保 式6 論 文 目 録 甲 報 告 番 号
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第 工 修39
氏 名 平 島 康 学位論文題目 産 業 廃 棄 物 を 用 い た ケ イ 酸 カ ル シ ウ ム 水 和 物 の 合 成 と そ の 利 用 に 関 す る 研 究 論 文 の 目 次 第 l章 序 論 第2
章 ケ イ 石 廃 泥 , 消 石 灰 を 原 料 と し た ケ イ 酸 カ ル シ ウ ム 硬 化 体 の 合 成 第3章 アノレカリ添加による反応促進効果 第4章 コ ロ イ ダ ル シ リ カ 添 加 に よ る 軽 量 化 第 5章 石炭灰を原料としたケイ酸カノレシウム硬化体の性質 第 6章 フライアッシュを用いたケイ酸カノレシウム硬化体の用途開発 第 7章 総 括 参 考 論 文 主 論 文 1. ケイ石,石灰の粗原料を利用したケイ酸カノレシウム水和物の水熱合成と諸性質 ( 平 島 康 , 郡 寿 也 , 鈴 江 俊 二 , 中 林 一 朗 材 料3
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2. ケイ石廃泥,消石灰を原料としたケイ酸カノレシウム硬化体の水熱合成およびその性質 (アノレカリの影響) (平島 康 , 北 山 博 樹 , 坂 東 明 , 白 岩 信 也 , 芦 田 利 文 , 中 林 一 朗 材 料3
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3.ケイ石廃泥,消石灰を原料にしたケイ酸カルシウム硬化体のコロイダノレシリカ添加による 軽 量 化 ( 芦 田 利 文 , 森 賀 俊 広 , 平 島 康 , 中 林 一 朗 材 料4
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4.石 炭 灰 の 前 処 理 が 水 熱 処 理 ケ イ 酸 カ ル シ ウ ム 硬 化 体 の 強 度 に 及 ぼ す 影 響 ( 芦 田 利 文 , 中 林 一 朗 , 岡 本 照 彦 , 平 島 康 材 料4
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高JI論 文 1 .引抜き試験によるアノレミナ ・ジノレコニア複合セラミック工具のN i基 合 金 の 恒 温 加 工 に 対 す る 適 合 性 の 検 討 ( 佐 藤 悌 介 , 多 国 吉 宏 , 平 島 康 , 別 枝 達 夫 日本塑性加工学会誌3
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3.室化チタンコーティングによるジノレコニアの低温劣化の防止(平島 康 , 郡 寿 也 , 津 村 忠 徳 島 県 立 工 業 技 術 セ ン タ ー 研 究 報 告2(
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4. 金 属 と セ ラ ミ ッ ク ス の 接 合 に お け る 表 面 改 質 効 果 - 有 機 接 着 剤 に よ る 金 属 と セ ラ ミ ッ ク ス の 接 合一 ( 平 島 康 , 郡 寿 也 , 埴 視j輝 夫 , 津 村 忠 徳 島 県 立 工 業 技 術 セ ン タ ー 研 究 報 告3
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5. 金 属 と セ ラ ミ ッ ク ス の 接 合 に お け る 表 面 改 質 効 果 (II) - 無 機 接 着 剤 に よ る 金 属 と セ ラ ミ ックスの接合一 (平島 康 , 郡 寿 也 , 埴 梯l
輝 夫 , 津 村 忠 徳 島 県 立 工 業 技 術 セ ン タ ー 研 究 報 告4(
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6.金 属 と セ ラ ミ ッ ク ス の 接 合 に お け る 表 面 改 質 効 果(
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と窒化 珪 素 の 接 合 一 ( 平 島 康 , 米 谷 英 治 , 郡 寿 也 , 埴 視l輝 夫 , 津 村 忠 徳 島 県 立 工 業 技 術 セ ン タ ー 研 究 報 告5(
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以 式 7 報告書号 円1
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第 工 修39
論 文 内 容 要 旨 , 1 7J .Lc
名 平島h
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学位論文題口 産業廃築物を用いたケイ円安カノレシウム水平日物の合成とその利川に関する研究 内?J~旨 本論文は, リサイクノレの対象として,ケイ石廃泥,石炭灰(フライアッシュ)を取り扱い,それ らがより有効に丙不Ij汀l されるための処~条件,また反応生成物の性質などについて述べている. ケイ石廃泥は,砕石を水洗してW
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される際に発生する汚濁水を凝集沈殿し,フィノレタープレス で、脱水後,排出されているものである.化学組成はシリカ質に富み,粒径も産業廃棄物としては比 般的揃っている.また,砕石粉であることから,表面が活性であり,化学的反応性が期待される. これらの点を巧-慮し,消石灰と混合 .7.K熱処理によりケイ酸カノレシウム硬化体を作製し,軽量か っ椛造材としての月]途開発の可能性について検討した.その結果,消石灰とケイ石廃泥の配合比, CnO/Si02=0.40 の試料が積々の水撚処理条件などによらず,他の配合比の試料より大きな曲げ強さ を示すことが分かった.この11午, ft9i化体を十IY;成する鉱物は,低結品のトバモライト族であった. しかし,通常のノk
熱処理温度 1800Cで,1
比大 l出げ強さ(約 30MP a)を示すのに 48時間以上要した. そのため,反応促進を目的として各租アノレプ'J1)~岳、加の効果を検討したところ,少量の添加で反応時 間が短縮されると共に,l
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げ強さもj白加した.これは,アノレカリの添加がシリカ質の溶出を促進し す み や か に ケ イ 酸jJノレシクムノk
和物が生成されたためと考えられる. また,コロイダノレシソカど添加した実験では, コロイダノレシリカが消石灰と優先的に反応し,比 較的空│械の多い反応層を形成した.この組織では,石英の物質移動が窓易に行われるため,ケイ石 廃況の反応率も上昇した.硬化体の怪世化を考慮した配合の場合,かさ密度は1.17と,従来の試料 1. 75の約 2/3程度となったが,曲げ強さは 13MP aと低下した.しかし,市販の発泡コンクリート と比較すると,曲げ強さは数十倍あり,断熱効果を有する榊造材としての使用が考えられる. 一方,石炭灰(フライアッ、ンュ)は,燃 ~f炉から発生する代表的な産業廃棄物であるが,石炭灰 のなかでシリカ成分比が高く ~1i 熱減広仙の低し、ものは,とくにフライアッ、ンュと称されている. 小型燃焼炉などから発生する,低品位石炭灰は未燃焼カーボンを含み,また,表面が硬石膏,炭 酸カノレ、ンウムなどに涜われているため,反応性が乏しい.そのため, リサイクノレの対象とならず, 大半が海面埋立,陸上J]!.立されている. 本研究では, H C 1 溶液, N a OIl溶液で、反応阻害腐を取り除き,従来の水熱処理法によりケイ 酸カノレシウム硬化体の作製を試みた.その結X
,かさ密度1.32, [曲げ強さ 12.OMP aと実用強度を 有する硬化体が作製できることが分かった.さらに,この試料にケイ石廃泥をシリカ分の 1/4程度 添加した場合では,山げ強さが 18"""'"19M P aに改善された. フライアツ、ンュはF 発生庄が彪大であることから.大規模使川を考慮;し,排水洗などで利用可能 な水質浄化能力を有する榊造材への開発全検討した.すなわち,ケイ酸メjノレシウム硬化体の多孔質 組織, 組成が微生物保持担体として祈効て'あることを J~n'r したものである.この実験では, 比表面 積が大きく 3 またI
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げ強さも大きい試料を選Aし,人工排水を用いて水質浄化試験を行った
.微 生 物保持担体としてのケイ酸カノレシウム硬化体の性能は, ~性炭と同程度であり,構造キイかっ微生物 保持担体として利J
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可能な材料であることが明らかになった.産業廃棄物を用いたケイ酸カルシウム
水和物の合成とその利用に関する研究
199 7
年
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産業廃棄物を用いたケイ酸カルシウム
水和物の合成とその利用に関する研究
199 7
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11次 民 第
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J1~泥,消心i Ð<を J点 r卜としたケイ酸カノレシワム硬化体の合成2.
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:2. :2 ケ イ 隊 カ ル シ ウ ム 硬 化 体 の 水 熱 合 成5
2.
;3 ケ イ 行 廃 泥 ・ 消 石 灰 の 配 合 比 と 水 熱 処 理 温 度 が 強 度 に 及 ぼ す 影 響 72.
4
ケイ椴カノレシウム硬化体の性質 10
第 ;3苧; アノレカリ添加による反応促進効果 品者三 1 73.
2
サ ス ペ ン シ ョ ン 系 で の 各 種 ア ノ レ カ リ の 影 響 1 73. 3
各種アノレカリによる石英の熔出2 2
3.
4
ア ル カ リ を 添 加 し た ケ イ 隊 カ ル シ ウ ム 硬 化 体 の 性 質2 5
:
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繊 維 強 化 し た ケ イ 酸 カ ノ レ シ ウ ム 硬 化 体 の 曲 げ 強 さ3
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4.
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イ î~夫氏を J,')(、料としたケイ般カルシワム硬化体の性質 S. 車計三4
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5.
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者;日市: フ ラ イ ア ッ シ ュ を 用 い
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会開発6. 1
緒 汚6. 2
フ ラ イ ア ッ シ ュ をm
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二硬化体の物性6. :
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水 質 浄 化 用 微 生 物 保 持 担 体 と し て の 有 効 性6. 4
硬 化 体 上 に 形 成 し た 生 物 膜 の 分 析 第7
章 総 括 参 考 文 献 関 係 論 文 謝 辞5 9
5 9
6 5
7 1 7 3 7 7 7 98 0
第 l 章 序 論 1 研 究 の 背 呆 と 目 的 環 境 ・ 資 源 問 題 は 次 第 に 深 刻 な 問 題 と な っ て き て い る . 現 在 U) 牛~r
奄 ・ 消 費 構 造 を 継 続 す れ ば 2 1 世 紀 に は 破 局 を 迎 え る と い う 予 測 と と も に , 早 め に 環 境 対 策 に 取 り 組 め ば 倣 :}nJ~よ避けられ ろ と い う 児 )fも あ る い. そ う し た 背 呆 か ら , 廃 棄 物 問 題 へ の 認 識が!日i
七りう ~]-紙, ア ル ミ な ど で は リ サ イ ク ル が 効 率 的 に 進 め ら jしるL
" ) に な っ て き た . ー 般 的 に 来1
1
成がようj ー で あ り , 量 的 に も 変 動 な く 排 山 さ れ る も の が リ サ イ ク ル の 対 象 と な り ペ 〉 す い . 換 言 す れ ば , 種 々 の 物 質 が 混 在 し て い る 一般 廃 棄 物 の リ サ イ ク ル は 難 し く , 工 場 な ど か ら 大 量 発 生 す る 廃 棄 物 は リ サ イ ク ル の 対 象 と し て 考 慮 、 さ れ る . し か し , コ ス ト 的 な 要 因 も 大 き く , 貴 金 属 廃 液 の よ う な も の は 少 量 で も リ サ イ ク ル さ れ て い る 反 面 , 鉄 ス ク ラ ッ プ は 市 場 の 低 迷 が 原 囚 で 回 収 が 進 ま ず , 石 炭 灰 ( フ ラ イ ア ッ シ ュ ) の よ う な 廃 棄 物 は 発 性 量 が 尼 大 で あ る た め リ サ イ ク ル が 追 い つ か な い の が 現 状 で あ る . そ う し た こ と か ら 多 量 の 廃 棄 物 が 野 積 み さ れ た り , 理 立 処 分 さ れ て い る が , 埋 立 処 分 に は , 地 下 水 汚 染 や 海 洋 汚 染 の 問 題 が あ る だ け で な く ?¥ 資 源 の 死 蔵 化 と い う 点 も 再 考 し な け れ ば な ら な い 問 題 で あ る . 法 制 面 で は , す で に , 省 資 源 、 と 資 源 の 再 利 用 を 折 り 込 ん だ 経 済 社 会 へ の 転 換 が 必 要 で あ る と の 認 識 か ら , 平 成3
年1 0
月 「 再 生 資 源 、 の 手IJ f I l の 促 進 に 関 す る 法 律 J ( い わ ゆ る 「 リ サ イ ク ル 法J
) が 施 _ L さ れ て い る . そ こ で は , 消 費 者 等 の 協 力 を 得 つ つ, 事 業 者 の 再 生 資 源 の 利 用 の 努 力 を 最 大 限 引 き 出 す た め ,所
要 の 措 置 を 講 ず る こ と と し て い る . 具 体 的 に は , 製 造 ・ 流 通 ・ 消 費 の 各 段 階 に さ か の ぼ っ て , (I)再 生 資 源 の 原 材 料 と し て の 利 用 の 促 進 , ② 再 資 源 化 を 考 慮 、 し た 製 品 の 設 計 ・製造, (き)分 別 を 容 易 に す る 表 示 , ④ 副 産 物 の 再 資 源 、 化 の 促 進 な ど が 述 べ ら れ て い る 3) また, 1 9 9 5年6
月, ノ ノ レ ウ ェ ー の オ ス υ で 開 か れ た 国 際 標 準 化 機 構 (1 S 0 ) ω 第 3回 総 会 で , 環 境 管 理 ・ 監 査 制 度 の 国 際 規 格 1S 0 1 4 0 0 ( ) シ リ ー ズ が 討 議 さ れ , そ の 中 の 核 とな ろ 環 j
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う な 社 会 的 情 勢 を 考 え る と , リサイクル~t
ìt~ に資源の li}利 用 と い う 要 因 だ け で な く 司 環境\の負何 lþ~ 減を以l ろという こ と . さ ら に は . 企 業 ・│ 司 の 閃 際 村 会 か ら の 認 知 ! と い うf
m
題 点
で 発 展 ナ ろ . 本 研 究 で は . リ サ イ ク ル の 対 象 と し て , ケ イ 階 自 注 業 廃 棄 物 を 取 り 抜 っ て い る が. そ れ ら ケ イ 石 廃 記 」 ヤ イ1 J実 j火 ( ソ ラ イ ノ ツ シ ...L )が‘ し り 有 効 に 何 不IJm
さ れ. 上 記 内 容 に 貢 献 で き る こ と を 目 的 と し て い る. 1. ~ 本;仰f究υ
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,U
;
義 本M
'1~ でリサイク/レ対象として取り抜ヮ f二、 ケ イ イ1廃 7JI、己 イl f公
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( ア ツ イ ア ヅ シ .L ) ())t
j 会 ~1 J克(1句 課 j垣, おL
ひ" そ れ に 対 -J .ぞ)(JJf究M
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l次 U)j邑 り で あ る . ケ イ イ1J
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iJ己H
, ケイイ1 鉱~1Jで原石を砕石に加 r ナろ lm に発生 j ろ 微 粒 ケ イ イi
粉 で あ る . ケ イ イi
廃 泥 は , 砕 石 を 水 洗 し て 出 街 さ れ る │ 際 に 発 生 ナ る 汚 濁J水 を 水 槽 で 凝 集 沈 殿 し , フ ィ ル タ ー プ レ ス で 脱 水 し た 状 態 で 排 I !l
さ れ る . 成 分 的 に は , シ リ カ 質 に ; 畠J み, 粒 任i
li
夜 業 廃 棄 物 と し て は 比 較 的 揃 っ て い る . 宝た, .{l',"イi
粉 で あ る こ と か ら , 表 面 が 活 性 で あ り , 化 学 的 反 応 性 が 期 待 さJ
しる . こ れ ら の 点 を 考 ! 替 、 し , ケ イ 石 廃 泥 に つ い て は , 消 石 灰 と 混 合 水 熱 処 理 に 上 旬 ケ イ 醗 カ ノ レ シ ウ ム 硬 化 体 を 作 製 し , 軽 量 か っ 楠 造 材 と し て の 用 途 開 発 の 可 能 性 に つ い て 検 討 し た . さ ら に , 製 造 コ ス ト 低 減 の た め , ア ル カ リ 添 加 に よ る 反 応 促 進 効 果 , ま た コ 口 イ ダ ル シ リ 力 添 加 に よ る 軽 量 化 に つ い て も 検 討 を お こ な っ た. こ れ ら は , ケ イ 石 廃 泥 を リ サ イ ク ル 資 材 と し て 利 用 し. 具 体 的 製 品 開 発 を 行 う 際 の 技 術 資 料 に な る も の と 考 え ら れ る . また, 石 炭 灰 ( フ ラ イ ア ッ シ ュ ) は , 燃 焼 炉 か ら 発 生 す る 代 表 的 な 産 業 廃 棄 物 で あ る が , 石 炭 灰 の な か で Si 0 2成 分 比 が 高 く 強 熱 減 量 値 の 低 い も の を フ ラ イ ア ッ シ ュ と 称 し て い る . 1 9 9 3 年 資 源 エ ネ ル ギ ー 庁 の 調 べ で , 石 炭 灰 の 発 生 量 は 電 ~\事業関係が約 440 万トン, 一 般 産 業 が 約 2 0 0 万 ト ン で 合 計 6 4 0 万 ト ン と な っ て い る が , 石 炭 火 力 発 電 所 の 増 設 と と も に 増 加 し て お り , 2 0 0 0年 に は 1 0 0 0 万 ト ン を 超 え る ( 電 気 事 業 8 0 0 万 ト ン , 一 般 産 業 2 20 万 ト ン ) も の と 推 定 さ れ ている~) こ の う ち , 低 品 位 石 炭 灰 は 未 燃 焼 カ ー ボ ン を 含 む こ と が リ サ イ ク ル の 隙 符 に な っ て お り , 本 研 究 で は , 石 炭 灰 の 前 処 理 が 水 然 処 珂 ケ イ 円 安 力 ル シ ウ ム 硬 化 体 の 強 度 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 検 汁 を 行 っ た . ソ ラ イ ア ッ シ 」 に つ い てi
よ,J
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の 発 生 量 が 大 量 で あ る だ け に ,k
矧 桃 山 川 合 考 慮 し 水 質 沖 化 の た め の 微 生 物 保 持 担 体 へ の 展 開 を│刈った. こ れ は 、 民 近 ぴ ) 本 環 境 U):~化 l よ主として, 法 的 規 制 円 ノ ト ︼ 3「
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を 受 け た い 生 活 雑 排 水 な ど か ら と い わ れ る が ,
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れらの発生初~( か らi
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川 │ に 流 入 寸 る - tで (j)n
J,l つ ま り 排 水 消 な ど で の 微 生 物 にL
る 浄 化 能 力 を 高 め る た め . 微ノトー物 保 持 十 日 体 と し て の 機 能 を イf する構造材の開発を~1
(1り と し た も の で あ る . ケ イ 円 安 質 産 業 廃 棄 物 の 排1
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, 石 川 か ら イ1
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へ の エ ネ ルγ
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- 転 換 に よ る 石 炭J
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, 七た, 寿 命 を 迎 え ろ コ ン ク リ ー ト 構 造 物 か ら の 廃 材 な ど 増 加 の ー 途 を た ど る も の と 子 必 さ れ る . そ う し た 廃 棄 物 は , 先 に 述 べ た 礼 会 的 要 求 か ら リ サ イ ク ル さ れ る ん r{'J に な る と 考 え ら れ る が . 本 研 究 が . そ の 際 の 参 巧 技 術 に な る こ と を 期 待 し て い る .-
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-第242
ケ イ イ7
廃 iJI己,n
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を 原 料 と し た ケ イ 椴 カ ル シ ウ ム 硬 化 体 の 合 成 2. キ行 11 ケ イ 殿 町 山 料 と 石J
火 を 水 熱 処 理 す る と , ケ イ 駿 力 ル シ ウ ム 水 f!1 物(/),紡 I~il'
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常 温 処 用 ( / ) 場 合 と 比 較 し て , 成 長 し や す く , こ のi
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t~~1 成長にともなって, 強度, 耐 熱 性 , 加 [ 性 な ど の 性 状 の 優 れ た 硬 化 体 が 生 し る . こ の こ と が 構 造 材 料 と し て, 注 目 さ れ 幅 広 く 研 究 が 行 わ れ て い る ゆ え ん で あ と . ケ イ 陵 ・イ1灰 系 (j)水 熱 反 応 に よ っ て 得 ら れ る 生 成 物 に は 多 く の 結 品 系 が 布 在 し ,C
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2モ ル 比 , 反 応 温 度 , 圧 力 な ど の 諸 条 件 にL
り, 稀 々 性 質 の 異 な る 硬 化 体 が 得 ら れ る . さ ら に , 原 料 と 之 の 化 学 系li成, 前 処 理 , 校 度 な ど の 調 整 法 に よ り , 反 応 速 度 , ljllr丹 生 成 物 が 変 化 し , 複 雑 な 反 応 経 過 を た ど り , 生 成 物 の 種 類 に 多 大 の 影 響 を 及 ぼ す こ と が 知 ら れ て い る () 一般 に ケ イ 目 安 打J
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系 の 水 和 合 成 に お い て ,CSH(
I1 )→CSH(
1 ) ・ ト パ モ フ イ ト 、 ゾ ノ ト ラ イ ト と い う 結 晶 化 過 程 を 経 る . また, 反 応 に 及I
f
ナ 第 二 成 分ω
影 響 に 関 す る 研 究 も 行 わ れ て い る がs¥
ま だ 不 明 確 な 点 が 多 い の が 現 状 で あ る . ' * 研 究 に お い て は 最 も 強 度 ; こ 関 与 す る と さ れ て い るCSH(
I ,) ト パ モ ラ イ ト の 水 熱 合 成 を 主 目 的 と し た . さ ら に , 水 酸 化 ナ ト リ ウ ム を 添 加 す る こ と にk
り, ケ イ 酸 の 溶 解 度 と カ ノ レ シ ウ ム イ オ ン 濃 度 の 制 御 を 行 い , 反 応 性 を 高 め る こ と を 試 み た.2
.
2
ケ イ 酸 力 / レ シ ウ ム 硬 化 体 の 水 熱 合 成 ケ イ 際 貿 原 料 と し て , 徳 島 県 産 の ケ イ 石 廃 泥 を, 石 灰 質 原 料 と し て ,f
, 也 、 向 県 曜 の 工 業 用 消 石 灰 を 用 い た. ケ イ 石 廃 泥 と 消 石 灰 の 化 学 分 析 を モ れ ぞ れTable2
I,r
r
に 示 し た .t
た,r
i g.2
1
に, ケ イ 石 廃 泥 の 粒 度 分 布 を 示 し た が , ケ イ 石 廃 泥 の 半 均 粒 径 は : ) .6μIIIで あ り , 微 細 粒 子 で 構 成 さ れ て い る.Table 2
-
1Chemical Analysis
ofWaste Silica
Ig.
L
o
s
s
2
.
4
7
(
wt %)〈点 llJげ試験法で,I トu ス ; ノ 使用機 ~;t
L
L
イ を去り 7()‘( で 乾t
最 後, しT
こ. て主ド1
1
1
f
i
Jノ 機 械 的'
H
l
J江 川 試 験n
ぷn
・CJ)I ()1
1
.
r
1
(j) 、!三 j勾1
1
直に HydroxideChemical Analysis of Calcium Table
2
-
D
ドlよ lrnrn/minと ピ ー ド ス ソ スノ 仁1 I 1 :~ 7 でスパン ~I~ 附Ll 1!(J III111 ,ク ン Ig. Loss 結 品 状 態 な ど に 起 閃 す る 試 /J~_ )J文 物 の 内 部 組 織 , らに, ミ c しf
こ. 24 .07(wt %) 0.81 試 料 を 熱 膨 張 は , し た. サ 比 重 を 測 定 カ 気 {L.5終,n
(j)I吸水ニド, 30)を用し、て測;主子
TMA 一 電 ゴ1 約1
71111110) 長 さ に 切 断 し ,T
M
八(セイ た. し 水 熱 処 理 温 度 が 強 度 に 消 石 Jjく の 配 合 比 と イi
廃 iJI己 ケ イ ") 、J 2. 及 ' I " す 影 響 石 廃 泥 の 比 す な わ ち CaO/Si02の モ ル 比 が O.1 0か ケ イ 消 イ1-J.:)( と 130"-' 240(Cで そ れ ぞ れ 10時 間 水 熱 し た . Fig.2-2に 示 の 試 料 の 曲 げ 強 度 を し, ら()_ 90ま で ( } ) 試 料 を 成 形 きr
た 処 理 を 行 っc
f
!
-E90
﹀ ﹀20
1
0
1
0
50 1
0
0
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2
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0
P
a
r
t
i
c
f
e
Slze
,
μ
円1
0
0
2 5 2 0 剛 山 内 同 町 ノ 円こ い
O
C
① ﹂ 日ω
Particle Distribution of Waste Silica Fig.2-1 数 種 類 の ノf じて, ム 製 品 の 製 造 に は 目 的 に 応 酸 カ ル シ ウ ケ イ
し
本 研 究 で は 装 置 が 比 較 的 簡 単 な , 用 い ら れ て い る. 法 が 広 く す な わ ち , し た . し た 半 乾 式 法 で 試 料 を 作 製 か も 強 度 試 験 に 適 1 5 1 0。
c
一 円 ) C O∞
たi
よ 所 定 の 濃 度 し た 原 料 に 重 量 比 で 約 11% の 水 配 合 比 を 調 節 造 粒 を 行 い , 全 体 を 均 一 に 混 合 , ウ ムi
夜 を jJ日え, リ ト の 水 酸 化 ナM
P
a
の 加 圧 を ! iOmm/minの 速 度 で 30. 4 1 1 3 7を 用 い , ン ト u ン ス イ の 成 形 品 に 130'"'-2tO 70mm) . 1 1x
し た (7x 行 い ,プ レ ス 成 形1
.
0
0.8
0.6
0
.
4
0
.
2
。
な お し た. も の を 強 度 試 験 片 と し た 木 熱 処 理 の 温 度 で 各 時 間 ,r
a
t
i
o
mol
CaO/Si02
も
内 蒋 積 約 lOOOmlの レス製, レ ー ブ は ス テ ン ク ト し た オ ー 使 用 /min 昇 温 速 度 は 約 1.2
の ま た 底 部 に 約 1001111の 水 を 加 え , のを,:200
ム
:
1
6
0
•
:
1
3
0
。
で 行 っ た.。
C
:240
:220
A
o
T A (セイ TG 反 応 、 生 成 物 の 同 定 はX
線[I.:iJ折 装 置 ( 理 学 電 機 製 ),。
結 晶 成 長 の 保 子 を ま た, をm
い て 行 っ た. 、、 ﹄ , J 、 , J ( 、 , 、p , . 一 電 子 TG/DTA ご1Releation between Bending Strength and Autoclaved Temperature -7 -Fig.2-2 し た. :~ () ) で 観 察
-
6
-走 査 電 子 顕 微 鏡 ( 明 石 八LP
1
1
八こ の 結 果 司 ケ イ 醍 力 1レ シ ウ ム 水 平 日 物 の 強 度 以 水 熱 処
.
f
l
T
I
n
i.rJ立 が 高 く た る に 従 っ て 大 き く な り , 200'Cイ、j近 で 最 大 と な っ た が ,J
E
れ 以 上 の I台i
i
r u . 域 で は 逆 に 1111げ 強 度H
fl~ ド した. イi
J
パ
1
1
英 系 の 反 応 11
:
l見 物f1
1r
h
i
度 の 仁 界 と と も に ト バ モ ラ イ ト ジ こ / レ く CSII(
1
1
)く CSII(1 ) く ト バ モ ラ イ ト 潜 lji13対 ; 品 く ト パ モ ラ イ ト ( こ れ ら を ト パ モ ラ イ ト 族 と い う ) と 連 続 的 に 幅 広 く 生 成 さ れ . -tた 二つ 以 上 の 生 成 物 が 混 た す る こ と も あ る . さ ら に 刈 温 で の 反 応 . あ る い は 長 時 間 の 反 応 で , ト バ モ ジ イ ト は ゾ ノ ト ラ イ ト に 移 行 す る. し か し , イ1-J;k, ケ イ イ1廃 泥 比 が O.1[ 0,処.f'
H1
!ti
度 がi
1 ()じの試料の X 線 [~'l ~Jï.I
叫(ド ig. i-
.
:けからn
ゾ ノ ト ツ イ ト の 作 在i
よ ほ と ん ど 認 め ら れ な か う た . ゾ ノ ト ラ イ ト の 育 成 尚l
E
域n
, 1 (if)...__ 1:00ぐ で あ る が 喝 光 01ら の 研 究 で 10μ111以 ド の イ.7英‘ ノ:
l
イ[ J:
k
の サ ス ペ ン シ ョ ン 系 , 1 R ( ) じ の 水 熱 処 理 で も ト パ モ ラ イ ト か ら ゾ ノ ト ラ イ ト へ の 分 解 に 40時 間 以 上 を 必 要 と しq
¥
こ の 分 解 lよ 容 易 に 起 こ ら な い こ と が 報 告 さ れ て い る . と く に ア ル ミ ニ ウ i を 含 む ト バ モ ラ イ ト の 場 合 に は , さ ら に オ ー ダ ー ー のi
立 っ た 時 ! 日l
を 要 す る と い う 報 告 も あ る l九. そ れ ゆ え 、 A 1 20 を 数 % 含 む 消 イ1・ J:
k
ケ イ 石 廃 泥 系 の 13 ()"""'-- 2・10C, 10時 間 と い う 木 熱 処 用 条 件 下 で は, ト パ モ ラ イ ト か ら ゾ ノ ト ラ イ ト へ の 分 解 は 非 常 に 少 な い も の と 考 え ら れ る.Autoclaved a
t
160
0C
Qz240
0C
Fig.2-3 X-ray Diffraction Patterns of Calcium Silicate Hyderate Auteclaved at 160 and 240
t
:
for 10h(CaO/Si02=0.40) -8-ドjg.
.
i
:{ に お い て, 水烈処..ff
E
温 度 が 16 )('
c
と 低 い 場 合 , 未 反 応 の ケ イ イ1,行']イi
J:
k
(})ピ』 ・ク か 確 認 で き る . 処 lfRr
品f支 が 兄'10 1仁 左 高 く な る と ,m
イ1
Jj( 0)ピーーク(
i
.0 l
R
.
:
3
0 , 3 4 . γ )I
よ 消 滅 し , 石v
ミ
U) ピ ー ク II1 6 ) C の( j坊f
干 上 り 低 下 し て い る の か わ か る .i
.
0 ヌ9.:~ 0 に新しく反応 II~ )Jえ 物 の │ 口 ] 折 ピ ー ク が 現 れ , ト パ モ ラ イ ト で あ ろ こ と が 体 認 きJ
した. ト バ モ ツ イ 卜 族 の 機 械 がJ
強 度a
, ‘(S1
1
( 日 ) で は 低 く,
c
S 11 ( 1 ) 日 強 く た る が , ト パ モ 〉 イ ト に な る と , fヰ び や ペ 》 低 ド す る 1, ケ イイl廃 泌 をD
;
〔 料 と す る 系 で は 八 1 ()のイJ{
正 の た め , 反 応 速 度 は 遅 く 川.免L
n
キ
fll]の 反 応 で は 通 常 ト バ モ ラ イ ト の 生 成 温 度 (1 80O
c
)以k
のi.O()(、 で も CSII( 1 ) の 状 態 に あ り , 2兄o
c
あ る い は 2.}0 'C の 温 度 で ト バ モ ラ イ ト に 移 行 し た た め , Fig.2-2に も 示 き れ て い る よ うに,i.O()(、 付 近 で 曲 げb 強 度 が 最 大 を 不 し た も の と 考 え ら れ る . -}J,配 ? ? 比 か ら 機 械 的 強 度 を 評 価 す る と , 水 熱 処 理 温 度 200, 2)'()じ でm
イ1 J:
k
,
ケ イ 石 廃f
i
.
t
の 比 (、 aU,SiU( -二U.4)の 試 料 が 最 大 の 強 度 を ぶ し た. 本 実 験 の 上 う に 圧 縮 成 形 し た 試 料 の 石 灰 一 石 英 系 に お け る 石 英 の 反 応 速 度 は 、 サ ス ペ ン シ ョ ン 系 で の 場 合 に 比 べ 著 し く 遅 く , 得 ら れ た 試 料 U)強 度 は ケ イ 石 廃 泥 を 骨 材 と し , 反 応 生 成 物 を パ イ ン ダ 』 ー と し た 結 合 材 の 強 さ を 測 定 し て い る も の と 考 え ら れ る . この場ノ子, 骨 材 と パ イ ン ダ ー の バ ラ ン ス と ノ 。 イ ン ダ ¥ ー そ の も の の 機 械 的 強 度 が 問 題 と な る 130, 160c'Cの低 沿 域 で い 配 合 比 に 無 関 係 に 同 粍 度 の 強 度 を 示 す 理 由 と し て, 機 { 1ix
(I~) 強 j立の低し川、引I ( Il) が ノ く イ ン ダ ー と な り , こ れ が 試 料 全 体 の 強 Jtr を 律 し て い る も の と 考 え ら れ る. 去 た, ('(l()/日i0 (). 1 U)試 料 で は 水 熱 処 理 温 度 に 依 存 せ ず , 同 程 度ω
r
t
l
1
げ 強 皮 を 不 し た. こ れ は 消 石 灰 の 割 合 が 少 な く な る と, パ イ ン ダ 』 ー と し て の J'X..J,~: 生成物の絶対量が少なくなり , 全 体 と しての ~9l l$
t
が !ほ ト 寸 る も の と 考 え ら れ る . つ ぎ に, 配 合 モ ル 比 を 3碕 類 と し ,水 熱 処 理 温 度 180O
c
一 定 と した局 f? の,ノk 熱処均時間と[~lJ fY
強 度 と の 関 係 を Table2一回 に 示 す. こ の 結 果 か ら‘ ・18、日T
r
m
処 均 で 各 試 料 と も 曲 げ 強 度 が 最 大 と な る こ と が 分 か る. 消 訂 版 イ ヲ 英 系 の 11<.熱 反 応 に お い て, 消 石 以 の 反 応 は 府 解f
1
!
i.夏、 イ [ 英 の 反 応 は 石 英 粒 子 表 面 が 水 和 生 成 物 で 綬 わ jし. そ のI
l
:
成 物 中11を 通 る 物 質 移 動jが 律 速 過 程 と な る と 考 え ら れ て お り, 消 :{IJ
*
が イf
{Eす る 問i
よ 坐 成 物 の 綴 常 化 が 進 行 し , -9-と か ら , が 見 ら れ る
4に1.
1
約 (1H ()'C にm
イ1-J')(の 吸 熱 ピ ー ク F i g. /.Relation between Bending Strength and Autoclaved
Time at 180t Table 2-皿
r
i
'
j
, Jイ 1(が残イf
し,.
:
z
の た め 反 応 生 成 物 が 石 灰 に 寓 ん だC
S lI(日)に し て い る .を ふ
l凌 と ー 、 回目 あ る た し て で きJ
ミ!x
J,t~ の消石氏が炭再変化H
, ク ピ ー 約 7()( ) ぐ の l此 烈 ra t i 0)O
.
9
4
CaO/Si02 (mol 0.10 0.40 (MPa) Autoclaved Time 酸 主 で の ケ イ CSII(rr ) に 至 る の で1
1
なく,も
るU
)
分角午l
こJ
、 ) ( ‘ ( I , , ‘ ‘ ( 、 、 , , , LU , , t、
考 え た 方 ;.. σJ も ム 水 平11物 の rJ
t
間 生 成 物 が 炭 再 変 化 さ れ たウ
ル シ jJ も, な ぜ な ら ば 消 ゐ 灰 の 多 い 試 料 に お い て が 妥 吋 だ と 忠 わ れ る . 15. B 16.419.9
17. 719.3
23.4 29.7 27.0 12. 9 10. 718.9
ワ t A 官 n H U q L a 且 τ 残 イ {mイ
,-J:j.(U) 日;に 、ーー 。〉 ピ ー ク の 大 き さ は 比 例 せ ず ,む
し ろ 反 比 伊l
ナ る 傾 向 を 持 っ か ら で あ る . 17. 2 120 残 存 消 石 と, 兄()0
C 水 熱 処 理 の 試 料 に な る うに, ,L 行U) ドIg.兄 ら れ な く な る . ど 認 め/
ν
jポ
l上11と の 問 に 反 応 生 成 物 の CaO/SiO邑 モ ル 比 i上1111 ー 、』ー・ j,し え ~ 反 応 は お ト ナ ス 一 フ ケ イ 灰 石 ( ワ。
) か りl
土CS
H
(
1
ク ピ ー 8 -1 ()C付 近 の 発 熱 石 英 の h り さ れ る と 組 成 は 妹 と な 消 石 J1(が 消 費 - }j、
な る . く ) の 量 に はCS
H
(
1
ピ ー ク こσ
〉 の で あ る . も の 転 移 に よ る , , 、、 l f 、!
イ ドig. 2 そ れ ゆ え , る. な く り , 反 応 速 度 は 大 き 移 動 が 容 易 に な の 聞 に 良 好 な 相 関 関 係 が あ し た 強 度 と 月ij述 から, と 比 例 す る ム 水 和 物 を 得 る た め に は ウ 険 カ Jレシ l高 強 度 の ケ イ の 結 果 か ら と ら jし て い る 1リ . 考 え と る 必つ
あ る い は 長 時 間 養 生 を 行 上 っ て 反 応 を 促 進 す る か , 温 度 に 気 孔 て 使 用 す る 場 合 の 重 要 な 特 性 で あ る 吸 水 率 ,し
情 造 物 と ら れ る . 考 え ~ 、 ー 要 が あ る し た. 6,
7,
8に 示 率 , か さ 比 重 そ れ ぞ れ を Fi g. 2ρ
ー
コ
ベ
1
2
1
0
0
20
ボ 28
C324
Q. '-O CJ) 4コ
何 ム 硬 化 体 の 微 細 構 造 と 諸 性 質 ウ ル シ 酸 カ ケ イ 4 2. し た 水 熱 処 理 200 ドig.2-':I, 5に CaO/SiO?:モ ル 比 が 0.4で 160, ﹂①いの﹀﹀ O ×ω
t
l
o
E
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ポ ︼ ﹀ ﹀. 0
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1
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試 料 の TG-DTAを そ れ ぞ れ 示1
0
0
や
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日
三
。
↑
250
o
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200
T
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p
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r
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t
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r
e
,
t
150
200 400 600 800 1000
Temperature
,
O
c
200 400 600 800 1000
Temperature
,
O
c
ム
:CaO/Si02
=
0
.
1
0
企:CaO
/Si02=
0.40
。
:CaO/Si02
=
0.94
TG-DTA of Calciu皿 Silicate
Hydrate Autoclaved at 200t
,
10h (CaO/Si02-0.40)Fig.2-5 TG-DTA of Ca1cium Silicate
Hydrate Autoclaved at 180t
,
10h (CaO/Si02=0.40)Fig.2-4
Dependence of Water Absorption on Autoclaved Temperature
Fig.2-6
噌t
ム
Fig.2-7 Dependence of Porosity on Autoclaved Temperature
36
ポ 34
〉、.
.
.
.
あ
32
0 0o
_
30
2
8
100
1
.
8
喝-J150
250
こ れ ら のi
1!lJ定 に い , 配f
T
比 CaO/Si02-0. 10, 0.40, 0.94 で, 10 1時 間 水 熱 処l
'
E
し た 試 料 を 使 用 し た. 吸 水 率 , 気 孔 宅i
よ 共 に 消 石 版 の 宵IJ介 が 多 く な る に 従 っ て 大 き く な っ た. こ れ は ジ ェ ル 状 あ る い は 板 状 品 の ケ イ 円 安 力 ル シ ウ ム 水 平11物 の 生 成 量 が 消 石 灰 の 量 に 比 例 し て 多 く な る た め と 考 え ら れ る . 水 熱 処 理 温 度 に よ る 影 響 は 任 成 さ れ る 結 晶 系 が 縄 々 に 変 化 す る た め , 単 純 な 傾 向 を 示 さ な つ か っ た . かさ比 ma 吸木 三千~, 気孔率と i~ の傾向を示した./
k
熱 処 JIITi
見皮i.OO(~, Ca()/S i 0 O. 10, 0.10, 0.91の 試 料 の 熱 膨 張 を Fig.i.-Yに, 配合比('('l()/日 iO~ 0.40, 水 熱 温 度 を 160,200,240 ( 、 と 変 え た 試 料 の 熱 膨 張 を rig.210に 不 し た .200
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
e
,
O
C (
1
0
h )
.~:
C
a
O
/
SiO
z=
0
.
1
0
A:
CaO
/
S
i
02
=
0
.
40
o
:CaO
/
Si02
=
0.94
2
寸 l O F × . 亡 。2
一一/
~二、 ﹁ 0 ↑ ×. c
o
i l、
¥、
¥ (/) c ""
E
-
2
L ¥
"
X " u lAutoclaved a120000¥-
4
100 、、、 、、 _ -¥ CaO/Si02= 0.
4
0 700300
500
700 Temperature,OC 一一一 :CaO/Si02=0.10 ー :CaO/Si02=0.
4
0 一一一 :CaO/Si02=0.94 Temperature,
OC 一 一一 :Autoclaved at 160o
c
ー:200。
c
f
一一一 : 240 OCヶ~へ\γノ
Dependence of Thermal Expansion Fig.2-10 on Different Compositions
Autoclaved at 200"C for 10h
Dependence of Thermal Expansion on Autoclaved Temperature (CaO/Si02=O.40) Fig.2-9 Fig.2: 9から, 本 熱 処 理 温 度 200"C の 熱 膨 張 は い ず れ の 配 合 比 に お い て も , 室 温 か ら 約 250"C ま で わ ず か に 膨 張 す る が , そ れ 以 上 の 温 度 で は 脱 水 に 上 る 収 縮 が 始 ま る こ と が 分 か る . ケ イ 石 配 合 比 の 多 い 試 料 は ,約 57 3
o
c
にα
型 石 英 か ら 白石 英 に 転 移 す る 膨 張 が 見 ら れ る rig.2-LOから, 水 熱 処 理 温 度 が 高 く な る に 従 っ て 反 応 生 成 物 が 増 加 し , 脱 本 に よ る 収 縮 が 大 き く な る と と も に .同 時 に 573
:
"
c
の 膨 張 も 減 少 十 る こ と が 分 か る . 父()Oじ 水 熱 処 用 試 料 に お い て , CaO/Si O ~- O. 10, 0.40, 0.94の J 2 内 定 [ - 顕 微 鏡 写 真 を ドig.2 11,12,13に そ れ ぞ れ 示 し た. 同 一 試 ~q.'
'
1
に さ と ざ 主 な 形 態 の, す な わ ち , 結 品 化 度 の 異 な る 結 晶1
5
0
2
∞
250
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
e
,
O
c
(1 0 h )
6.:CaO/Si02
=
0.10
A:CaO/SiOz
=
0.40
(
)
:
CaO/Si02
=
0.94
Fig.2-8 Dependence of Bulk Density on Autoclaved Temperature
や,
J
I
:
I~III 質様の CS 11がA
'{f し て お り ,個 々 の 表 面 写 真 か ら そ の円
,
こ れ ら i上そオし しし、が, と は 難 る し
I
E
硝 : に 論 討中+ (})1)サ :~IS 情;
i
りを /_) は 反 応 U) 終 わ 1 1 引 ドig..
i
ぞ れ,UJJ
J¥;料の特徴 IYJな 視 野 で あ る . u h -﹃ , a り j,し j芯~) 1.しろ比較的取純な打i が~~ J. -.._i
乙 ケ イ イ1Ji~J
t
己U)d之 I~j の が 観 察 さ れ た . r .) レ と 思 わ れ る ン 1 :~で H イ 1J
*
-
に 自u
1 考 え ト 結 品 と イ 一 フ ト パ モ liC
見 ら れ る 針iM
l
,上短冊}状の ドig.i
﹂ 息 同 り の 結 品 化 度 は あ ま し て ら れ る が ,x
線l
叶 折 か ら は 試 料 全 体 と と て い る ト 紡f
i
l
1
が 試 料 全 体 の 構 造 を 支 配 し イ 一 フ トノミモ なく, く じ 場1
2
と 同 ,.t ,1J],われない .ま た 配 合i
ヒ がCaO!S
i
O
l'
0
.
40
とF
i
g
.
2
し
1
60
"
c
と 低 い 場 合 に は ジ ェ ノレ様 の 相 介 で 水 熱 処 理 温 度 が 13 0,SEM Photograph of Calcium Silicate Hydrat
e
Autoclaved a
t
200
"Cfor 1
0
h
(CaO
!
Si0
2
=
0.10)
Fig
.
2
-
1
1
Fig
.2-12
に 見 ら れ と, な る く 処 理 温 度 が 高 か 観 察 さ れ な い が, ト 結 晶 が 観 察 さ れ る . イ 一 フ ト パ モ し た り 発 達 な か なコ
L
ろ ム 水 和 物 の 試 料 は , ウ 酸 カ ル シ 石 廃 泥 を 用 い た ケ イ の ケ イ か ら ,反 応 う 化 学 的 理 由 し1 また.A.12(), を 含 む と 上 か ら , の 構 造 Z 反 応 を 促 進 さ せ, 両者 賀 原 料 の 溶 解 度 を 増 加 さ ケイ 遅 い . 速 度i
を 添 加 し た 報 告 が 見 ら れ る が 】 4, 本 ル 力 の ア 々 精 l<I), せ る た の 性 質 の 評 ム 添 加 の 効 果 に つ い て 種 々 ウ ト 的f
~先では水際化ナ ま で の 試 料 と 同 様 で 造 粒 時 に 使 用 て 重 量 比し
こ 対 こ1.1., にNaOH
五 % 溶 液 ,15%
溶 液 を 原 料 調 整H
法 U: 111liを 試 み た . る 水 の か わし
f
こ. し 成 形 ノ¥ n で がJ1 1 (YtJ.
i
昆 し た. 機 械 的 強 度 の 関 係 をF
i
g
.
2-14
に 示 水 熱 処 理 温 度 とSEM Photograph of Calcium Silicate Hydra
t
e
Autoclaved a
t
200
"Cfor 1
0
h
(CaO
!
S
i
0
2
=
0.40)
Fig
.
2
-
1
2
2
5
0
2
0
0
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
e
,
O
C
1
5
0
1
∞
3 0 2 0 1 0 回 同 仏 匂 J A a zHO 亡 也 ﹂ ︼ω
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一 刀 C D 白o
:
NaOH 0
0/0SEM Photograph of Calcium Silicate Hydrate
Autoclaved a
t
200
"Cfor 1
0
h
(CaO!Si02
-
0.40)
Fig
.
2
-
1
3
A
:
NaOH 5
0
/
0
ム
:
NaOH1
5
0
/
0
Between Autoclaved Temperature and Bending Strength
of Specimens Prepared with NaOH Solution
Fig.2
-
1
4
﹁
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414
-?f~ 石灰,ケイ石廃泥の割合 i 上 CaO/SiO.>
0.40
ー 定 と し たNaO
1
1
の 添 加 は ー 般 に 反 応 を 促 進 さ せ る が , 多 量 に 添 加 す る と 逆 に 反 応 を 妨 げ る た め 。 低 濃 度 で 行 っ たfig
,2
-
14
に お い て , 低 温 度 域 で の 反 応 促 進 , 曲 げ 強 度 の 増 加l
よ 認 め ら れ た が , IHlげ 強 度 が 最 大 に な る 温 度 の 引 きF
, 1 " に 寄 与 し て い る か 奇 か い 定 か で は な し¥¥
a
0
1
1
1
~ %溶液を用いた場合の吸水平~ ~1 , 水 熱 処 珂 ! 温 度180
じ で1
O %、ス
1
()ぐで1
~ %, 気孔ユ千1
1
よJ
E
れ ぞ れ 兄7%
,71%
と な り , 水 円 安 化 ナ ト リ ウ ム を 添 加lし な い 試 料 よ り い ず れ も 減 少 し た . 熱 分 析 (T(;, DTA)結 束 し り , 九社011濃 度 が 用)
)
1
1
す る に 従 っ て ,q
l
間 生 成 物 の 吸 熱 ピ ー ク,0
ケ イh
k
イ1生 成 の 先 熱 ピ ー ー ク が 低n
t..倒]1 に シ フ ト す る こ と が わ か っ た . こ れ は 反 応 生 成 物 が 結 品 質 の も の か ら や や ガ ラ ス 質 状 の も の に 変 化 し た た め と 考 え ら れ る . ま た 反 応 生 成 物 の 脱 水 量 は hは011濃 度 が 高 く な る に 従 っ て 増 加 し た .Fig
,2
l~ に可 aOlll~% 溶液,1
8
(
)
(、1
( ) 時 間 水 熱 処 月 試 料 の 走 査 知 子 顕 微 鏡 写 真 を 示 し た¥a0
1 l 無 添 加 の も の と 比 較 す る と , ケ イ 石 廃 泥 表 面 で の 溶 解 反 応 が 促 進 し て い る こ と が わ か る . ア ル カ リ の 添 加 は ケ イ 酸 カ ル シ ウ ム 水 平11物 の 生 成 反 応 を 促 進 す る の に 効 果 的 で あ る こ と が 分 か っ た. そ の 種 類 , 濃度, 調 整 法 の 検 討 は 第3
章 で 行 う .Fig.2
-
1
5
SEM Photograph of Calcium Silicat
e
Hyd
r
a
t
e
Autoclaved a
t
200
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1
0
h
Used NaOH 1
5
%
S
o
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ution (CaO/Si0
2
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0
)
ー 16 -第 :3 ~そ ア ノ レ カ リ 添 加lに よ る 反 応 促 進 効 果 :~ . 1
,
*
h
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ケイ般質開料と rr~ イ IJ
*
と を 木 熱 処 珂 す る こ と に よ っ て 得 ら れ ろ ケ イ 円 安 力 / レ シ ウ ム 水 平11物n
強度, 1耐 熱 性 , 加 L'性 な と の 性 状 が 悟 れ て い ろ た め , [ 業 材 料 . 建 築 材 料 と し て jぶ く ! 日 い ら れ て い る . ケイ険 H~1
,
J
*
,1( (J)水 熱 反 応 に お い て , 生 hえ す る 鉱 物 稀 は 数 多 く イ {(Fし, ('a()/Si() ~比,反応温度, 反 応 時 間 , }l~ )J な ど の 諸 条 f ' I : に 上 っ て , 陀 質 (J) 異 な る 硬 化 体 が 得 ら れ る . さ ら に , 原 料 (J)性状, 化 学 組 成 , 所i
処埋, 粒 度 な ど の 調 整 方 法 に よ っ て,l
え
よL'速度, ljlr
r
i
J
生 成 物 な ど が 変 化 し , 複 雑 な 反 応 経 過 を た ど る こ と が 知 ら jして し、る b こ れ ら の ケ イ 険 カ ル シ ウ ム 水 干I1物 の 強 度 は , C S 11で 強 く な り , ' 1' 01) P l'm 0 l'i t ('で再び Jや 」 ヤ 切 く な る と 報 告 さ れ て い る IJ 第 2 草 でl
上. ケ イ 石 廃 泥 と て 業 用 消 石 灰 を 原 料 と し , お も に CaO/SiO ~ 比, 反 応 温 度 , 反 応 時 間 な ど の 反 応 条 件 に つ い て 検 討 し た. そ の 結 果 , 最 大 IH1げ 強l
童 約
29.4
¥1PaO)硬 化 体 が 得 ら れ た. し か し , _ L 業 的 な オ ー ト ク レ ー ブ の 処 理 温 度 で あ る180
rCで 処 理 し た 場 介 , 4日 時 間 も の 長 い 反 応 時 間 を 必 要 と し た. モ こ で , 本 章 で は 石 英 消 石 版 系 に 各 種 ア ル カ リ を 加 え , 石 英 (J)溶I
H
を 促 進 し て 反 応 性 を 高 め る IJ )こ と を 試 み た . ま た , 使 用 し た ケ イ 石 廃 泥 は 粒 子 徒 が 小 さ い に も か か わ ら ず , 反 応 が 遅 い 珂 由 と し て , 原 料 の 不 純 物 と し て 含 有 し て い る 鉄 お よ び ア ル ミ ニ ウ ム 化 合 物 の 影 響 が 考 え ら れ る 。¥ こ の 点 を 明 ら か に す る た め, 市 販 の 試 薬 で あ る 石 英 水 酸 化 カ ル シ ウ ム の 系 と の 反 応 性 を 比 較 検 討 し た . 硬 化 体 の 性 質 と し て , 曲 げ 強 度 試 験 の ほ か , 吸 水 率 , 気 イL
率、 か さ 比 重 , 熱 膨 張 率 に つ い て 検 討 し た . さ ら に, こ の 硬 化 体 に チ タ ン 酸 カ リ ウ ム ウ イ ス カ ー を 混 入 さ せ た 場 合 の 諸 性 質 に つ い て も 調 べ た. 3 . 2 ケ イ 院 を カ ノ レ シ ウ ム 水 和 物 合 成 に お よ ぼ す 各 種 ア ル カ リ の 影 響 ケイ隣町 JJ~t*
.
:
1
と し て , チーγ ー ト 層 か ら 産 出 さ れ る 徳 島 県 産 の ケ イ 干11い の 伐 j査 で あ る 廃 犯 を , 石 j天 質 原 料 と し て , 徳 島 県 産 の r.業川げjイ1J
*
を n J い た . ケ イ 行 廃f
尼 と 消 石 灰 の 化 学 分 析 値 お よ-
1
7
一
び ケ イ イ1}先 iJ己の粒,~分布(平均粒子作 5. 6μ111) ~よ第 2 市;の場合 と 同 じ も の で あ る . ア ル カ リ U)~;~;轡を検討した fjb 試材料 Il
f
r
l
光 純 薬 ( 株 ) の 石 英 おL
び Ca(011) を 川 い た . な お 試 誌 の イl失の、│乙 .t1J
粒 子 符 が 1.
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()μ111で あ っ た の で , ボ』ー/レミルで粉イI'tL し、V
.
均*
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1
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径 を fi.6 1I IItと な るL
う 揃 え た も の を 川 い た. こ の イ1 *の 粉r
(r分 布 を ドi
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に 示 し た .P
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λ比
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j隠 し た (7XIIX701ll1ll). ー の )J比形
tllJ1 を !日()(、で各Ilケn
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, 水 熱 処 均 し た も の を 強 度 試 験 片 と し た . なお,f
守j点 試 料 、 傾 化 体 試 料 ど も デ シ ケ ー タ ー 内 で 乾 燥, 保 有 し た .I
:
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),よ:/1=.)Jえ 物 U)1パl
定ux
線 [1111
斤 装 慣 ( 開 学 電 機 ) , T G IJT 1¥ ( セ イ コ ー 電 子T
C;/ J)T
1
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(
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い て 行 っ た ',t.た, 結 晶 成 長 0)犠f
を 定 先 電 子 顕 微 鋭 (rYJイi1
¥
L P 11^
:H))で 観 察 し た . 機械的強 J~I
よ試験J1"を 70C で 乾 燥 し た 後 , 三点H
B
げ 試 験 法 で ,J
え れ の 1( ) 伯 ! の 、 ド 均 に よ っ て 評 価 し た . 機 器 は イ ン ス ト ロ ン 11 3 7 を 用 い , ス パ ン 距 隣 は5
(Jm ,tJ1 夕 日 ス ヘ ッ ド ス ピ ー ド l土lmm/minと し た. 吸水平~ Iよ, J.IS R220fiに 基 づ き 測 定 し た . 熱 膨 張 の 測 定 に は セ イ コ ー 電 子 T"1へ:10を 用 い た.F
i
g.3 2おk
び ド ig. 3 3に, 原 料 に ケ イ 石 廃 泥 -消 石 灰 を 用 い , aO,Il LiOI l を そ れ ぞ れ 添 加 し , サ ス ペ ン シ ョ ン 系 で 水 熱 合 成 し た ケ イ 酸 カ ル シ ウ ム 水 和 物 の 示 差 熱 分 析 結 果 を 示 し た. 反 応 温 度 , 時 間 は い ず れ も 1800C
,6
時 間 と し た . K OHを 添 加 し20
ポAV
.
0=5.6
ド
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多
1
0
Q)2
主。
ら
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Fig.3-1 Particle Distribution of Ballmilled Silica
溶 媒 と し て 用 い た LiOH, ~aOH , KOIIは い ず れ も 試 薬 一 級 を 用 い た . チ タ ン 酸 カ リ ウ ム ウ イ ス カ ー (K 0・ 6T i O2, 以 下 PTWと 略 記 す る ) は 大 塚 化 学 ( 株 ) ω テ ィ ス モ を 用 い た . ケ イ 酸 カ ル シ ウ ム ノ
k
手 l J 物 の 生 成 反 応 に 及 ぼ す ア ル カ リ の 影 響 を 調 べ る た め , 水 熱 合 成l
よ サ ス ペ ン シ ョ ン 系 で 行 っ た . 配 合 比 は 予 備 実 験 の 結 果 , ('aO/SiOz-u. 8"-' 1.5に お い て ,x
線 回 折 お よ び 示 差 熱 分 析 結 果 と も に 顕 著 な 差 異 が 認、め ら れ な か っ た の で , ケ イ 石 廃 泥 消 石 灰 と , 試 薬 の 石 英 Ca(OH) ~ 系と共に, CaO/SiO~ - l. 0に 配 合 し た . そ の 約 1gを 内 部 が テ フ t J ン 製 で 内 容 積 8m]の 圧 力 容 器 に 水 主 た は ア ル カ リ 水 溶 液 と 共 に 封 入 , 180'
c
で か く 作 し 水 熱 合 成 し た. 石 英 の 溶w
度 を 調 べ た 実 験 も 同 様 に , 1 gの 石 : 誌 を 木 ま た は ア ル カ リ 水 溶 液 日111) と 共 に }:
1
ノ
J容 認 に 封 入 し て 行 っ た . 硬 化 体 試 料 U) 配 公 l、上 第 2 章 で 出 ! げ 強 度 が 最 大 で あ っ た CaO/SiO ・().,1 ん)jf び 配 合 し た. こ の 配 合 比 で 調 整 し た 原 料 に 東 甲 ; 比 て 約 11%Jの IK 上 た はJ
1
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濃 度 の ア / レ 力 リ 水 前 j伎 を }JIIえ、 全 体 を 均 ーに 混 合 ,1
1
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を 行 っ た 後 , イ ン ス ト 11 ン 11 :~ 7 ~ JI1い, !)OItlIll/lllillの 速 度 で ,J
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:30.1Mドn た 場 合 , a ()11と ほ ぼ 同 じ DTA曲 線 を 示 し た. Fig.:1 2, Fig.3<3に 示 さ れ て い る よ う に , ア ル カ リ を 添 加 し て い な い 試1
斗 で は , 1 R 0 '( _ ' 付 近 に 残 存 消 石 灰 の 脱 水 に 基 づ く 吸 熱 ピ ー ク が わ す雪か に 見 ら jしる. ドi日.:{.
i
から、¥
l
aO,!I 1¥011を 添 加 し た 試 料 に は い ず れ も 4800 C の 吸 燃 ピ ー ク ハ 認 め ら れ な い. す な わ ち , NaOH, KOHと も 水 熱 反 応 をイ足-
i
生 す ‘ る こ と が 分 ヵ 、 っ た. H 1 0 ( 、 付 近 の 発 熱 ピ ー ケ は ( 、S11が 日 ケ イ 灰 石 へ 結 晶 化 す る と き の も の で あ る . 硬 化 体 U)強 度 は F 般 に Tobermorite族 の 中 で は 最 も 高 い と コ わ れ て お り , こ の ピ ー ク の 高 さ は 硬 化 体 の 強 度 と 並 行 関 係 に あ ろ と さ jし て い る 1勺 . 70()ぐ 付 近ω
吸 烈 ピ ー ク は Ca(、0,の 分 解 と 一 致 す る. し か し , ー の ピ ー クω
よ き さ は 、 1 R 0じ 付 近 の 残 存 消 石 灰 の 脱 水 吸 熱 ピ ー ク ω 大き~とのI1lJに十日間が認めら j しない. し た が っ て 、 こ れ は カ ル シ ウ ム に 富 む 中 間 生 成 物 の ge 1あ る い は ( 、S11/.J¥J共 同 を 化 し た も の で あ ろ と れJ[析した. . )j, L i 011を 添 加 し た J詩 作 . Fig.3- 3に 示 さ れ て い る よ う に , T ()1)'(l'111()l'i t ( ' 政 の 生 成 に 対 し て ほ と ん ど 効 果 が な く , 。 ー ケ イ 以口 。
n H Uし て い る