JP6462405B2 - Method for predicting activity index of fly ash and method for producing fly ash mixed cement - Google Patents
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Description
本発明は、フライアッシュの活性度指数を予測する方法、該方法により選択されたセメント混合材用またはコンクリート混和材用フライアッシュ、および該フライアッシュを用いたフライアッシュ混合セメントの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for predicting an activity index of fly ash, a fly ash for cement admixture or concrete admixture selected by the method, and a method for producing fly ash mixed cement using the fly ash.
セメントの一部を石炭灰で置換した混合セメントは、石炭灰から溶出するSiやAlがフライアッシュ粒子の近傍にあるセメント水和物の中に取り込まれ、低Ca型のC−S−H(カルシウムシリケート水和物)の相を生成する。この生成反応はポゾラン反応と呼ばれ、アルカリシリカ反応(ASR)を抑制するなど、コンクリートの耐久性を高める効果がある。 In the mixed cement in which a part of the cement is replaced with coal ash, Si and Al eluted from the coal ash are taken into the cement hydrate in the vicinity of the fly ash particles, and the low Ca type C—S—H ( Calcium silicate hydrate) phase. This generation reaction is called a pozzolanic reaction, and has an effect of enhancing the durability of concrete, for example, suppressing an alkali silica reaction (ASR).
ところで、一般社団法人石炭エネルギーセンターの石炭灰全国実態調査報告書によれば、平成24年度の石炭灰の発生量は1265万トン(該発生量の内訳は、電気事業で905万トン、一般産業で360万トンである。)に達した。しかも、電源を火力発電に大きく依存せざるを得ない我が国では、石炭灰が多量に発生する状況が、今後もしばらく続くと予想される。
この石炭灰の内、セメント混合材やコンクリート混和材(フライアッシュ)として有効活用された量は約20万トンであり、これは石炭灰の発生量全体の1.6%に過ぎない。このように、フライアッシュのポゾラン反応性を積極的に活用する分野において、フライアッシュの利用率が低い理由の一つに、フライアッシュの化学組成や粉体特性に強く影響する炭種や燃焼プロセス等の因子が、石炭火力発電所のライン毎に異なるため、発生し供給されるフライアッシュの品質が安定しないことが挙げられる。
By the way, according to the coal ash national fact-finding report of the Japan Coal Energy Center, the amount of generated coal ash in 2012 was 12.65 million tons (the breakdown of the generated amount was 9.50 million tons in the electric business, general industry It is 3.6 million tons.) Moreover, in Japan, where the power source must largely depend on thermal power generation, the situation where a large amount of coal ash is generated is expected to continue for a while.
Of this coal ash, the amount effectively used as cement admixture and concrete admixture (fly ash) is about 200,000 tons, which is only 1.6% of the total amount of coal ash generated. In this way, one of the reasons for the low utilization rate of fly ash in the field of actively utilizing fly ash's pozzolanic reactivity is the type of coal and combustion process that strongly affect the chemical composition and powder characteristics of fly ash. This is because the quality of the fly ash generated and supplied is not stable because the factors such as these differ for each line of the coal-fired power plant.
このような状況から、フライアッシュをセメント混合材等として利用する場合、フライアッシュをロット毎に要求品質を満たすか否か確認する必要があった。しかし、フライアッシュのポゾラン反応性は、JIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」に規定されている活性度指数の試験方法を用いて評価されるが、この試験結果が得られるまでに28日間または91日間もの長期間を要するため、実用的な品質評価試験方法とは言い難かった。したがって、以前から、フライアッシュのポゾラン反応性を早期に判定できる効率的な方法が求められていた。 Under these circumstances, when fly ash is used as a cement mixture or the like, it is necessary to check whether the fly ash satisfies the required quality for each lot. However, the pozzolanic reactivity of fly ash is evaluated using the activity index test method specified in JIS A 6201 “Fly ash for concrete”, but it takes 28 days or 91 until this test result is obtained. Since a long period of time is required, it was difficult to say that it was a practical quality evaluation test method. Therefore, there has been a need for an efficient method for early determination of fly ash pozzolanic reactivity.
かかる状況を受けて、フライアッシュのポゾラン反応性の判定方法がいくつか提案されている。
例えば、非特許文献1に記載の研究は、温度80℃で12〜24時間反応させて得られる下記(1)式のAPI値と活性度指数との間の相関係数(R)が、0.78〜0.93と高いため、API値を用いてフライアッシュのポゾラン反応性を評価できるとしている。
API(%)=((Ca(C)−Ca(F+C))/Ca(C))×100 ・・・(1)
ここで、Ca(C)はセメント試料単独が水和した液相(基準用試料)中のCa2+濃度を表し、Ca(F+C)はフライアッシュとセメントの混合物が水和した液相(評価用試料)中のCa2+濃度を表す。
Under such circumstances, several methods for determining the pozzolanic reactivity of fly ash have been proposed.
For example, in the study described in Non-Patent Document 1, the correlation coefficient (R) between the API value of the following formula (1) obtained by reacting at a temperature of 80 ° C. for 12 to 24 hours and the activity index is 0. Since it is as high as .78 to 0.93, it is said that the pozzolanic reactivity of fly ash can be evaluated using the API value.
API (%) = ((Ca (C) −Ca (F + C)) / Ca (C)) × 100 (1)
Here, Ca (C) represents the Ca 2+ concentration in the liquid phase (reference sample) in which the cement sample alone is hydrated, and Ca (F + C) is the liquid phase in which the mixture of fly ash and cement is hydrated (for evaluation) Represents the Ca 2+ concentration in the sample).
非特許文献2に記載の研究は、フライアッシュの鉱物組成とポゾラン反応性の関係に関するものである。そして、ポゾラン反応性に関係するガラス相量と粉末度がほぼ同等なフライアッシュでは、ガラス相中の修飾酸化物を考慮した下記(2)式のM値が、ポゾラン反応性の評価の指標になるとしている。
M=(CaO+MgO+R2O)/SiO2 ・・・(2)
The research described in Non-Patent Document 2 relates to the relationship between the mineral composition of fly ash and the pozzolanic reactivity. In fly ash, which has almost the same degree of fineness as the glass phase related to pozzolanic reactivity, the M value of the following formula (2) considering the modified oxide in the glass phase is an index for evaluating pozzolanic reactivity. It is going to be.
M = (CaO + MgO + R 2 O) / SiO 2 (2)
また、非特許文献3に記載の研究は、フライアッシュによるアルカリシリカ反応(ASR)の抑制効果に関するものである。この研究手段として、後方散乱電子回折やエネルギー分散型X線分光器等を用いた粒子解析により、フライアッシュのキャラクタリゼーションを行い、フライアッシュ粒子を5種類の粒子構成相に分類する。そして、該5種類の粒子のうち、Al2O3−SiO2からなる非晶質粒子については、該粒子の総表面積SiO2量と、ASTM C 1260「Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates (Mortar-Bar Method)」に規定する14日膨張量との間に負の相関がみられるとしている。
フライアッシュのASRの抑制効果とフライアッシュのポゾラン反応性は密接に関係すると考えられるため、前記研究は、粒子構成相で分類された特定のフライアッシュ粒子の特性は、ポゾラン反応性の指標になる可能性がある。
The research described in Non-Patent Document 3 relates to the effect of suppressing alkali silica reaction (ASR) by fly ash. As a research tool, fly ash is characterized by particle analysis using backscattered electron diffraction, an energy dispersive X-ray spectrometer, and the like, and the fly ash particles are classified into five types of particle constituent phases. Among the five types of particles, the amorphous particles made of Al 2 O 3 —SiO 2 are the total surface area SiO 2 amount of the particles and ASTM C 1260 “Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates ( It is said that there is a negative correlation with the 14-day expansion specified in “Mortar-Bar Method”.
Since the inhibitory effect of fly ash on ASR and the pozzolanic reactivity of fly ash are considered to be closely related, the above study shows that the characteristics of specific fly ash particles classified by the particle constituent phase are indicators of pozzolanic reactivity there is a possibility.
また、非特許文献4に記載の研究は、セメントが水和した際の高pH溶液へのフライアッシュ粒子の溶解挙動に関するものである。そして、材齢28日までのフライアッシュの溶解特性は、非晶質相の化学組成によって異なり、CaOの含有率の高いAl2O3−SiO2非晶質粒子が最もポゾラン反応性が高く、CaOの含有率の低いAl2O3−SiO2非晶質粒子が次に続き、CaOの含有率が中位のAl2O3−SiO2非晶質粒子が最もポゾラン反応性が低いと報告している。 The research described in Non-Patent Document 4 relates to the dissolution behavior of fly ash particles in a high pH solution when cement is hydrated. And the dissolution characteristics of fly ash up to the age of 28 days differ depending on the chemical composition of the amorphous phase, and Al 2 O 3 —SiO 2 amorphous particles having a high CaO content are the highest in pozzolanic reactivity, Al 2 O 3 —SiO 2 amorphous particles with low CaO content follow, followed by Al 2 O 3 —SiO 2 amorphous particles with medium CaO content reported the lowest pozzolanic reactivity doing.
さらに、特許文献1に記載のコンクリート用フライアッシュの活性度指数の予測方法は、フライアッシュのポゾラン反応により得られたフライアッシュ硬化体の材齢7日以内の電気抵抗値を計測し、予め求めておいた活性度指数と電気抵抗値との相関関係に基づいてフライアッシュの活性度指数を予測する方法である。しかし、前記予測方法は、試験方法が特殊であるほか、予測結果を得るまでに最長で7日間程度を要するため、実用的とは言い難い。 Furthermore, the method for predicting the activity index of concrete fly ash described in Patent Document 1 measures the electrical resistance value within 7 days of age of the cured fly ash obtained by the pozzolanic reaction of fly ash, and obtains it in advance. This is a method for predicting the activity index of fly ash based on the correlation between the activity index and the electrical resistance value. However, the prediction method is not practical because the test method is special and it takes about 7 days at the longest to obtain the prediction result.
したがって、本発明は、フライアッシュのポゾラン反応性を示す指標の一つである活性度指数を、短時間で精度よく予測できる方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of accurately predicting an activity index, which is one of indexes indicating the pozzolanic reactivity of fly ash, in a short time.
そこで、本発明者は前記の予測方法について鋭意検討した結果、フライアッシュ粒子を粒子構成相に基づいて分類して得た、(1)ムライトおよび非晶質相から成る粒子と、(2)Al2O3−SiO2系非晶質相のみから成る粒子の、2種類のフライアッシュ粒子について、全フライアッシュに占める体積割合と、アルカリ水溶液中のフライアッシュの水和反応試験前後での該粒子の幾何学的計量値に基づけば、フライアッシュの活性度指数を予測できることを見出し、本発明を完成させた。
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活性度指数予測方法等である。
Therefore, as a result of intensive studies on the prediction method, the present inventor obtained (1) particles composed of mullite and an amorphous phase, and (2) Al, obtained by classifying fly ash particles based on the particle constituent phase. About two types of fly ash particles of particles composed only of 2 O 3 —SiO 2 system amorphous phase, the volume ratio in the total fly ash and the particles before and after the hydration test of fly ash in an alkaline aqueous solution The present inventors have found that the activity index of fly ash can be predicted based on the geometrical metric values.
That is, the present invention is a fly ash activity index predicting method having the following configuration.
[1]粒子構成相が、ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子と、Al2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子とを用いて、アルカリ水溶液中のフライアッシュの水和反応試験(以後、アルカリ水和反応試験と称する。)を実施し、該アルカリ水和反応試験の前後において計測したフライアッシュ粒子の幾何学的計量値に基づき導出した予測式を用いて、フライアッシュの活性度指数の予測値を算出する、フライアッシュの活性度指数予測方法。
[2]前記フライアッシュ粒子の幾何学的計量値が、体積割合および円相当径の粒度分布である、前記[1]に記載のフライアッシュの活性度指数予測方法。
[3]前記アルカリ水和反応試験が、フライアッシュを0.5M水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、70℃〜90℃の環境で養生させる試験である、前記[1]または[2]に記載のフライアッシュの活性度指数予測方法。
[4]下記の(A)〜(G)の工程を実施して得られた、フライアッシュの活性度指数の予測式を用いて、フライアッシュの活性度指数の予測値を算出して予測する、前記[1]〜[3]のいずれかに記載のフライアッシュの活性度指数予測方法。
(A)フライアッシュ粒子の反射電子像(以下「BSE像」という。)および後方散乱電子回折パターン(以下「EBSDパターン」という。)の取得工程
(B)フライアッシュ粒子の特定工程
(C)ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程
(D)ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子を用いた、アルカリ水和反応試験の実施工程
(E)前記アルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の特定工程
(F)前記アルカリ水和反応試験の終了後の、前記特定されたムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程
(G)前記幾何学的計量値に基づき予測式を導出する予測式の導出工程
[5]セメントと、前記[1]〜[4]のいずれかに記載のフライアッシュの活性度指数予測方法を用いて予測されたフライアッシュの活性度指数に基づき選択されたセメント混合材用フライアッシュとを混合する、フライアッシュ混合セメントの製造方法。
[1] Fly ash in an alkaline aqueous solution using fly ash particles whose particle constituent phase is composed of mullite and an amorphous phase and fly ash particles composed of only an Al 2 O 3 —SiO 2 -based amorphous phase Hydration reaction test (hereinafter referred to as “alkali hydration reaction test”) was performed, and the prediction formula derived based on the geometric metric values of fly ash particles measured before and after the alkali hydration reaction test was used. A method for predicting the activity index of fly ash, which calculates a predicted value of the activity index of fly ash.
[2] The fly ash activity index prediction method according to [1], wherein the geometric metric value of the fly ash particles is a volume ratio and a particle size distribution of a circle-equivalent diameter.
[3] The alkali hydration reaction test is the test according to the above [1] or [2], wherein the fly ash is immersed in a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution and cured in an environment of 70 ° C. to 90 ° C. Fly ash activity index prediction method.
[4] Using a prediction formula for the fly ash activity index obtained by performing the following steps (A) to (G), the predicted value of the fly ash activity index is calculated and predicted. The fly ash activity index prediction method according to any one of [1] to [3].
(A) Acquisition step of reflected electron image (hereinafter referred to as “BSE image”) and backscattered electron diffraction pattern (hereinafter referred to as “EBSD pattern”) of fly ash particles (B) Specific step of fly ash particles (C) Mullite (A) Step of measuring geometrical metric values of fly ash particles consisting of only amorphous and amorphous phases, and fly ash particles consisting only of Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous phase (D) consisting of mullite and amorphous phase Step of performing alkali hydration reaction test using fly ash particles and fly ash particles comprising only an Al 2 O 3 —SiO 2 -based amorphous phase (E) Fly ash after completion of alkali hydration reaction test Particle identification step (F) After the completion of the alkali hydration reaction test, fly ash particles comprising the identified mullite and amorphous phase, And Al 2 O 3 -SiO 2 system geometric metric of the fly ash particles consisting of an amorphous phase only measuring step (G) the step of deriving the prediction formula for deriving the prediction expression based on the geometric metric [ 5 ] Cement and fly ash for cement mixture selected based on the fly ash activity index predicted using the fly ash activity index prediction method according to any one of [1] to [4] A method for producing fly ash mixed cement.
本発明のフライアッシュの活性度指数予測方法は、フライアッシュの活性度指数を、短時間で精度よく予測することができる。また、本発明のセメント混合材用またはコンクリート混和材用フライアッシュは、ポゾラン反応性が高い。さらに、本発明のフライアッシュ混合セメントの製造方法は、強度発現性に優れるフライアッシュ混合セメントを製造することができる。 The fly ash activity index predicting method of the present invention can accurately predict the fly ash activity index in a short time. The fly ash for cement admixture or concrete admixture of the present invention has high pozzolanic reactivity. Furthermore, the method for producing fly ash mixed cement of the present invention can produce a fly ash mixed cement having excellent strength development.
本発明は、前記のとおり、粒子構成相が、ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子と、Al2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子とを用いて、アルカリ水和反応試験を実施し、該アルカリ水和反応試験の前後において計測したフライアッシュ粒子の幾何学的計量値を用いて、フライアッシュの活性度指数の予測値を算出してフライアッシュの活性度指数を予測する方法である。
また、本発明は、好ましくは、(A)フライアッシュ粒子のBSE像およびEBSDパターンの取得工程、(B)フライアッシュ粒子の特定工程、(C)フライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程、(D)アルカリ水和反応試験の実施工程、(E)アルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の特定工程、(F)アルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程、および、(G)前記幾何学的計量値に基づき予測式を導出する予測式の導出工程を実施して得られた予測式を用いて、フライアッシュの活性度指数を予測する方法である。
以下、本発明について各工程毎に具体的に説明する。
As described above, the present invention uses a fly ash particle whose particle constituent phase is composed of mullite and an amorphous phase and a fly ash particle composed only of an Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous phase, The fly ash activity was calculated by calculating a predicted value of the activity index of fly ash using a geometric metric of fly ash particles measured before and after the alkali hydration test. It is a method of predicting an index.
In the present invention, preferably, (A) a BSE image and EBSD pattern acquisition process of fly ash particles, (B) a fly ash particle identification process, and (C) a geometric metric measurement process for fly ash particles. , (D) Step of performing alkali hydration test, (E) Step of specifying fly ash particles after completion of alkali hydration test, (F) Geometry of fly ash particles after completion of alkali hydration test The fly ash activity index is calculated using a prediction formula obtained by performing a measurement step of a static metric value, and (G) a prediction formula derivation step of deriving a prediction formula based on the geometric metric value. It is a method of prediction.
Hereinafter, the present invention will be specifically described for each step.
(A)フライアッシュ粒子のBSE像およびEBSDパターンの取得工程
該工程は、(A−1)アルカリ水和反応試験前のフライアッシュと樹脂とを練り混ぜて硬化させる試料の作製過程と、(A−2)走査型電子顕微鏡を用いてフライアッシュ粒子のBSE像およびEBSDパターンを取得するBSE像およびEBSDパターンの取得過程からなる。前記走査型電子顕微鏡は、好ましくは、微小プローブを作れ、高いエネルギー分解能を有する電界放出型電子銃を備えたものである。
次に、BSE像およびEBSDパターンについて説明する。
(i)BSE像
BSE像はグレイレベルの濃淡で表わされ、反射電子が発生した領域に存在する原子の原子番号の平均値を反映する。該平均値が大きい程、BSE像は明るい、すなわちグレイレベルは淡くなる。したがって、フライアッシュ粒子の間においてグレイレベルの濃淡の差が大きい程、該粒子の化学組成の違いは大きいことを示す。後記するように、BSE像はさらに二値化処理した後に、フライアッシュ粒子の特定に用いる。
(ii)EBSDパターン
EBSDパターンは、電子線をフライアッシュ粒子に入射することにより生じ、EBSDパターンが存在する領域は結晶相と判定し、また該パターンが存在しない領域は非晶質相と判定する。
(A) BSE image and EBSD pattern acquisition step of fly ash particles The step includes (A-1) a preparation process of a sample in which fly ash and a resin before alkali hydration test are mixed and cured, and (A -2) It consists of the acquisition process of the BSE image and EBSD pattern which acquires the BSE image and EBSD pattern of fly ash particle | grains using a scanning electron microscope. The scanning electron microscope preferably includes a field emission electron gun that can be used to make a microprobe and has high energy resolution.
Next, the BSE image and the EBSD pattern will be described.
(I) BSE image The BSE image is represented by gray level shading, and reflects the average value of the atomic numbers of atoms present in the region where the reflected electrons are generated. The larger the average value, the brighter the BSE image, that is, the gray level becomes lighter. Accordingly, the greater the gray level difference between fly ash particles, the greater the difference in chemical composition of the particles. As will be described later, the BSE image is further binarized and then used for specifying fly ash particles.
(Ii) EBSD pattern An EBSD pattern is generated when an electron beam is incident on fly ash particles. A region where the EBSD pattern exists is determined as a crystalline phase, and a region where the pattern does not exist is determined as an amorphous phase. .
(B)フライアッシュ粒子の特定工程
該工程は、前記BSE像において、フライアッシュ粒子を樹脂から分離して抽出するために、BSE像のグレイレベルに基づきBSE像を二値化して、フライアッシュ粒子を抽出して特定(識別)する工程である。具体的には、該工程は、前記BSE像のグレイレベルに基づきヒストグラムを作成し、該ヒストグラムからフライアッシュ粒子を抽出するための閾値を決定した後、該閾値を用いてBSE像を二値化処理してフライアッシュ粒子を特定する。例えば、BSEの測定条件が、照射電流300pA、加速電圧15keVである場合、閾値としてグレイレベル値が100以上の領域をフライアッシュ粒子として特定することができる。
(B) Fly ash particle identification step In this BSE image, the BSE image is binarized based on the gray level of the BSE image in order to separate the fly ash particles from the resin and extract the fly ash particles. Is a step of extracting (identifying) and identifying. Specifically, the step creates a histogram based on the gray level of the BSE image, determines a threshold value for extracting fly ash particles from the histogram, and binarizes the BSE image using the threshold value. Process to identify fly ash particles. For example, when the BSE measurement conditions are an irradiation current of 300 pA and an acceleration voltage of 15 keV, a region having a gray level value of 100 or more as a threshold can be specified as fly ash particles.
(C)フライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程
該工程は、ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子の幾何学的計量値を計測する工程である。
そして、ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子を特定するための過程は、以下の(C−1)〜(C−4)の過程からなる。
(C) Step of measuring geometric metric value of fly ash particles The step includes fly ash particles composed of mullite and an amorphous phase, and fly ash particles composed only of an Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous phase. It is the process of measuring the geometrical metric value of.
The fly ash particles consisting of mullite and amorphous phase, and Al 2 O 3 -SiO 2 -based process to identify the fly ash particles consisting of an amorphous phase alone, the following (C-1) ~ ( C-4).
(C−1)フライアッシュ粒子中の粒子構成相の結晶相と非晶質相の判定過程
該過程は、前記取得したEBSDパターンに基づき、前記特定したフライアッシュ粒子中の粒子構成相が、結晶相か非晶質相かを判定し、結晶相と判定したものは、さらにEBSDパターンに基づき結晶相の同定(粒子構成相の特定)を行う過程である。
(C-1) Determination process of crystal phase and amorphous phase of particle constituent phase in fly ash particle This process is based on the acquired EBSD pattern, and the particle constituent phase in the identified fly ash particle is a crystal Whether the phase is an amorphous phase or not is determined, and what is determined as a crystalline phase is a process of further identifying a crystalline phase (specifying a particle constituent phase) based on an EBSD pattern.
(C−2)フライアッシュ粒子を粒子構成相に分類するための化学組成閾値の決定過程
該過程は、フライアッシュ粒子を5種類の粒子構成相に分類するために用いるフライアッシュ粒子の化学組成を測定する過程である。該5種類の粒子構成相は、へマタイト(Hematite、Fe2O3)またはマグネタイト(Magnetite、Fe3O4)と非晶質相が併存する相、α−石英(Low−Quartz、SiO2)を主相とする相、ムライト(Mullite、2SiO2・3Al2O3)と非晶質相から成る相、Al2O3−SiO2系非晶質相のみから成る相、およびAl2O3−SiO2−CaO系非晶質相のみから成る相である。
結晶相は前項(C−1)の同定結果に基づき、また非晶質相はエネルギー分散X線分光法(以下「EDS」という。)による化学組成の分析値に基づき分類を行い、この分類毎に数十個の代表粒子についてEDSを用いて化学組成を測定し、各フライアッシュ粒子を化学組成のみで前記粒子構成相に分類するために用いる化学組成閾値を決定する。
(C-2) Chemical composition threshold value determination process for classifying fly ash particles into particle constituent phases The process involves determining the chemical composition of fly ash particles used to classify fly ash particles into five types of particle constituent phases. It is a process of measuring. The five types of particle constituent phases are hematite (Fe 2 O 3 ) or magnetite (Magnetite, Fe 3 O 4 ) and an amorphous phase, α-quartz (Low-Quartz, SiO 2 ). a phase as a main phase, mullite (mullite, 2SiO 2 · 3Al 2 O 3) and phase of an amorphous phase, Al 2 O 3 -SiO 2 based amorphous phase alone of phase, and Al 2 O 3 It is a phase composed only of a —SiO 2 —CaO-based amorphous phase.
The crystalline phase is classified based on the identification result of the previous item (C-1), and the amorphous phase is classified based on the analytical value of the chemical composition by energy dispersive X-ray spectroscopy (hereinafter referred to as “EDS”). The chemical composition of several tens of representative particles is measured using EDS, and the chemical composition threshold value used for classifying each fly ash particle into the particle constituent phase based only on the chemical composition is determined.
(C−3)フライアッシュ粒子の分類過程
該過程は、前記決定した化学組成閾値に基づき、EDSを用いて化学組成を測定した全てのフライアッシュ粒子を、前記粒子構成相毎に分類する過程である。分類に用いるフライアッシュ粒子数(母数)は、好ましくはフライアッシュ1試料について5000個以上である。
(C-3) Classification process of fly ash particles This process is a process of classifying all fly ash particles whose chemical composition is measured using EDS based on the determined chemical composition threshold value for each particle constituent phase. is there. The number of fly ash particles (parameter) used for classification is preferably 5000 or more per fly ash sample.
(C−4)フライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測過程
(C−3)過程で分類された粒子構成相の内、ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子を特定し、該粒子の幾何学的計量値を計測する。
フライアッシュ粒子の幾何学的計量値は、例えば、体積割合、および円相当径の粒度分布(50%粒子径(D50)等)が挙げられる。前記体積割合および円相当径の粒度分布は、市販の粒子解析ソフトを用いて計測することができる。
(C-4) Measuring process of geometric measurement value of fly ash particles
(C-3) Among the particle constituent phases classified in the process, fly ash particles composed of mullite and an amorphous phase, and fly ash particles composed only of an Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous phase are identified. Measure the geometrical metric of the particles.
Examples of the geometric metric value of the fly ash particles include a volume ratio and a particle size distribution of a circle-equivalent diameter (50% particle size (D50) and the like). The particle size distribution of the volume ratio and the equivalent circle diameter can be measured using commercially available particle analysis software.
(D)アルカリ水和反応試験の実施工程
該工程は、例えば、下記(1)〜(5)の手順で行うことができる。
(1)フライアッシュ20gと0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液(pH13.7)100gをポリプロピレン製のふた付き容器に入れ、攪拌器を用いて室温で1時間攪拌する。
(2)前記の容器を恒温槽内に移して、80±5℃で3日間、前記アルカリ水溶液中で水和反応させる。
(3)前記反応の終了後、反応液を室温まで冷却して吸引ろ過を行い、フライアッシュを分離する。
(4)分離したフライアッシュをアセトンで洗浄した後に、さらにアセトンに浸漬して、水和反応を完全に停止させる。
(5)吸引ろ過してフライアッシュとアセトンを分離した後、フライアッシュを室温で12時間乾燥させる。
(D) Implementation Step of Alkaline Hydration Reaction Test This step can be performed, for example, according to the following procedures (1) to (5).
(1) 20 g of fly ash and 100 g of a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution (pH 13.7) are placed in a polypropylene lidded container and stirred at room temperature for 1 hour using a stirrer.
(2) The container is transferred into a thermostat and hydrated in the alkaline aqueous solution at 80 ± 5 ° C. for 3 days.
(3) After completion of the reaction, the reaction solution is cooled to room temperature and suction filtered to separate fly ash.
(4) The separated fly ash is washed with acetone and then immersed in acetone to completely stop the hydration reaction.
(5) After suction filtration to separate fly ash and acetone, the fly ash is dried at room temperature for 12 hours.
前記(D)工程の次の工程である、(E)アルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の特定工程、および(F)アルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程の各工程は、
(i)対象がアルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子であること、
(ii)幾何学的計量値の画像解析は、円相当径の粒度分布のみを実施すること、および、
(iii)アルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の縁側は、水和反応により化学組成が変わるため、粒子の中央部の化学組成を用いて粒子構成相を同定すること
の3項目以外は、それぞれ、前記(B)工程、(C−3)および(C−4)過程と同様に実施する。
(E) Step of specifying fly ash particles after completion of alkali hydration test, (F) Geometry of fly ash particles after completion of alkali hydration test Each process of the measurement process
(i) The subject is fly ash particles after completion of the alkali hydration test,
(ii) The image analysis of the geometric metric value is performed only for the particle size distribution of the equivalent circle diameter, and
(iii) Since the chemical composition of the fly ash particles after the alkali hydration test is changed due to the hydration reaction, other than the three items for identifying the particle constituent phase using the chemical composition at the center of the particles Are carried out in the same manner as in the steps (B), (C-3) and (C-4), respectively.
そして、幾何学的計量値として、体積割合、および円相当径の粒度分布を用いる場合、前記粒子構成相別に、例えば、粒度分布を示す指標であるD50を求め、さらに、該D50を下記(3)式に代入してC値を求める。
C=1−((アルカリ水和反応試験前のD50)/(アルカリ水和反応試験後のD50))3 ・・・(3)
なお、計測に用いるフライアッシュの粒子数は、好ましくは1000個以上、より好ましくは2000個以上、さらに好ましくは5000個以上である。
When the volume ratio and the equivalent circle diameter particle size distribution are used as the geometric measurement value, for example, D50, which is an index indicating the particle size distribution, is obtained for each of the particle constituent phases. Substituting into the formula, C value is obtained.
C = 1 − ((D50 before alkali hydration test) / (D50 after alkali hydration test)) 3 (3)
The number of fly ash particles used for measurement is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, and still more preferably 5000 or more.
(G)前記幾何学的計量値に基づき予測式を導出する予測式の導出工程
該工程は、例えば、目的変数としてフライアッシュの活性度指数の実測値を用い、説明変数として、ムライトと非晶質相から成るフライアッシュ粒子の体積割合およびC値と、Al2O3−SiO2系非晶質相から成るフライアッシュ粒子の体積割合およびC値とを用いて重回帰分析を行い、フライアッシュの活性度指数の予測式を得る。
(G) Step of deriving a prediction formula for deriving a prediction formula based on the geometric metric value This step uses, for example, an actual measurement value of fly ash activity index as an objective variable, and mullite and amorphous as explanatory variables Using the volume ratio and C value of fly ash particles composed of a solid phase and the volume ratio and C value of fly ash particles composed of an Al 2 O 3 —SiO 2 system amorphous phase, multiple regression analysis was performed, and fly ash was analyzed. To obtain a formula for predicting the activity index.
また、本発明のセメント混合材用またはコンクリート混和材用フライアッシュは、本発明のフライアッシュの活性度指数予測方法を用いて予測された活性度指数に基づき選択されるフライアッシュである。前記選択基準として用いる活性度指数の基準値は、JIS A 6201に規定された活性度指数を用いることができる。例えば、フライアッシュII種の規定を前記選択基準として採用する場合、活性度指数の基準値は、材齢28日で80%以上、材齢91日で90%以上である。
また、本発明のフライアッシュ混合セメントの製造方法は、セメントと、本発明のセメント混合材用フライアッシュとを混合して、フライアッシュ混合セメントを製造する方法である。混合するセメントは、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なる群から選ばれる1種以上が挙げられる。また、混合装置は、ボールミル、ヘンシェルミキサ、またはナウターミキサ等が挙げられる。
The fly ash for cement admixture or concrete admixture of the present invention is a fly ash selected based on the activity index predicted using the fly ash activity index prediction method of the present invention. As the reference value of the activity index used as the selection criterion, the activity index defined in JIS A 6201 can be used. For example, when the rule of fly ash type II is adopted as the selection criterion, the standard value of the activity index is 80% or more at the age of 28 days and 90% or more at the age of 91 days.
Moreover, the manufacturing method of the fly ash mixed cement of the present invention is a method of manufacturing a fly ash mixed cement by mixing the cement and the fly ash for a cement mixed material of the present invention. The cement to be mixed is not particularly limited, and may be one or more selected from the group consisting of ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderately hot Portland cement, low heat Portland cement, blast furnace cement, silica cement, and ecocement. Examples of the mixing device include a ball mill, a Henschel mixer, and a Nauter mixer.
以下、本発明の実施例を、前記(A)〜(G)工程に分けて説明するが、本発明は該実施例に限定されない。
1.使用したフライアッシュ
以下の4種類(2つの発電所の3ラインから採取した。)のフライアッシュ(a〜d)を使用した。なお、表1に前記フライアッシュ(FA)の化学組成と塩基度を、表2に前記フライアッシュの粉末度(ブレーン比表面積)等を示す。
Hereinafter, although the Example of this invention is divided and demonstrated to the said (A)-(G) process, this invention is not limited to this Example.
1. Fly ash used The following four types of fly ash (taken from three lines of two power plants) were used. Table 1 shows the chemical composition and basicity of the fly ash (FA), and Table 2 shows the fineness (brane specific surface area) of the fly ash.
[実施例1]
(A)工程
該工程は、(A−1)アルカリ水和反応試験前の試料の作製過程、および(A−2)BSE像およびEBSDパターンの取得過程を含む。
(A−1)過程
非特許文献3に記載の方法に準じて試料を作製した。具体的には、フライアッシュと低粘性エポキシ樹脂を質量比で1:1の割合で練り混ぜ、樹脂の硬化後に5×5×2mm程度の大きさに切断した。この切断片をクロスセクションポリッシャー(日本電子社製、SM-09020、アルゴンイオンビーム)を用いて、加速電圧6keV、研磨時間10時間の条件で研磨し、最後にカーボンを約5nmの厚さで蒸着した。
[Example 1]
(A) Process This process includes (A-1) a sample preparation process before the alkali hydration reaction test, and (A-2) a BSE image and EBSD pattern acquisition process.
(A-1) Process A sample was prepared according to the method described in Non-Patent Document 3. Specifically, fly ash and low-viscosity epoxy resin were kneaded at a mass ratio of 1: 1 and cut into a size of about 5 × 5 × 2 mm after the resin was cured. This cut piece was polished using a cross section polisher (manufactured by JEOL Ltd., SM-09020, argon ion beam) under the conditions of an acceleration voltage of 6 keV and a polishing time of 10 hours, and finally carbon was deposited in a thickness of about 5 nm. did.
(A−2)過程
前記作製した試料と、BSE検出器およびEBSD検出器を備えた走査型電子顕微鏡を用いて、フライアッシュ粒子のBSE像とEBSDパターンを取得した。
なお、使用した装置と分析条件は以下のとおりである。
[走査型電子顕微鏡]
型番:JSM−7001F(電界放出型)、日本電子社製
[BSE検出器]
型番:SM−54060RBEI、日本電子社製
ただし、BSEの測定条件は、加速電圧15keV、照射電流300pA、倍率1000倍であった。
[EBSD検出器]
型番:HKL Channe15、オックスフォードインストゥルメンツ社製
ただし、EBSDの測定条件は、加速電圧3keVで、倍率は観察対象に応じて選択した。
(A-2) Process A BSE image and an EBSD pattern of fly ash particles were obtained using the prepared sample and a scanning electron microscope equipped with a BSE detector and an EBSD detector.
The equipment used and the analysis conditions are as follows.
[Scanning electron microscope]
Model number: JSM-7001F (field emission type), manufactured by JEOL Ltd.
[BSE detector]
Model number: SM-54060RBEI, manufactured by JEOL Ltd. However, the measurement conditions of BSE were an acceleration voltage of 15 keV, an irradiation current of 300 pA, and a magnification of 1000 times.
[EBSD detector]
Model number: HKL Channel 15, manufactured by Oxford Instruments Inc. However, the measurement condition of EBSD was an acceleration voltage of 3 keV, and the magnification was selected according to the observation object.
(B)工程
該工程は、フライアッシュ粒子を抽出するために設けた閾値に基づき、BSE像を二値化して、該二値化した像に基づきBSE像中のフライアッシュ粒子を特定する工程である。具体的には、前記BSE像の測定条件において、グレイレベル値が100以上の粒子像をフライアッシュ粒子として特定した。
Step (B) This step is a step of binarizing the BSE image based on the threshold value provided for extracting the fly ash particles and identifying the fly ash particles in the BSE image based on the binarized image. is there. Specifically, a particle image having a gray level value of 100 or more was specified as fly ash particles under the measurement conditions of the BSE image.
(C)工程
該工程は、(C−1)フライアッシュ粒子中の粒子構成相の結晶相と非晶質相の判定過程、(C−2)フライアッシュ粒子を粒子構成相に分類するための化学組成閾値の決定過程、(C−3)フライアッシュ粒子の分類過程、および(C−4)フライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測過程を含む。
(C) Step The step includes (C-1) a determination process of the crystal phase and the amorphous phase of the particle constituent phase in the fly ash particles, and (C-2) for classifying the fly ash particles into the particle constituent phases. It includes a process of determining a chemical composition threshold, (C-3) a classification process of fly ash particles, and (C-4) a process of measuring geometric metrics of fly ash particles.
(C−1)過程
前記取得したEBSDパターンに基づき、前記特定したフライアッシュ粒子中の粒子構成相が、結晶相か非晶質相かを判定し、結晶相と判定したものは、さらにEBSDパターンに基づき結晶相の同定(粒子構成相の特定)を行った。
(C-1) Process Based on the acquired EBSD pattern, it is determined whether the particle constituent phase in the identified fly ash particle is a crystalline phase or an amorphous phase. Based on the above, identification of the crystal phase (specification of the particle constituent phase) was performed.
(C−2)過程
フライアッシュ粒子を前記5種類の粒子構成相に化学組成値を用いて分類するための化学組成値の閾値を求めるため、結晶相は前記(C−1)過程における同定結果に基づいて、また、非晶質相はEDSによる化学組成値に基づいて分類を行った。
こうして得られた結果に基づいて、各粒子構成相に分類されたフライアッシュ粒子の化学組成値を、当該分類毎に20個の粒子についてEDSを用いて測定した。なお、粒子数が20個に満たない粒子構成相は、その全数を測定した。
そして、得られた化学組成値を基に、粒子構成相の化学組成閾値をフライアッシュa〜d毎に決定した。該決定した化学組成閾値を表3に示す。なお、使用した装置と分析条件は以下のとおりである。
[EDS検出器]
型番:INCA energy、オックスフォードィンストゥルメンツ社製
ただし、EDSの測定条件は、加速電圧15keV、照射電流300pA、ワーキングディスタンス10mm、分析時間100sec/測定点であった。
(C-2) Process In order to determine the threshold value of the chemical composition value for classifying fly ash particles into the five kinds of particle constituent phases using the chemical composition value, the crystal phase is the identification result in the process (C-1). In addition, the amorphous phase was classified based on the chemical composition value by EDS.
Based on the results thus obtained, the chemical composition values of the fly ash particles classified into each particle constituent phase were measured using EDS for 20 particles for each classification. In addition, the total number of the particle | grain constituent phase whose particle number is less than 20 was measured.
And based on the obtained chemical composition value, the chemical composition threshold value of the particle | grain constituent phase was determined for every fly ash ad. The determined chemical composition threshold is shown in Table 3. The equipment used and the analysis conditions are as follows.
[EDS detector]
Model number: INCA energy, manufactured by Oxford Instruments Inc. However, the measurement conditions of EDS were an acceleration voltage of 15 keV, an irradiation current of 300 pA, a working distance of 10 mm, and an analysis time of 100 sec / measurement point.
(C−3)過程
表3に記載の粒子構成相の化学組成閾値に基づき、フライアッシュa〜d毎に、それぞれ5000個のフライアッシュ粒子について粒子構成相の分類を行なった。
(C-3) Process Based on the chemical composition threshold of the particle constituent phase described in Table 3, the particle constituent phase was classified for each of 5000 fly ash particles for each fly ash ad.
(C−4)過程
前記分類された粒子構成相の内、ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子について、幾何学的計量値として体積割合(面積割合と同値)および円相当径の粒度分布(50%粒子径:D50)を、下記の市販の粒子解析ソフトを用いて計測した。
[粒子解析ソフト]
品番:INCA Feature、オックスフォードィンストゥルメンツ社製
(C-4) Process Among the classified particle constituent phases, fly ash particles composed of mullite and an amorphous phase, and fly ash particles composed only of an Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous phase The volume ratio (equivalent to the area ratio) and the particle size distribution of equivalent circle diameter (50% particle size: D50) were measured using the following commercially available particle analysis software.
[Particle analysis software]
Part number: INCA Feature, manufactured by Oxford Instruments
さらに、前記D50を前記(3)式に代入してC値を求めた。体積割合は表4に、D50とC値は表5に示す。ただし、表4および表5には、参考として、5種類の粒子構成相からなる粒子の当該データも併記した。
なお、計測に用いたフライアッシュ粒子数は、フライアッシュa〜dの各試料あたり5000個であった。
Furthermore, the C value was obtained by substituting the D50 into the equation (3). Table 4 shows the volume ratio, and Table 5 shows the D50 and C values. However, in Tables 4 and 5, the data of particles composed of five types of particle constituent phases are also shown for reference.
The number of fly ash particles used for measurement was 5000 for each sample of fly ash ad.
(D)工程
該工程を以下の手順で実施した。
(1)フライアッシュ20gと0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液100gをポリプロピレン製のふた付き容器に入れ、攪拌器を用いて室温で1時間攪拌した。
(2)前記容器を恒温槽内に移して、80±5℃で3日間(72時間)水和反応させた。
(3)前記の水和反応終了後、反応液を室温まで冷却して吸引ろ過を行い、フライアッシュを分離した。
(4)分離したフライアッシュをアセトンで洗浄した後に、さらにアセトンに浸漬して、水和反応を完全に停止させた。
(5)吸引ろ過してフライアッシュを分離した後、該フライアッシュを室温で12時間乾燥させた。
(D) Process The process was implemented in the following procedures.
(1) 20 g of fly ash and 100 g of a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution were placed in a polypropylene lidded container and stirred at room temperature for 1 hour using a stirrer.
(2) The container was moved into a thermostatic bath and hydrated at 80 ± 5 ° C. for 3 days (72 hours).
(3) After completion of the hydration reaction, the reaction solution was cooled to room temperature and subjected to suction filtration to separate fly ash.
(4) After the separated fly ash was washed with acetone, it was further immersed in acetone to completely stop the hydration reaction.
(5) After separating the fly ash by suction filtration, the fly ash was dried at room temperature for 12 hours.
次の工程である、(E)〜(F)工程は、
(i)対象がアルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子であること、
(ii)幾何学的計量値の画像解析は円相当径の粒度分布のみを実施したこと、および、
(iii)アルカリ水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の中央部の化学組成を用いて粒子構成相を同定したこと
以外は、それぞれ、前記の(B)工程、(C−3)および(C−4)過程と同様に実施した。得られたアルカリ水和反応試験後のフライアッシュ粒子のD50を表5に示す。
The next steps, (E) to (F),
(i) The subject is fly ash particles after completion of the alkali hydration test,
(ii) The image analysis of the geometric metric value was performed only for the particle size distribution of the equivalent circle diameter, and
(iii) Step (B), (C-3) and (C) described above, respectively, except that the particle constituent phase was identified using the chemical composition at the center of the fly ash particles after completion of the alkali hydration test. C-4) It implemented similarly to the process. Table 5 shows D50 of the obtained fly ash particles after the alkali hydration test.
表5に示すように、フライアッシュ粒子の粒子構成相は、アルカリ水和反応試験の前後を問わず、非特許文献2と同様に、i)ヘマタイト(Fe2O3)またはマグネタイト(Fe3O4)と非晶質が混在する相、ii)α-石英(SiO2)が主相の相、iii)ムライト(2SiO2・3Al2O3)と非晶質が混在する相、iv)Al2O3−SiO2系非晶質のみからなる相、v)Al2O3−SiO2−CaO系非晶質のみからなる相、の5種類に分類できた。 As shown in Table 5, the particle constituent phases of the fly ash particles are i) hematite (Fe 2 O 3 ) or magnetite (Fe 3 O), as in Non-Patent Document 2, regardless of the alkali hydration test. 4) a phase amorphous coexist, ii) alpha-quartz (phase SiO 2) is the main phase, iii) mullite (2SiO 2 · 3Al 2 O 3 ) and phase amorphous coexist, iv) Al The phase could be classified into five types: a phase composed solely of 2 O 3 —SiO 2 -based amorphous material, and v) a phase composed solely of Al 2 O 3 —SiO 2 —CaO-based amorphous material.
(G)工程
目的変数として表2中の材齢28日および材齢91日のフライアッシュの活性度指数を用い、説明変数としてムライトと非晶質相から成るフライアッシュ粒子の体積割合(表4の値)およびC値(表5の値)、ならびにAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子の体積割合(表4の値)およびC値(表5の値)を用いて重回帰分析を行い、下記(4)式および(5)式を導出した。ただし、決定係数(R2)は、(4)式が0.985、(5)式が0.972であった。また、該予測式を用いて算出した活性度指数の予測値と、活性度指数の実測値との相関を図1に示す。
材齢28日の活性度指数=0.091×(ムライトと非晶質相から成るフライアッシュ粒子の体積割合×C値)+0.108×(Al2O3−SiO2系非晶質相から成るフライアッシュ粒子の体積割合×C値)+76.163 ・・・(4)
材齢91日の活性度指数=0.187×(ムライトと非晶質相から成るフライアッシュ粒子の体積割合×C値)+0.210×(Al2O3−SiO2系非晶質相から成る粒子から成るフライアッシュ粒子の体積割合×C値)+83.832 ・・・(5)
(G) Process Using the activity index of fly ash 28 days and 91 days of age in Table 2 as the objective variable, the volume ratio of fly ash particles composed of mullite and an amorphous phase as the explanatory variable (Table 4) Values) and C values (values in Table 5), and volume fractions of fly ash particles consisting only of the Al 2 O 3 —SiO 2 system amorphous phase (values in Table 4) and C values (values in Table 5) Multiple regression analysis was performed using the following formulas (4) and (5). However, the coefficient of determination (R 2 ) was 0.985 in equation (4) and 0.972 in equation (5). Further, FIG. 1 shows the correlation between the predicted value of the activity index calculated using the prediction formula and the actual measured value of the activity index.
Activity index at 28 days of age = 0.091 × (volume ratio of fly ash particles composed of mullite and amorphous phase × C value) + 0.108 × (Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous phase (Volume ratio of fly ash particles × C value) +76.163 (4)
Activity index at 91 days of age = 0.187 × (volume ratio of fly ash particles composed of mullite and amorphous phase × C value) + 0.210 × (Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous phase (Volume ratio of fly ash particles composed of particles x C value) +83.832 (5)
[比較例1]
比較のため、非特許文献1に記載のAPI法を用いて、以下の手順でフライアッシュa〜dのポゾラン反応性を評価した。
(1)評価用試料として、フライアッシュ1.5g、普通ポルトランドセメント1.5g、および純水50mLを、また基準用試料として、普通ポルトランドセメント1.5g、および純水50mLを、それぞれ、ポリプロピレン製のふた付き容器に入れ、攪拌器を用いて室温で1時間攪拌した。なお、普通ポルトランドセメントは太平洋セメント社製である。
(2)次に、上記の容器を恒温槽内に移して、80℃で18時間反応させた。
(3)前記時間が経過した後、反応液を室温まで冷却して、孔径0.2μmのポリエチレン製メンブレンフィルターでろ過してろ液を採取した。
(4)さらに、前記ろ液中のCa2+イオンを、ICP発光分析装置を用いて定量した。
(5)前記(1)式を用いてAPI値を算出した。
該算出したAPI値を表6に示す。また、前記API値と活性度指数の実測値との相関を図2に示す。
[Comparative Example 1]
For comparison, the pozzolanic reactivity of fly ash a to d was evaluated by the following procedure using the API method described in Non-Patent Document 1.
(1) As a sample for evaluation, 1.5 g of fly ash, 1.5 g of ordinary Portland cement and 50 mL of pure water, and 1.5 g of ordinary Portland cement and 50 mL of pure water as reference samples, respectively, are made of polypropylene. And stirred for 1 hour at room temperature using a stirrer. Ordinary Portland cement is made by Taiheiyo Cement.
(2) Next, the above-mentioned container was transferred into a thermostat and reacted at 80 ° C. for 18 hours.
(3) After the lapse of the time, the reaction solution was cooled to room temperature and filtered through a polyethylene membrane filter having a pore size of 0.2 μm, and the filtrate was collected.
(4) Further, Ca 2+ ions in the filtrate were quantified using an ICP emission spectrometer.
(5) The API value was calculated using the formula (1).
The calculated API values are shown in Table 6. FIG. 2 shows the correlation between the API value and the actually measured activity index value.
比較例1の決定係数は、図2に示すとおり、材齢28日が0.162、材齢91日が0.192であるのに対し、実施例1の決定係数は、前記のとおり、材齢28日が0.985、材齢91日が0.972と格段に高い。したがって、本発明のフライアッシュの活性度指数予測方法は、フライアッシュの活性度指数を、短時間で精度よく予測することができる。 As shown in FIG. 2, the determination coefficient of Comparative Example 1 is 0.162 for material age 28 days and 0.192 for material age 91 days, whereas the determination coefficient of Example 1 is as described above. Age 28 days is 0.985 and material age 91 days is 0.972. Therefore, the fly ash activity index predicting method of the present invention can accurately predict the fly ash activity index in a short time.
Claims (5)
(A)フライアッシュ粒子の反射電子像および後方散乱電子回折パターンの取得工程
(B)フライアッシュ粒子の特定工程
(C)ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程
(D)ムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子を用いた、アルカリ水溶液中のフライアッシュの水和反応試験の実施工程
(E)前記水和反応試験の終了後のフライアッシュ粒子の特定工程
(F)前記水和反応試験の終了後の、前記特定されたムライトおよび非晶質相から成るフライアッシュ粒子、およびAl2O3−SiO2系非晶質相のみから成るフライアッシュ粒子の幾何学的計量値の計測工程
(G)前記幾何学的計量値に基づき予測式を導出する予測式の導出工程 The predicted value of the activity index of fly ash obtained using the prediction formula of the activity index of fly ash obtained through the following steps (A) to (G) is calculated and predicted. 4. The fly ash activity index prediction method according to any one of 3 above.
(A) Acquisition step of reflected electron image and backscattered electron diffraction pattern of fly ash particle (B) Specification step of fly ash particle (C) Fly ash particle composed of mullite and amorphous phase, and Al 2 O 3 —SiO 2 Step of measuring geometric metric value of fly ash particles consisting of only two amorphous phases (D) Fly ash particles consisting of mullite and amorphous phases, and only Al 2 O 3 —SiO 2 amorphous phase Step (E) for performing hydration test of fly ash in alkaline aqueous solution using fly ash particles comprising: (E) Step for specifying fly ash particles after completion of hydration test (F) after completion, the identified mullite and fly ash particles of amorphous phase, and Al 2 O 3 hula consisting -SiO 2 based amorphous phase only Prediction equation of deriving step of deriving a predictive equation based on the measuring step (G) the geometric metric geometric metric of ash particles
The cement is mixed with fly ash for a cement mixture selected based on the fly ash activity index predicted using the fly ash activity index prediction method according to any one of claims 1 to 4. A method for producing fly ash mixed cement.
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