JP7200006B2 - フライアッシュ組成物 - Google Patents
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Description
特許文献1には、ブレーン比表面積が1000cm2/g以上のフライアッシュを、普通ポルトランドセメントに対して2重量%以上混合したことを特徴とするフライアッシュセメント組成物が開示されている。
特許文献3には、エーライト高含有クリンカーに石膏を添加してなるセメントと、フライアッシュとを含むフライアッシュセメント組成物が開示されている。
この場合、フライアッシュは不溶残分の主成分であるポゾランが多くなるので、セメントに含まれている水酸化カルシウムとのポゾラン反応がより起こりやすく水和物を生成しやすい。このため、セメントと混合したときの強度発現性がより向上する。
本実施形態のフライアッシュ組成物は、フライアッシュと石膏とを含む。
フライアッシュは、二酸化ケイ素および酸化アルミニウムを主成分とするポゾランを含む。フライアッシュに含まれる二酸化ケイ素は、平均結晶子径は73nm以上88nm以下の範囲内にある石英結晶を含む。平均結晶子径がこの範囲にある石英結晶はポゾラン反応が起こりやすくなり、セメントと混合したときに、強度発現性が高くなる。石英結晶の平均結晶子径は、73nm以上85nm以下の範囲内にあることが好ましい。フライアッシュ中の石英結晶の含有量は、5質量%以上30質量%以下の範囲内にあることが好ましい。
本実施形態のフライアッシュ組成物の製造方法は特に制限はないが、例えば、フライアッシュと石膏とを混合した後、粉砕および/または分級することによって製造することができる。
例えば、本実施形態では、フライアッシュを主として、石炭火力発電所の発電ボイラーで微粉炭を燃焼する際に生じた灰としたが、石炭火力発電所の発電ボイラー以外で生成したフライアッシュを用いてもよい。
フライアッシュとして、石英結晶の平均結晶子径と不溶残分とが下記の表1に示す値のものを用意した。このフライアッシュと無水石膏とを混合し、得られた混合物を強制渦式遠心方式の分級装置(ターボクラシファイアー、日清エンジニアリング(株)製)を用いて分級して、本発明例1~16および比較例1~8のフライアッシュ組成物を調製した。なお、本発明例6、12及び比較例4では、フライアッシュと無水石膏とを混合した後、分級する前にボールミルを用いて粉砕処理を行った。
フライアッシュの石英結晶の平均結晶子径は、フライアッシュのX線回折パターンを、粉末X線回折装置を用いて測定し、得られたX線回折パターンをリートベルト解析法により解析することによって求めた。粉末X線回折装置としては、ブルカージャパン製のD8 Advanceを用いた。X線はCuKα線(λ=0.15418nm)を用い、測定範囲2θは10~70°とした。その他のX線回折パターンの測定条件は、下記の参考文献01に記載されている状態と同じとした。
参考文献01:M. Yamashita, Y. Koga, H. Tanaka, Y. Nakanishi, “Conditions of sample preparation for quantitative X-ray diffraction of cement clinker,” Cement Science and Concrete technology, Vol. 63, pp. 49-54, (2009)
そして、試料による回折線の広がりと、結晶子径と不均一ひずみとの関係を表す下記の式(1)を用いて、結晶子径を算出した。
β=λ/(ε×cosθ)+2ηtanθ ・・・(1)
式(1)において、βは、試料による回折線の広がりを表し、λは、X線の波長を表し、εは、結晶子径を表し、θは、X線の回折角度を表し、ηは不均一ひずみを表す。なお、本実施例では、試料による回折線の広がりは全て結晶子径に起因するものとして、不均一ひずみ(η)の値は固定値とした。
JIS R 5202:2015「セメントの化学分析方法」に規定される塩酸-炭酸ナトリウム方法による不溶残分の定量方法に準拠して測定した。
JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に規定される比表面積試験器(ブレーン空気透過測定装置)に準拠して測定した。
測色色差計を用いて測定した。
JIS R 5204:2002「セメントの蛍光X線分析方法」に規定されるガラスビードを用いた蛍光X線分析により計測した。
活性度指数(材齢28日)およびフロー値比を、JIS A 6201:2015「コンクリート用フライアッシュ」に規定されている方法に準拠して測定した。また、総合判定として、活性度指数が87%以上で、かつフロー値比が107%以上の両方の基準を満足するものを「〇」、活性度指数およびフロー値比のいずれか一方の基準を満足するものを「△」、活性度指数およびフロー値比の両方の基準を満足しないもの「×」と判定した。その結果を、表1に示す。
また、比較例2~3は、SO3量が本発明の範囲より低いため、活性度指数およびフロー値比の基準を満足せず総合判定が×となった。ただし、比較例4は、SO3量は本発明の範囲より低いが、活性度指数の基準を満足したため総合判定は△となった。これは、ブレーン値とLab表色系におけるb値が比較的高いためであると考えられる。
比較例5は、石英結晶の平均結晶子径、ブレーン値、Lab表色系におけるb値が本発明の範囲よりも低いために、活性度指数およびフロー値比の基準を満足せず総合判定が×となった。ただし、比較例6~8は、石英結晶の平均結晶子径、ブレーン値、Lab表色系におけるb値は本発明の範囲よりも低いが、フロー値比の基準を満足したため総合判定は△となった。これは、SO3量が比較的多いためであると考えられる。
Claims (2)
- 平均結晶子径が73nm以上88nm以下の範囲内にある石英結晶の含有量が5質量%以上30質量%以下の範囲内にあるフライアッシュと無水石膏との混合物からなり、
SO3量が0.5質量%以上4.0質量%以下の範囲内とされ、ブレーン値が4200cm2/g以上5400cm2/g以下の範囲内にあって、Lab表色系におけるb値が4.8以上9.0以下の範囲内にあるフライアッシュ組成物。 - 前記フライアッシュは、不溶残分が82質量%以上98質量%以下の範囲内にある請求項1に記載のフライアッシュ組成物。
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