Hardening Mechanism of Geopolymer Concrete by Binderless Formulation

无粘结剂配方地聚合物混凝土的硬化机理

• 批准号: 22K12477
• 负责人: 小泉 公志郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12477/
• 关键词: ジオポリマー; ケイ酸構造; NMR; TMS誘導体化; フライアッシュ; シリカフューム; 火山灰; 産業副産物; 有用再資源化; 低炭素

本研究の遂行にあたり，初年度にあたる本年は主材料であるフライアッシュおよびシリカフューム等「ポゾラン材料」の強塩基性刺激による化学反応（ポゾラン反応）活性の傾向を従来よりも正確に求める手法に着目した。セメントや高炉水砕スラグ等の水硬性材料を構成成分として利用せずに硬化体（バインダーレス型の硬化体）を得ることになるため，硬化体の強度と原材料ポゾラン活性の相関を明確に抑える必要があり，この測定にはトリメチルシリル誘導体化法（TMS法）が有効であった。TMS法では，ポゾラン反応を受けて原料から遊離・生成するケイ酸アニオン（シロキサンオリゴマー）の鎖長分布と，各シロキサンオリゴマーの検出量の合計値から，大凡の生成量を知ることができることは分かっていたものの，反応率がまちまちであるポゾラン材料からのシロキサンオリゴマー生成量の微妙は比較を行うことは困難であった。本年度の検討ではシロキサンオリゴマーのガスクロマトグラフによる分析の際に適切な「内部標準物質」を添加することで，各シロキサンオリゴマーの検出量を相対的に補正できるようにすることを目的とした。その結果，TMS誘導体化の処理過程で一定量の「テトラデカン」を内部標準物質として用いることで，各シロキサンオリゴマーの検出（定性）に影響することなく検出量の相対補正（半定量化）が可能となった。また一方で，強塩基性刺激により「結合（バインダー）材」として作用させるシリカフュームに替えて，同じポゾラン材料であり，かつ同程度の粒子径を有する「火山灰微粉末」の利用を想定した検討も進めた。火山灰微粉末もシリカフュームとほぼ同様の反応性を示すと予想したが，セメントペーストに置換した成分で比較を行ったところ，配合率と強度特性がシリカフュームと異なることが判明し，現在のところ，その粒子形状等が影響している可能性がある点を把握した。

在开展这项研究时，今年是第一年，我们重点研究了一种方法，可以更准确地确定由于粉煤灰和硅灰等“火山灰材料”的强碱性刺激而导致化学反应（火山灰反应）活性倾向的方法，这是主要材料。由于在不使用水泥或粒化高炉矿渣等水硬性材料作为成分的情况下获得硬化产物(无粘结剂型硬化产物)，因此硬化产物的强度与原材料的火山灰活性之间的相关性被明显抑制。三甲基甲硅烷基衍生法（TMS法）对于该测量是有效的。已知在TMS法中，可以根据通过火山灰反应从原料中释放并生成的硅酸根阴离子(硅氧烷低聚物)的链长分布和检测到的硅酸根阴离子(硅氧烷低聚物)的链长分布和检测到的硅酸根阴离子(硅氧烷低聚物)的总和来确定生成量的大致量。然而，很难比较由具有不同反应速率的火山灰材料生产的硅氧烷低聚物的量。今年的研究旨在通过在使用气相色谱法分析硅氧烷低聚物时添加适当的“内标”，从而能够相对校正每种硅氧烷低聚物的检测量。因此，通过在TMS衍生化过程中使用一定量的“十四烷”作为内标物质，可以在不影响各硅氧烷的检测（定性）的情况下对检测量进行相对校正（半定量）变成了低聚物。另一方面，也正在研究使用“细火山灰粉”来代替在强碱刺激下充当“粘合剂材料”的硅粉，它是相同的火山灰材料，并且具有我继续进行类似的颗粒大小。预计火山灰细粉将表现出与硅粉几乎相同的反应性，但当将其组分与水泥浆体进行比较时，发现其掺混比和强度性能与硅粉不同，并且确定了颗粒形状。等，可能会产生影响。