JP6630145B2 - フライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法 - Google Patents
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Description
このように、高いポゾラン活性を有するフライアッシュは、コンクリート材料として非常に有用であるため、JIS規格化され(JIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」)、また、フライアッシュが特定量使用されたフライアッシュセメント等はグリーン購入法の特定調達品目に指定されている。
フライアッシュ中の未燃炭素は、AE剤と同様に、メチレンブルー(MB)も吸着することが知られている。染料であるメチレンブルーの吸着量は、吸着前後の溶液中のメチレンブルーの濃度(色調)の変化から容易に定量できるため、フライアッシュによるメチレンブルーの吸着量は、強熱減量に代わる、フライアッシュの未燃炭素の含有量を示す指標になる。
公益社団法人土木学会の「コンクリートライブラリー94 フライアッシュを用いたコンクリートの施工指針(案)(1999)」によると、フレッシュコンクリート中の空気量の管理において、AE剤の種類や使用量の調整が不要とされるメチレンブルー吸着量の上限値は、0.4mg/gである。
メチレンブルー吸着量の測定方法は、一般社団法人セメント協会の標準試験方法(JCAS I−61:2008)および電源開発法(電発法)が広く用いられており、両方法の測定値の間には大きな違いはない。ただし、これらの試験方法は、メチレンブルー吸着量の測定に約1時間要するため、より短時間に結果が得られ、且つ、測定者間でバラツキが生じない方法が求められている。
この課題に対し、特許文献1と特許文献2ではメチレンブルー吸着量の自動測定装置が提案されている。しかし、両装置ともに複雑な機構を有する専用装置であり、汎用的な測定装置とは言い難い。
すなわち、本発明は下記の構成を有するフライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法等である。
Rs=R380〜410/R490 ・・・(1)
(ただし、(1)式中、R380〜410は380〜410nmの範囲から任意に選ばれる1つの波長の光を、フライアッシュに照射して得られる拡散反射率を表し、R490は490nmの波長の光を、フライアッシュに照射して得られる拡散反射率を表す。)
以下、本発明について、フライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法と、フライアッシュ含有セメント組成物に分けて、詳細に説明する。
本発明のフライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法で用いる指標は、前記(1)式に示すように、490nmの波長の光をフライアッシュに照射して得られる拡散反射率(R490)に対する、380〜410nmの範囲から任意に選ばれる1つの波長の光をフライアッシュに照射して得られる拡散反射率(R380〜410)の比(Rs)である。後掲の図4に示すように、フライアッシュに照射した光の波長と、フライアッシュのメチレンブルー吸着量およびRsの間で単回帰分析を行って求めた相関係数は、380〜410nmの範囲で最大値(0.8)を取るから、他の範囲の波長を用いた場合よりも予測精度は高くなる。
前記拡散反射率は、市販の色差計を用いて、例えば、JIS P 8152「紙、板紙及びパルプ−拡散反射率係数の測定方法」に準拠して測定できる。
本発明のフライアッシュ含有セメント組成物は、前記フライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法を用いて算出したRs値が、0.6以下であるフライアッシュを含むセメント組成物である。フライアッシュのRs値が0.6以下であれば、一般的なAE剤の調整が不要となる目安であるメチレンブルー吸着量が0.4mg/g以下を満たすため、フレッシュコンクリートの空気量の管理において、AE剤の種類や使用量の調整が必要ない。
また、本発明のフライアッシュ含有セメント組成物に用いるセメントは、特に制限されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、およびエコセメントから選ばれる1種以上である。また、前記セメントと前記フライアッシュの混合装置は、例えば、ボールミルやヘンシェルミキサ等が挙げられる。また、フライアッシュ含有セメント組成物中のフライアッシュの含有率は、強度発現性およびコンクリートのワーカビリティの向上の観点から、5〜30質量%である。
1.使用材料
(1)フライアッシュ
7つの石炭火力発電所の9ラインから採取した19種のフライアッシュを試料として用いた。同一ラインから複数の試料を採取する場合、試料の採取日を変えた。また、全ての試料は、JIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」のフライアッシュII種またはフライアッシュIII種に分類される。
これらのフライアッシュのメチレンブルー吸着量は、一般社団法人セメント協会の標準試験方法(JCAS I−61:2008)に準拠して測定し、強熱減量、密度、ブレーン比表面積、および45μmふるい残分は、JIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」に準拠して測定した。また化学分析値は、蛍光X線分析法(検量線法)により測定した。これらの結果を表1に示す。
メチレンブルー吸着量と相関性の高い指標を見い出すために、下記(1)に従いフライアッシュの拡散反射率を測定して、下記(2)〜(4)の探索を行なった。
(1)フライアッシュの拡散反射率の測定
試料1〜19を5.0±0.1g計量して、色差計の測定セルに入れた。測定セルに蓋をした後、測定セルを5cmの高さから15回落下させて、フライアッシュを測定セルに充填して測定用試料とした。次に、前記測定用試料を分光色差計(日本電色工業社製 SE6000)に装着して、380〜780nmの波長の範囲で10nmおきに拡散反射率を測定した。その結果を図1に示す。
図1に示すように、どの試料も照射した光の波長が長くなる程、拡散反射率が高くなる傾向がある。
試料1〜19の前記メチレンブルー吸着量、および前記拡散反射率の間で単回帰分析を行い、相関係数を求めた。次に、該相関係数とフライアッシュに照射した光の波長(10nm間隔)の関係をグラフにプロットした。その結果を図2に示す。
図2から、照射した光の波長は長くなるにつれて、前記相関係数は単調に減少してプラスからマイナスに転じ、相関係数がゼロになる特異な波長(490nm)が存在することが分かる。
そこで、メチレンブルー吸着量と最も相関が低い490nmの波長の光を使って測定した拡散反射率を分母に置き、380〜780nmの波長の範囲において10nmおきに測定した各フライアッシュの拡散反射率を分子に置いて、比(Rs)を求めた。
そして、Rsと、フライアッシュに照射した光の波長(10nm間隔)の関係をグラフにプロットした。その結果を図3に示す。
試料1〜19の前記メチレンブルー吸着量、および前記Rsの間で単回帰分析を行い、相関係数を求めた。次に、該相関係数とフライアッシュに照射した光の波長(10nm間隔)の関係をグラフにプロットした。その結果を図4に示す。
図2と図4の相関係数を比べると、前記Rsの分母に採用した波長490nm以外の全ての測定点で、図4に示す相関係数が、図2に示す相関係数よりも高いこと、特に、380〜410nmの範囲で高いことが分かる。そこで、最も相関係数の高かった波長380nmの拡散反射率を分子に採用した場合の、Rsとメチレンブルー吸着量の関係をグラフにプロットした。その結果を図5に示す。
図5に示すように、決定係数(R2)は0.67と高く、Rsを指標に用いた本発明のフライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法は、実用可能な予測精度を有していることが分かる。
また、従来の標準試験方法(JCAS 1−61:2008)は試験に約1時間かかるのに対し、本発明のフライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法は、数分で終了した。
Claims (1)
- 下記(1)式を用いて算出したRs値に基づき、フライアッシュのメチレンブルーの吸着量を予測する、フライアッシュのメチレンブルー吸着量予測方法。
Rs=R380〜410/R490 ・・・(1)
(ただし、(1)式中、R380〜410は380〜410nmの範囲から任意に選ばれる1つの波長の光を、フライアッシュに照射して得られる拡散反射率を表し、R490は490nmの波長の光を、フライアッシュに照射して得られる拡散反射率を表す。)
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