JP7117135B2 - 石炭灰組成物及びセメント組成物、ならびに石炭灰組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
石炭灰:国内の石炭火力発電所で発生したもの
普通ポルトランドセメント
無水石膏
水:純水
表に示す石炭灰1-1~10-1及びJIS A 6201:2015規格を満足する市販のJISII種灰を使用した。いずれも、日本国内の石炭火力発電所から発生した石炭灰である。また、石炭灰1、2、4、7、8及び10については、空気分級装置(製品名:ターボクライファイア、TC-15)を使用して回転数2920~3500rpmで粗粉側をカットした石炭灰1-2、2-2、4-2、7-2、8-2及び10-2をそれぞれ調整した。また、石炭灰2又は10を回転数3000rpmで分級して粗粉をカットし、さらに回転数6000、8000又は10000rpmで空気分級して微粉側をカットすることで石炭灰2-3~2-5、10-3及び10-4をそれぞれ調製した。調製した石炭灰の活性度指数はJCAS I-61:2008に準拠する方法で、ブレーン比表面積はJIS R 5201:2015に準拠する方法で、BET比表面積は窒素の吸脱着等温線から求めた。
石炭灰1-1~10-4について、表2に示す配合で普通ポルトランドセメント、無水石膏、石炭灰及び水を混合して固化材スラリーを作製し、スラリー表面の黒色浮遊物(未燃カーボン)の有無を確認した。黒色組成部の有無は、上記手順で作成した直後のスラリー表面を肉眼で観察し、黒色浮遊物の発生が完全に抑制された(黒色浮遊物が認められない)ものは◎、ある程度抑制された(黒色浮遊物がごくわずかに認められるが使用上問題無い)ものは〇、若干抑制された(低減されているが黒色浮遊物が認められる)ものは△、抑制されていない(明らかに黒色浮遊物が認められる)ものは×として評価した。また、水80質量部に石炭灰10質量部を加えて混合して石炭灰スラリーを作製し、同様の基準でスラリー表面の黒色浮遊物の有無を評価した。
次に、石炭灰から作製した固化材スラリー表面の黒色浮遊物の発生を抑制するため、表3に示す有機添加剤を混合して固化材スラリーを作製し、黒色浮遊物の有無を確認した。有機添加剤の添加量は石炭灰に対する質量割合で添加した。また、同様の有機添加剤量でセメント75質量部、石炭灰組成物25質量部、砂132質量部を混合してJIS R 5201:2015に記載の方法で作製したモルタル硬化体の材齢1日時点における収縮量を測定した。収縮量の測定は、特開2016-50123号公報に記載の方法に従って行った。なお参考として、市販のJISI種灰及びJISII種灰を使用して参考例1及び2のスラリー、モルタル硬化体を上記実施例と同様の手順でそれぞれ作製し、評価を行った。使用した石炭灰と有機添加剤との組み合わせならびに黒色浮遊物及び収縮量の評価結果を表4に示す。
石炭灰2-3~2-5及び10-1~10-4についても、同様に固化材スラリーを作製し、スラリー表面の黒色浮遊物の有無を評価した。また、石炭灰2-3~2-5の粒度分布をレーザー回折式の粒度分布測定器(メーカー:島津製作所、型番:SALD2200)により測定した。結果を表5に示す。
添加剤2及び4~6と消泡剤(ポリプロピレングリコール)を、添加剤と消泡剤の質量比が9:1となるように混合して混合溶液を作製し、さらに石炭灰に対する添加剤の含有量が2.5×10-2、1.3×10-1、2.5×10-1質量%となるように前記混合溶液と石炭灰9-1とを混合した。調製した石炭灰に水:石炭灰の質量比が8:1となるように水を混合して石炭灰スラリーを作製した。添加剤を加えていない石炭灰から調製したスラリーの表面には黒色浮遊物が認められたが、添加剤を加えた石炭灰で調整したスラリーには黒色浮遊物は認められなかった。加えて、スラリー表面の泡立ちも低減されていた。
石炭灰11に表6に示す配合で普通ポルトランドセメント及び石灰石を混合し、JIS R 5201に準拠する方法でモルタルを作製した。得られたモルタルの圧縮強さを測定した結果を表7に示す。
Claims (8)
- BET比表面積が5m2/g以上の石炭灰と、非イオン性界面活性剤とを含み、
前記非イオン性界面活性剤がアルキレンオキサイド付加物を含み、
前記アルキレンオキサイド付加物の含有量が前記石炭灰に対して0.0001~10質量%であることを特徴とする石炭灰組成物。 - 前記非イオン性界面活性剤の限界ミセル濃度が150mg/L以下であることを特徴とする、請求項1に記載の石炭灰組成物。
- 前記アルキレンオキサイド付加物がオキシプロピレン基を含む、請求項1又は2に記載の石炭灰組成物。
- 前記アルキレンオキサイド付加物が前記非イオン界面活性剤1molに対して1mol以上のオキシプロピレン基を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の石炭灰組成物。
- 前記石炭灰の粒径5μm未満の粒子が10~40体積%、粒径45μm以上の粒子が30体積%以下であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の石炭灰組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の石炭灰組成物とセメントとを含むことを特徴とする、セメント組成物。
- 前記石炭灰組成物の含有量が0.1質量%以上50質量%以下であることを特徴とする、請求項6に記載のセメント組成物。
- BET比表面積が5m2/g以上の石炭灰と非イオン性界面活性剤とを混合することを特徴とする、石炭灰組成物の製造方法であって、
前記非イオン性界面活性剤がアルキレンオキサイド付加物を含み、
前記アルキレンオキサイド付加物の含有量が前記石炭灰に対して0.0001~10質量%である、石炭灰組成物の製造方法。
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