ジオポリマー POC

ジオポリマーペーストの圧縮強度に及
ぼす使用材料および養生条件の影響に
関する基礎的研究
前川明弘 (三重県工業研究所)
三島直生 (三重大学大学院)
畑中重光 (三重大学大学院)
高橋みゆき(三重大学大学院)
本研究の目的
セメント代替材料としての利用が
期待できるジオポリマーに着目し、
ポーラスコンクリートの結合材と
しての適用性について検討する。
ポーラスコンクリート
の結合材として、高強
度結合材が要求
セメントを使用せずに作製した
ポーラスコンクリートブロック製品
の一例
ジオポリマーペーストの圧縮強度に及ぼす使用材料お
よび養生条件の影響について検討した。
実験概要
実験の要因と水準
要因
水準
高炉スラグ微粉末(石膏添加無、略号BS)、
粉体 フライアッシュⅡ種(略号FA)、
使
BS+FAの混合使用(質量比で、1:1)
用
材
水ガラス(珪酸ソーダ2号、略号WG)、
料
溶液 水酸化ナトリウム溶液 (10mol/l、略号NA)、
WG+NAの混合使用(質量比で、2:1)
粉体/
溶液比
=0.6
常温養生:打設後、型枠上面を封緘、25℃の室温で
材齢日まで養生
養生条件
高温養生:打設後、型枠上面を封緘、60℃で1時間
加熱処理後、25℃の室温で材齢日まで養生
実験概要
試験項目
1.フロー値
2.急結時間
3.圧縮強度
2.急結試験の様子
1.フロー試験の様子
3.圧縮強度試験後の様子
実験結果:フロー値および急結時間
フロー値および急結時間
使用粉体
高炉スラグ
溶液略号
フロー値
(mm)
急結時間
(min)
NA
157×147
30
NA+WG
WG
-
*1
10
221×227
30
-* 1
-* 2
NA
フライアッシュ
NA+WG
WG
高炉スラグ+
フライアッシュ
NA
NA+WG
WG
-
*1
242×239
30
20
-
*2
*1:フロー値が300mm
を超えたもの
*2:急結が見られな
かったもの
高炉スラグを使用したもののほとんどで、急結が発生する。
実験結果:圧縮強度試験(高炉スラグ)
200
175
圧縮強度 (N/mm2)
150
125
100
封緘養生 ○:WG □:NA △:WG+NA
高温養生 ●:WG ■:NA ▲:WG+NA
75
50
25
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
材齢 (日)
90 100
硬化体のSEM画像の一例
(WG使用、高温養生、5000倍)
圧縮強度と材齢との関係
高炉スラグを使用すれば、高強度が期待できる。
実験結果:圧縮強度試験(フライアッシュ)
200
封緘養生 ○:WG □:NA △:WG+NA
高温養生 ●:WG ■:NA ▲:WG+NA
175
圧縮強度 (N/mm2)
150
125
100
75
50
25
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
材齢 (日)
90 100
硬化体のSEM画像の一例
(WG+NA使用、高温養生、3000倍)
圧縮強度と材齢との関係
フライアッシュは、高炉スラグの3分の1程度の強度発現となる。
実験結果:圧縮強度試験
(高炉スラグ+フライアッシュ)
200
封緘養生 ○:WG □:NA △:WG+NA
高温養生 ●:WG ■:NA ▲:WG+NA
175
圧縮強度 (N/mm2)
150
125
100
75
50
25
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
材齢 (日)
90 100
硬化体のSEM画像の一例
(WG+NA使用、高温養生、3000倍)
圧縮強度と材齢との関係
WGとNAを混合して使用すれば、高い強度が得られる。
実験結果:圧縮強度試験(材齢87日)
圧縮強度 (N/mm2)
圧縮強度:封緘養生と高温養生の平均値
溶液 ○:WG □:NA △:WG+NA
0
20
40
60
80
100
高炉スラグ置換率*(Vol.%)
*置換率 0%:FAのみ使用、100%:BSのみ使用
まとめ
本報では、以下の知見が得られた。
1)結合材の粉体として、高炉スラグを使用すれば高強度が
期待できるが、フライアッシュにするとその3分の1程度
の強度発現となる。
2)最大圧縮強度に及ぼす養生温度の影響は小さく、また、
水酸化ナトリウム溶液のみの使用では十分な強度発現が
得られない。
3)高炉スラグとフライアッシュを混合使用する場合には、
水ガラスと水酸化ナトリウム溶液を混合して用いれば高
強度となる。