と、Ｌｉ_２Ｏとから実質的になる、二成分リチウムガラス。
前記ガラス形成酸化物は、ＳｉＯ_２である、請求項３１記載の二成分リチウムガラス。
前記ガラス形成酸化物は、Ｂ_２Ｏ_３である、請求項３１記載の二成分リチウムガラス。
前記ガラス形成酸化物は、Ｐ_２Ｏ_５である、請求項３１記載の二成分リチウムガラス。
約５〜約２５重量％のＬｉ_２Ｏと、その残りを占めるＳｉＯ_２から実質的になる、請求項３１記載の二成分リチウムガラス。
前記リチウムガラスは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを実質的に含まない請求項３１記載の二成分リチウムガラス。
セメント状の構造体中のアルカリシリカ反応（ＡＳＲ）を最小にできるリチウムガラスであって、このガラスは、
少なくとも一つのガラス形成酸化物と、
少なくとも約３重量％の酸化リチウムと、
任意選択的に、少なくとも一つのネットワーク修飾酸化物と
を含んでなり、但し、前記ガラスはジルコニウムを実質的に含まない、リチウムガラス。
前記リチウムガラスは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを実質的に含まない請求項３７記載のリチウムガラス。
セメント状の構造体中のアルカリシリカ反応（ＡＳＲ）を最小にできるリチウムガラス組成物であって、
少なくとも一つのガラス形成酸化物と、少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物と、酸化リチウムとを含むリチウムガラス粒子と、
前記リチウムガラス粒子と混合された少なくとも一つのポゾラン物質と
を含んでなるリチウムガラス組成物。
前記リチウムガラスは、酸化リチウムを５重量％より多く含む、請求項３９記載のリチウムガラス組成物。
前記リチウムガラスは、ナトリウムイオン又はカリウムイオンを実質的に含まない請求項３９記載のリチウムガラス組成物。
前記ポゾラン物質は、フライアッシュ、原料のままの天然ポゾラン及び焼成天然ポゾラン、ＡＳＴＭ　Ｃ９８９で規定されている粉砕造粒された高炉スラグ、ＡＳＴＭ　Ｃ１２４０で規定されているシリカフューム物質、メタカオリン及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３９記載のリチウムガラス組成物。
アルカリ含有成分からのアルカリシリカ反応性（ＡＳＲ）に対してコンクリートを安定化させ得るリチウムガラスを製造する方法であって、５重量％より多いＬｉ_２Ｏを提供するのに十分な量でリチウムを含有する物質の少なくとも一つと、少なくとも一つのガラス形成物質と、任意選択的に少なくとも一つのガラスネットワーク修飾物質を含むガラス形成混合物とを、ガラス組成物を形成するのに十分な条件下で処理するステップを含み、但し、前記少なくとも一つのネットワーク修飾物質が、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、アルカリ土類金属である）で表される酸化物を含む場合に、前記酸化物Ｒ^４Ｏは、０．５モル％より多い量で存在する、製造方法。
前記処理ステップは、前記ガラス形成混合物をガラス融液の形成に十分な条件下で加熱し、前記ガラス融液を冷却するステップを含む、請求項４３記載の製法。
前記ガラス形成混合物は、可溶状の前記ガラス形成酸化物と、前記酸化リチウムと、前記任意のガラスネットワーク修飾酸化物とを含み、かつ前記処理ステップは、前記ガラス形成混合物のゲルを形成し、該ゲルを乾燥させるステップを含む、請求項４３記載の製法。
前記ガラス形成混合物は、ナトリウムイオン及びカリウムイオンを実質的に含まない、請求項４３記載の製法。
アルカリ含有成分からのアルカリシリカ反応性（ＡＳＲ）に対してコンクリートを安定化させ得るセメントであって、
セメントと、
少なくとも一つのガラス形成酸化物と、５重量％より多い酸化リチウムと、任意選択的に少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物とを含むリチウムガラスと
を含み、但し、前記少なくとも一つのネットワーク修飾酸化物が、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、アルカリ土類金属である）で表される酸化物を含む場合に、前記酸化物Ｒ^４Ｏは、０．５モル％より多い量で存在するセメント。
前記セメントは、ポートランドセメントである、請求項４７記載のセメント。
少なくとも一つのポゾランをさらに含む、請求項４７記載のセメント。
アルカリ含有成分からのアルカリシリカ反応性（ＡＳＲ）に対して安定化されたコンクリートであって、
水和したセメントと、
少なくとも一つのガラス形成酸化物と、５重量％より多い酸化リチウムと、任意選択的に少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物とを含むリチウムガラスであって、但し、前記少なくとも一つのネットワーク修飾酸化物が、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、アルカリ土類金属である）で表される酸化物を含む場合に、該酸化物Ｒ^４Ｏは、０．５モル％より多い量で存在するリチウムガラスと、
任意選択的に骨材と、
任意選択的に少なくとも一つのポゾランと
を含む、コンクリート。
アルカリ含有成分からのアルカリシリカ反応性（ＡＳＲ）に対してコンクリートを安定化させ得るセメントを製造する方法であって、少なくとも一つのガラス形成酸化物と、５重量％より多い酸化リチウムと、任意選択的に、少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物とを含むリチウムガラスと、セメントとを混合するステップを含み、但し、前記少なくとも一つのネットワーク修飾酸化物が、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、アルカリ土類金属である）で表される酸化物を含む場合に、該酸化物Ｒ^４Ｏは０．５モル％より多い量で存在し、前記リチウムガラスはコンクリート中でのＡＳＲを最小にするのに十分な量で存在する、製造方法。
アルカリ含有成分からのアルカリシリカ反応性（ＡＳＲ）に対して安定化されたコンクリートを製造する方法であって、少なくとも一つのガラス形成酸化物と、５重量％より多い酸化リチウムと、任意選択的に少なくとも一つのガラスネットワーク修飾酸化物とを含むリチウムガラスと、セメントと、骨材と、水とを混合するステップを含み、但し、前記少なくとも一つのネットワーク修飾酸化物が、式、Ｒ^４Ｏ（式中、Ｒ^４は、アルカリ土類金属である）の酸化物を含む場合に、該酸化物Ｒ^４Ｏは０．５モル％より多い量で存在し、前記リチウムガラスは、コンクリート中でのＡＳＲを最小にするのに十分な量で存在する、製造方法。