(57)【要約】【課題】良好な反応性を有する硬化性組成物から形成され、安定した品質と、高強度および高靭性とを併せ持ち、環境にも優しいジオポリマー成形体を提供すること。【解決手段】（Ａ）少なくとも一種のアルミノケイ酸塩源、（Ｂ）少なくとも一種のアルカリ金属ケイ酸塩および（Ｃ）耐アルカリ性繊維を含有する硬化性組成物から形成されるジオポリマー成形体であって、アルミノケイ酸塩源（Ａ）は、ＳｉＯ２含有量がアルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて５０質量％以上であり、非晶質比率が５０質量％以上であり、平均粒径が５０μｍ以下であり、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３０質量％以上の、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源を含む、成形体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）少なくとも一種のアルミノケイ酸塩源、（Ｂ）少なくとも一種のアルカリ金属ケイ酸塩および（Ｃ）耐アルカリ性繊維を含有する硬化性組成物から形成されるジオポリマー成形体であって、アルミノケイ酸塩源（Ａ）は、ＳｉＯ２含有量がアルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて５０質量％以上であり、非晶質比率が５０質量％以上であり、平均粒径が５０μｍ以下であり、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３０質量％以上の、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源を含む、成形体。
【請求項２】
アルミノケイ酸塩源（Ａ）におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３５質量％以下である、請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
アルミノケイ酸塩源（Ａ）として火山灰由来の物質を少なくとも含む、請求項１または２に記載の成形体。
【請求項４】
耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均繊維径は１００μｍ以下であり、アスペクト比は５０〜２０００である、請求項１〜３のいずれかに記載の成形体。
【請求項５】
耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有量は、前記成形体１００質量部に対し、０．１〜５質量部である、請求項１〜４のいずれかに記載の成形体。
【請求項６】
前記成形体の全体または一部から、２０ｇとなるように切出した１０個の切出片に含まれる耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均含有率の変動係数は３０％以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の成形体。
【請求項７】
耐アルカリ性繊維（Ｃ）は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１〜６のいずれかに記載の成形体。
【請求項８】
少なくとも一種のアルミノケイ酸塩源（Ａ）および少なくとも一種のアルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）を含む成分を、水と共に混合する工程、
得られた混合物に耐アルカリ性繊維（Ｃ）を加えて更に混合することにより硬化性組成物を調製する工程、並びに
得られた硬化性組成物を成形した後に養生することによりジオポリマー成形体を得る工程
を含む、ジオポリマー成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化性組成物から形成されるジオポリマー成形体に関する。本発明はまた、ジオポリマー成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のセメント系材料は、その製造汎用性から幅広い分野で、特に土木建築分野で使用されている。しかしながら、セメントの製造には非常に多くのエネルギーを要し、それに伴う二酸化炭素の多量の排出が大きな問題となっている。そこで最近、ジオポリマーという技術が検討されてきている。ジオポリマーは、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させることにより製造される無機ポリマーであり、セメント系材料と比べて、耐久性および耐酸性等に優れると共に、原材料の製造から製品製造にかけての二酸化炭素排出量が格段に少なく、そのため環境に優しい素材として注目されてきている。
【０００３】
例えば特許文献１には、凝結開始時間を大幅に遅延し、十分な可使時間を確保するために、アルミノシリケート源とアルカリ源とを混合して得られるジオポリマー前駆体をあらかじめ所定の温度以上に加温し、かつ所定時間保持するジオポリマー硬化体の製造方法が記載されており、アルミノシリケート源として火山灰を使用してよいことが記載されている。
また、例えば特許文献２には、硬化性組成物の流動性を損なわずに、その硬化成形体の靭性を向上させるために、ケイ酸アルミニウム、アルカリ金属ケイ酸塩、補強繊維および水を含有する硬化性組成物に、所定量の特定のスラグ粒子を含有させた硬化性組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４０８５２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８４２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ジオポリマーの製造に用いられるアルミノケイ酸塩として、様々な材料が検討されており、その代表的な材料としてメタカオリンおよびフライアッシュが挙げられるが、メタカオリンは高価であり、フライアッシュは安価ではあるものの反応性が不安定であるという問題があった。また、フライアッシュのような産業廃棄物は、その組成が原料によるところが大きく、様々な原料を使用する場合は品質が安定しないという問題があった。
【０００６】
更に、引用文献１に記載されているような火山灰の使用は、天然ポゾラン物質である火山灰の有効活用の観点からは好ましいが、火山灰にも様々なタイプのものが存在し、メタカオリンまたはフライアッシュと比べて、硬化性組成物および成形体において十分な性能（例えば、硬化性組成物における反応性、並びに成形体における品質安定性、強度および靭性等）が得られにくいことが本発明者らの検討により見出された。また一方で、ジオポリマーは脆性が非常に高いため、引用文献２に記載されているように繊維で補強する改善案が知られているが、ジオポリマーは粘性も非常に高いため、繊維の均一な混合が困難であることに起因して、繊維による補強効果を十分に引き出すことが困難であった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、良好な反応性を有する硬化性組成物から形成され、安定した品質と、高強度および高靭性とを併せ持ち、環境にも優しいジオポリマー成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記課題を解決するために、硬化性組成物から形成されるジオポリマー成形体について詳細に検討を重ね、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
〔１〕（Ａ）少なくとも一種のアルミノケイ酸塩源、（Ｂ）少なくとも一種のアルカリ金属ケイ酸塩および（Ｃ）耐アルカリ性繊維を含有する硬化性組成物から形成されるジオポリマー成形体であって、アルミノケイ酸塩源（Ａ）は、ＳｉＯ２含有量がアルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて５０質量％以上であり、非晶質比率が５０質量％以上であり、平均粒径が５０μｍ以下であり、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３０質量％以上の、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源を含む、成形体。
〔２〕アルミノケイ酸塩源（Ａ）におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３５質量％以下である、前記〔１〕に記載の成形体。
〔３〕アルミノケイ酸塩源（Ａ）として火山灰由来の物質を少なくとも含む、前記〔１〕または〔２〕に記載の成形体。
〔４〕耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均繊維径は１００μｍ以下であり、アスペクト比は５０〜２０００である、前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の成形体。
〔５〕耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有量は、前記成形体１００質量部に対し、０．１〜５質量部である、前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の成形体。
〔６〕前記成形体の全体または一部から、２０ｇとなるように切出した１０個の切出片に含まれる耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均含有率の変動係数は３０％以下である、前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の成形体。
〔７〕耐アルカリ性繊維（Ｃ）は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種である、前記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の成形体。
〔８〕少なくとも一種のアルミノケイ酸塩源（Ａ）および少なくとも一種のアルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）を含む成分を、水と共に混合する工程、
得られた混合物に耐アルカリ性繊維（Ｃ）を加えて更に混合することにより硬化性組成物を調製する工程、並びに
得られた硬化性組成物を成形した後に養生することによりジオポリマー成形体を得る工程
を含む、ジオポリマー成形体の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のジオポリマー成形体は、良好な反応性を有する硬化性組成物から形成され、安定した品質と、高強度および高靭性とを併せ持ち、環境にも優しい。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の成形体は、（Ａ）少なくとも一種のアルミノケイ酸塩源、（Ｂ）少なくとも一種のアルカリ金属ケイ酸塩および（Ｃ）耐アルカリ性繊維を含有する硬化性組成物から形成されるジオポリマー成形体であって、アルミノケイ酸塩源（Ａ）は、ＳｉＯ２含有量がアルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて５０質量％以上であり、非晶質比率が５０質量％以上であり、平均粒径が５０μｍ以下であり、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３０質量％以上の、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源を含む。
【００１２】
＜（Ａ）アルミノケイ酸塩源＞
アルミノケイ酸塩源は、アルミノケイ酸塩（ｘＭ２Ｏ・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ、Ｍはアルカリ金属）を主成分として含有する。ここで、主成分とは、アルミノケイ酸塩源中で最も質量の多い成分を意味する。アルミノケイ酸塩源は、高アルカリ性溶液〔アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）の水溶液〕との接触により、アルミニウムおよびケイ素等の陽イオンを溶出し、これらが重縮合することにより、強固なＳｉＯ４・ＡｌＯ４のポリマーネットワーク（ジオポリマー）が形成される。
【００１３】
本発明で用いられるアルミノケイ酸塩源（Ａ）は、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）含有量がアルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて５０質量％以上である。前記ＳｉＯ２含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて、好ましくは５５質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、特に好ましくは６５質量％以上である。前記ＳｉＯ２含有量が前記下限値以上であると、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。前記ＳｉＯ２含有量の上限値は特に限定されず、通常は８０質量％である。
前記ＳｉＯ２含有量は、例えば蛍光Ｘ線分析により測定される。アルミノケイ酸塩源（Ａ）におけるＳｉＯ２含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の好適な例として後述する物質の一種または二種以上を選択して用いるか、および／またはそのような物質を粉砕分級して特定の画分を用いることにより、前記下限値以上に調整することができる。
【００１４】
本発明で用いられるアルミノケイ酸塩源（Ａ）はまた、非晶質比率が５０質量％以上である。前記非晶質比率が５０質量％未満であると、アルミノケイ酸塩源（Ａ）のアルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）との反応性が低いことに起因して、製造されたジオポリマー成形体において所望の品質安定性、強度および靭性を得ることはできない。前記非晶質比率は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは８０質量％以上である。前記非晶質比率が前記下限値以上であると、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）のアルカリ成分によってアルミニウムおよびケイ素等の陽イオンがアルミノケイ酸塩源から溶出し、溶解して反応しやすいため、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。前記非晶質比率の上限値は特に限定されず、通常は１００質量％である。
前記非晶質比率は、例えばＸ線回折分析により測定される。アルミノケイ酸塩源（Ａ）における非晶質比率は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の好適な例として後述する物質の一種または二種以上を選択して用いるか、および／またはそのような物質を粉砕分級して特定の画分を用いることにより、前記下限値以上に調整することができる。
【００１５】
本発明で用いられるアルミノケイ酸塩源（Ａ）はまた、平均粒径が５０μｍ以下であり、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３０質量％以上の、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源を含む。アルミノケイ酸塩源（Ａ）の平均粒径が５０μｍより大きいか、またはアルミノケイ酸塩源（Ａ）が、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３０質量％未満の、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源を含むと、アルミノケイ酸塩源（Ａ）のアルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）との反応性が低いことに起因して、製造されたジオポリマー成形体において所望の品質安定性、強度および靭性を得ることはできない。前記平均粒径は、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以下であり、特に好ましくは１０μｍ以下である。また、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源の前記含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６５質量％以上、特に好ましくは８０質量％以上である。前記平均粒径が前記上限値以下であり、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源の前記含有量が前記下限値以上であると、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。前記平均粒径の下限値は特に限定されず、通常は１μｍである。また、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源の前記含有量の上限値は特に限定されず、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて１００質量％であってもよい。
前記平均粒径は、例えばレーザー回折・散乱法により測定される。アルミノケイ酸塩源（Ａ）の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源の含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の好適な例として後述する物質の一種または二種以上を選択して用いるか、および／またはそのような物質を粉砕分級して特定の画分を用いることにより、所望の値に調整することができる。
【００１６】
アルミノケイ酸塩源（Ａ）の好適な例としては、フライアッシュ、赤泥、シリカフュームおよび下水汚泥焼却灰等の産業廃棄物；天然アルミノシリケート鉱物およびそれらの仮焼物（例えばメタカオリン）、並びに火山灰等が挙げられる。これらの物質は市販されており、本発明では、これらを単独で、または二種以上組み合わせて使用してよい。
【００１７】
先に記載したように、上記物質を粉砕分級することにより、本発明における所定の特性を有する、即ち、ＳｉＯ２含有量がアルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて５０質量％以上であり、非晶質比率が５０質量％以上であり、平均粒径が５０μｍ以下であり、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて３０質量％以上の、平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源を含む、アルミノケイ酸塩源（Ａ）を調製することができる。或いは、上記物質から、本発明における上記した所定の特性を有する物質を、アルミノケイ酸塩源（Ａ）として選択することができる。このような特性を有するアルミノケイ酸塩源（Ａ）はアルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）との良好な反応性を示すため、当該アルミノケイ酸塩源（Ａ）を用いて製造されたジオポリマー成形体は、安定した品質と、高強度および高靭性とを併せ持つことができる。
【００１８】
上記物質を粉砕分級する方法としては、例えば、Journal of the Society of Materials Science, Japan, Vol.66, No.8, pp.574-581 (2017)に記載されているように、エアテーブルを用いて気流を下から通しながら振動を与え、浮遊速度差に加えて振動流動層での比重分離作用を利用する方法が挙げられる。
【００１９】
本発明の一態様において、アルミノケイ酸塩源（Ａ）におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の総質量に基づいて、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、特に好ましくは２５質量％以下である。一般にＡｌ２Ｏ３含有量が比較的高い（通常３５質量％より高い）メタカオリン等の物質は高価であるため、そのような物質をアルミノケイ酸塩源（Ａ）として用いると、製造コストの面で不利益が生じやすい。本発明のこの態様では、Ａｌ２Ｏ３含有量が比較的低く、より安価な物質（例えば、フライアッシュおよび火山灰等）をアルミノケイ酸塩源（Ａ）として使用しても、アルミノケイ酸塩源（Ａ）が本発明における所定の特性を有する限り、メタカオリン等をアルミノケイ酸塩源（Ａ）として用いた場合と同等の高強度かつ高靭性のジオポリマー成形体が製造される。このようにして製造されたジオポリマー成形体は、より安価な物質をアルミノケイ酸塩源（Ａ）として用いたことに起因して、製造コストに関する利点を有する。
【００２０】
本発明における所定の特性を有するアルミノケイ酸塩源（Ａ）が得られやすい観点、より安価な製造コストの観点、および品質安定性の観点から、アルミノケイ酸塩源（Ａ）は火山灰を含むことが好ましい。従って、本発明の一態様では、成形体は、好ましくは、アルミノケイ酸塩源（Ａ）として火山灰由来の物質を少なくとも含む。より好ましくは、アルミノケイ酸塩源（Ａ）は火山灰からなる。
【００２１】
＜（Ｂ）アルカリ金属ケイ酸塩＞
本発明で用いられるアルカリ金属ケイ酸塩は、水中で高アルカリ性を示し、前記アルミノケイ酸塩源（Ａ）と接触すると、それを活性化させ、ＡｌおよびＳｉ等の陽イオンを溶出させる作用を有する。また、アルカリ金属ケイ酸塩は、ジオポリマーを形成するケイ酸モノマー〔Ｓｉ(ＯＨ)４〕の供給源にもなる。
アルカリ金属ケイ酸塩の好適な例としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム等が挙げられ、本発明では、これらを単独で、または二種以上組み合わせて使用してよい。安価である観点からは、ケイ酸ナトリウムを使用することが好ましい。また、製造コストという利点を損なわない範囲で、ケイ酸ナトリウムの一部をケイ酸カリウムに置き換えてもよい。ケイ酸ナトリウムは、ケイ酸ナトリウムを水に溶かして加熱することにより得られる水ガラス（ケイ酸ナトリウムの濃い水溶液）の形態で使用してもよい。
【００２２】
アルカリ金属ケイ酸塩は通常、水溶液の形態で使用される。アルカリ金属ケイ酸塩水溶液におけるアルカリ金属／水のモル比は、０．０４以上であることが好ましい。モル比が高いほど得られるジオポリマー成形体の強度が高まるため、前記モル比は高いほど好ましいが、水が少ないほど、アルミノケイ酸塩源（Ａ）、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）および耐アルカリ性繊維（Ｃ）を含有する硬化性組成物の流動性が低下し、成形が困難になる。そのため、前記モル比は、好ましくは０．０６〜０．２５、より好ましくは０．０８〜０．２２、特に好ましくは０．１２〜０．２である。
【００２３】
アルカリ金属ケイ酸塩の含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）１００質量部に対し、固形分として、好ましくは５〜８０質量部、より好ましくは１０〜７０質量部、特に好ましくは１５〜６０質量部である。アルカリ金属ケイ酸塩の含有量が前記範囲内であると、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。
【００２４】
＜（Ｃ）耐アルカリ性繊維＞
本発明で用いられる耐アルカリ性繊維は、ジオポリマー成形体の強度および靭性を高める作用を有する。
【００２５】
耐アルカリ性繊維は、アルカリに対する化学的な耐久性を有する限り、有機繊維であっても無機繊維であっても特に限定されない。耐アルカリ性無機繊維としては、例えば、耐アルカリ性ガラス繊維、鋼繊維（スチールファイバー）、ステンレスファイバーおよび炭素繊維等が挙げられる。耐アルカリ性有機繊維としては、例えば、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと称することがある）系繊維、ポリオレフィン系繊維（例えば、ポリエチレン繊維およびポリプロピレン繊維等）、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアミド系繊維（ポリアミド６、ポリアミド６，６、およびポリアミド６，１０等）、アラミド繊維（特にパラアラミド繊維）、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール系繊維〔例えばポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維〕、アクリル繊維、レーヨン系繊維（例えば、ポリノジック繊維および溶剤紡糸セルロース繊維等）、ポリフェニレンサルファイド繊維（ＰＰＳ繊維）、並びにポリエーテルエーテルケトン繊維（ＰＥＥＫ繊維）等の各種耐アルカリ性繊維等が挙げられる。これらの耐アルカリ性繊維は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してよい。
【００２６】
これらのうち、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維が、ジオポリマー成形体により優れた補強性を付与しやすく、低コストで製造できる観点から好ましく使用される。従って、本発明の一態様においては、耐アルカリ性繊維は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００２７】
耐アルカリ性繊維の平均繊維径は好ましくは１００μｍ以下であり、より好ましくは８０μｍ以下であり、特に好ましくは６０μｍ以下である。耐アルカリ性繊維の平均繊維径は、通常３μｍ以上であり、より好ましくは５μｍ以上であり、特に好ましくは７μｍ以上である。耐アルカリ性繊維の平均繊維径が前記上限値以下であると、そのような耐アルカリ性繊維は、十分な繊維強度を兼ね備え、工業的に安定生産しやすい。耐アルカリ性繊維の平均繊維径が前記下限値以上であると、ジオポリマーマトリックスにおいて繊維がより均一に分散されやすい。ここで、本発明において、ジオポリマーマトリックス（以下において、「マトリックス」と称することもある）とは、ジオポリマー成形体において耐アルカリ性繊維を結合しているジオポリマー部を意味する。
【００２８】
耐アルカリ性繊維は、硬化性組成物中での繊維の良好な分散性と硬化性組成物の硬化後の良好な補強性とを両立しやすい観点から、そのアスペクト比が５０〜２０００であることが好ましく、５０〜４５０であることがより好ましい。ここで、本発明において、アスペクト比とは、繊維長（Ｌ）と繊維径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）を意味する。
【００２９】
耐アルカリ性繊維の平均繊維径およびアスペクト比は、ＪＩＳ  Ｌ  １０１５「化学繊維ステープル試験方法（８．５．１）」に準拠して求められる。
【００３０】
本発明の耐アルカリ性繊維の平均繊維強度は、好ましくは３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に好ましくは５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。耐アルカリ性繊維の平均繊維強度が上記下限値以上であると、ジオポリマー成形体に対する補強性能をより高めやすい。本発明の耐アルカリ性有機繊維の平均繊維強度の上限値は、繊維の種類に応じて適宜設定されるが、例えば、３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。なお、平均繊維強度は、ＪＩＳ  Ｌ  １０１５「化学繊維ステープル試験方法（８．５．１）」に準拠して求められる。
【００３１】
耐アルカリ性繊維としてＰＶＡ系繊維、例えばビニロン繊維を用いる場合、下記特性を有するＰＶＡ系繊維を用いてよい。ＰＶＡ系繊維を構成するＰＶＡ系ポリマーの重合度は、目的に応じて適宜選択でき、特に限定されない。得られる繊維の機械的特性等を考慮すると、３０℃水溶液の粘度から求めた、ＰＶＡ系ポリマーの平均重合度は、好ましくは５００〜２００００程度、より好ましくは８００〜１５０００程度、特に好ましくは１０００〜１００００程度である。このうち、得られる繊維の強度の観点から、ＰＶＡ系ポリマーの平均重合度は、好ましくは１０００以上、より好ましくは１２００以上、より好ましくは１５００以上、特に好ましくは１７５０以上である。ＰＶＡ系ポリマーは、平均重合度１０００以上３０００未満の中重合度品であってもよいし、平均重合度３０００以上の高重合度品であってもよい。
【００３２】
ＰＶＡ系ポリマーのけん化度も、目的に応じて適宜選択でき、特に限定されない。得られる繊維の力学的物性の点から、ＰＶＡ系ポリマーのけん化度は、例えば９５モル％以上、好ましくは９８モル％以上であってよい。ＰＶＡ系ポリマーのけん化度は９９モル％以上であってもよく、９９．８モル％以上であってもよい。ＰＶＡ系ポリマーのけん化度が上記下限値以上であると、得られる繊維について、良好な機械的特性、工程通過性および製造コスト等が得られやすい。
【００３３】
本発明に用いられるＰＶＡ系繊維は、このようなＰＶＡ系ポリマーを溶剤に溶解し、湿式、乾湿式または乾式のいずれかの方法により紡糸し、乾熱延伸することにより製造される。湿式紡糸とは、紡糸ノズルから直接固化浴に紡糸原液を吐出する方法のことである。乾湿式紡糸とは、紡糸ノズルから一旦任意の距離の空気中または不活性ガス中に紡糸原液を吐出し、その後に固化浴に導入する方法のことである。乾式紡糸とは、空気中または不活性ガス中に紡糸原液を吐出する方法のことである。ＰＶＡ系繊維は、紡糸後、必要に応じて延伸処理が行われてもよい。また、ＰＶＡ系繊維で一般的に行われているアセタール化処理等が行われてもよい。
【００３４】
ＰＶＡ系繊維の紡糸原液に用いられる溶剤としては、ＰＶＡを溶解することが可能な溶剤であれば特に限定されない。例えば、水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドおよび多価アルコール（例えば、グリセリン、エチレングリコールおよびトリエチレングリコール等）等の一種または二種以上を組み合わせて用いてよい。本発明では、湿式紡糸を行う場合、溶剤としては水または有機系の溶剤を用いることが好ましい。この中でも、供給容易性および環境負荷への影響の観点から、水およびＤＭＳＯが特に好ましい。紡糸原液中のポリマー濃度は、ＰＶＡ系ポリマーの組成および重合度、並びに溶剤の種類によって異なるが、一般的には６〜６０質量％である。
【００３５】
乾式紡糸でも、上記の溶剤を用いてよい。その場合、水を用いても、有機系の溶剤を用いてもよい。
【００３６】
本発明の効果を損なわない範囲であれば、紡糸原液には、ＰＶＡ系ポリマー以外に、目的に応じて添加剤等が含まれていてもよい。添加剤としては、例えば、硼酸、界面活性剤、酸化防止剤、分解抑制剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、隠蔽剤、着色剤および油剤等が挙げられる。
【００３７】
固化浴で用いられる溶媒は、紡糸原液で用いられる溶剤の種類に応じて適宜選択してよい。紡糸原液が水溶液の場合、固化浴としては、ＰＶＡ系ポリマーに対して固化能を有する無機塩類（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウム等）の水溶液およびアルカリ性水溶液を用いてよい。紡糸原液が有機溶剤溶液の場合、固化浴としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールまたはブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトン等のケトン類等の、ＰＶＡ系ポリマーに対して固化能を有する有機溶媒を用いてよい。
【００３８】
本発明においては、乾式紡糸で得られるＰＶＡ系繊維、または水または有機溶剤を溶媒とする紡糸原液から湿式紡糸で得られるＰＶＡ系繊維が、繊維強度の観点から好ましい。
【００３９】
固化された原糸から紡糸原液の溶媒を抽出除去するために、抽出浴を通過させてもよく、抽出時に同時に原糸を湿延伸してもよい。また、湿延伸後、繊維を乾燥させ、必要に応じて、更に乾熱延伸を行ってもよい。延伸を行う場合、総延伸倍率（湿延伸と乾燥後の延伸倍率の積）として、例えば５〜２５倍、好ましくは８〜２０倍程度の延伸を行ってもよい。
【００４０】
耐アルカリ性繊維として、市販の繊維を使用してもよく、その例としては、株式会社クラレ製ビニロン繊維商品名「クラロン」および東レ株式会社製ナイロン繊維商品名「タフバインダー」等の有機繊維、並びに日本電気硝子株式会社製商品名「ＡＲＧファイバ２５mm」および太平洋マテリアル株式会社製商品名「アンチクラックＨＤ」等の無機繊維等が挙げられる。
【００４１】
耐アルカリ性繊維の含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）１００質量部に対し、好ましくは０．３〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１５質量部、特に好ましくは０．７〜１０質量部である。耐アルカリ性繊維の含有量が前記範囲内であると、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。
【００４２】
本発明の一態様において、耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有量は、ジオポリマー成形体１００質量部に対し、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．２〜４質量部、特に好ましくは０．３〜３質量部である。耐アルカリ性繊維の含有量が前記範囲内であると、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。ジオポリマー成形体における耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有量は、後述する実施例に記載の方法により求められる。
【００４３】
本発明の一態様において、ジオポリマー成形体の全体または一部から、２０ｇとなるように切出した１０個の切出片に含まれる耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均含有率の変動係数は、好ましくは３０％以下、より好ましくは２５％以下、特に好ましくは２０％以下である。耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均含有率の変動係数が小さい程、ジオポリマー成形体に含まれる耐アルカリ性繊維（Ｃ）がより均一に分散していることを意味しており、従って、ジオポリマー成形体において、より安定した品質、より高い強度およびより高い靭性が得られやすい。上記変動係数は、後述する実施例に記載の方法により求められる。
【００４４】
＜任意の成分＞
本発明における硬化性組成物は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）および耐アルカリ性繊維（Ｃ）に加えて、任意の成分として、骨材、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）とは異なるアルカリ金属供給源、および混和材からなる群から選択される一種以上の成分を更に含有してよい。骨材および混和材を加えることにより、ジオポリマー成形体の強度および靭性をより高めることができる。
【００４５】
骨材としては、コンクリートやモルタルに一般に使用される骨材を使用してよい。骨材は、先に記載したアルミノケイ酸塩源（Ａ）とは異なる。骨材は、粒子の大きさによって細骨材と粗骨材に、成因によって天然骨材と人工骨材に、密度によって軽量骨材と普通骨材と重量骨材とに分類される。これらの骨材は、それぞれ単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してよい。
【００４６】
細骨材は、粒径が５ｍｍ以下の骨材であってよく、例えば、粒径が５ｍｍ以下の砂類；珪石、スラグ、スラグ粒子、高炉スラグ、火山灰、各種汚泥および岩石鉱物等の無機質材を粉末化または顆粒状化した細骨材等が挙げられる。砂類としては、例えば、川砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、鉱滓、ガラス砂、鉄砂、灰砂、炭酸カルシウムおよび人工砂等の砂類が挙げられる。これらの細骨材は、それぞれ単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してよい。
【００４７】
粗骨材は、粒径５ｍｍ以上の粒子が粗骨材の総量に基づいて８５質量％以上含まれる骨材である。粗骨材は、粒径５ｍｍ超の粒子からなるものであってもよい。粗骨材としては、例えば、各種砂利類、人工骨材（高炉スラグ等）および再生骨材（建築廃材の再生骨材等）等が挙げられる。これらの粗骨材は、それぞれ単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してよい。
【００４８】
高炉スラグには、結晶質である徐冷スラグと、非晶質である水砕スラグとがある。水砕スラグは潜在水硬性を有し、ジオポリマー成形体について強度向上または養生促進をもたらすため、必須の成分（Ａ）〜（Ｃ）に加えて使用することが好ましい。好ましい高炉水砕スラグの形態としては、非晶質比率が９０質量％以上で、かつアルミノケイ酸塩源（Ａ）と同様の平均粒径を有するものが好ましい。なお、高炉スラグは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）およびアルミナを含有するため、重縮合反応に関与する、ケイ酸モノマーおよびアルミニウムイオンの供給源にもなり得るが、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）含有量が５０質量％未満であるため、本発明ではアルミノケイ酸塩源（Ａ）に相当しない。
【００４９】
軽量骨材としては、例えば、火山砂利、膨張スラグおよび炭殻等の天然軽量骨材、並びに発泡真珠岩、発泡パーライト、発泡黒よう石、バーミキュライト、シラスバルーンおよびフライアッシュマイクロバルーン等の人工軽量骨材が挙げられる。これらの軽量骨材は、それぞれ単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してよい。
【００５０】
また、本発明における硬化性組成物は、上記骨材に加え、機能性骨材を更に含んでもよい。ここで、機能性骨材とは、有色の骨材、硬質の骨材、弾性を有する骨材、および特定の形状を有する骨材等が挙げられ、具体的には、層状ケイ酸塩（例えば、マイカ、タルクおよびカオリン）、アルミナおよびシリカ等が挙げられる。骨材に対する機能性骨材の割合は、それぞれの種類に応じて適宜設定することが可能であり、例えば、骨材と機能性骨材との質量比（骨材／機能性骨材）は、９９／１〜７０／３０であってよく、好ましくは９８／２〜７５／２５であってよく、より好ましくは９７／３〜８０／２０であってよい。これらの機能性骨材は、それぞれ単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してよい。
【００５１】
本発明における硬化性組成物が骨材を含有する場合、その含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）１００質量部に対し、好ましくは３０〜５００質量部、より好ましくは５０〜４００質量部、特に好ましくは８０〜３００質量部である。骨材の含有量が前記範囲内であると、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。
【００５２】
アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）とは異なるアルカリ金属供給源としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウム等のようなアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび炭酸リチウム等のようなアルカリ金属炭酸塩が挙げられ、これらを単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してよい。このアルカリ金属供給源は、水中で高いアルカリ性を示すため、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）と同様、アルミノケイ酸塩源（Ａ）と接触すると、それを活性化させ、ＡｌおよびＳｉ等の陽イオンを溶出させる作用を有する。従って、このアルカリ金属供給源を硬化性組成物に添加する場合は、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）によるアルミノケイ酸塩源（Ａ）の活性化を補う作用を有する。
【００５３】
本発明における硬化性組成物が、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）とは異なるアルカリ金属供給源を含有する場合、その含有量は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）１００質量部に対し、好ましくは３〜３０質量部、より好ましくは５〜２５質量部、特に好ましくは７〜２０質量部である。上記アルカリ金属供給源の含有量が前記範囲内であると、アルミノケイ酸塩源（Ａ）の活性化が進行しやすくなるため、製造されたジオポリマー成形体においてより高い強度およびより高い靭性が得られやすい。
【００５４】
＜ジオポリマー成形体の製造方法＞
本発明のジオポリマー成形体は、例えば、
少なくとも一種のアルミノケイ酸塩源（Ａ）および少なくとも一種のアルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）を含む成分を、水と共に混合する工程、
得られた混合物に耐アルカリ性繊維（Ｃ）を加えて更に混合することにより硬化性組成物を調製する工程、並びに
得られた硬化性組成物を成形した後に養生することによりジオポリマー成形体を得る工程
を含む方法により製造される。
【００５５】
この製造方法において使用されるアルミノケイ酸塩源（Ａ）、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）および耐アルカリ性繊維（Ｃ）としては、先の＜（Ａ）アルミノケイ酸塩源＞、＜（Ｂ）アルカリ金属ケイ酸塩＞および＜（Ｃ）耐アルカリ性繊維＞の段落において記載したものをそれぞれ使用することができる。また、この製造方法では、先の＜任意の成分＞の段落において記載した成分を使用することができる。
【００５６】
第一の混合工程における混合方法は特に限定されず、通常は、室温（２５℃）で、公知または慣用のミキサー等（例えば、モルタルミキサー、可傾式ミキサー、トラックミキサー、２軸式ミキサー、オムニミキサー、パンミキサー、プラネタリーミキサーおよびアイリッヒミキサー等）を用いて混合することができる。先に記載した任意の成分（例えば、骨材、およびアルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）とは異なるアルカリ金属供給源等）を添加する場合は、この混合工程において添加することができる。各成分をミキサー等に投入する順序は特に限定されない。水の量もまた特に限定されないが、硬化性組成物が過剰な水を含有することなく、均質な混合物が得られやすい観点から、通常は、アルミノケイ酸塩源（Ａ）１００質量部に対して３０〜３００質量部である。水は、独立して添加してもよいし、または、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）として水ガラスを使用する場合はその溶媒としての水の形態で添加してもよい。水溶性の物質［例えば、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）、および添加する場合は水溶性の任意成分〔例えば、アルカリ金属ケイ酸塩（Ｂ）とは異なるアルカリ金属供給源、例えば水酸化ナトリウム〕］を予め水に溶解して水溶液とした後に、得られた水溶液と、水不溶性成分〔例えば、アルミノケイ酸塩源（Ａ）、添加する場合は水不溶性の任意成分（例えば、高炉スラグおよび砂等の骨材）〕とを混合してもよい。その際、前記水溶液と、前記水不溶性成分を別個に混合して得られた混合物とを混合してもよい。また、いずれの混合時間も特に限定されず、均質な混合物が得られるまで混合すればよい。
【００５７】
次いで、得られた混合物に、耐アルカリ性繊維（Ｃ）を加えて更に混合する。耐アルカリ性繊維（Ｃ）は、所定量を一度に加えてもよいし、または２回以上に分けて加えてもよい。耐アルカリ性繊維（Ｃ）を加える方法としては、均質な硬化性組成物が得られやすい観点からは、一方向に引き揃えて収束した状態の繊維を加えることが好ましい。繊維を添加した後の混合時間は特に限定されず、均質な硬化性組成物が得られるまで混合すればよい。
【００５８】
続いて、得られた硬化性組成物を成形した後に、脱型または移送等の製造工程に耐えられるよう硬化性組成物の養生を実施する。本発明の製造方法において、得られた硬化性組成物は、開放された型枠に硬化性組成物を流し込む、いわゆる注型法や、硬化性組成物をプレス或いは吸引して脱水する脱水成形法や、密閉された型枠にスラリーを注入する射出成形法や、口金を通して一定の形状のものが成形できる押出成形法等、公知の技術を用いて成形することができる。この際、必要に応じて、圧力や振動を加えてもよい。また、硬化性組成物を、上面成形型やロール等を用いてプレスにより押圧してもよい。養生は、通常は、常圧または加圧下、２０〜９５℃の温度、例えば室温（２５℃）または９０℃で、２０〜９９％の相対湿度で行ってよい。養生時間は、養生を実施する圧力、温度および／または湿度に応じて適宜設定される。圧力、温度および湿度が高い程、養生時間は短くなり得、圧力、温度および湿度が低い程、養生時間は長くなり得る。例えば温度８０℃、湿度９０％以上で常圧蒸気養生（湿潤養生）を行う場合には、４〜２４時間程度養生すればよい。養生により硬化性組成物が硬化する。その後、追加養生を実施してもよく、その場合、追加養生の養生条件は最初の養生と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００５９】
得られたジオポリマー成形体は、特定のアルミノケイ酸塩源、アルカリ金属ケイ酸塩および耐アルカリ性繊維を含有することに起因して良好な反応性を有する硬化性組成物から形成されるため、また、上記方法により製造することによって硬化性組成物の成分（特に耐アルカリ性繊維）がより均一に混合されるため、安定した品質、高強度および高靭性を併せ持つことができる。
【実施例】
【００６０】
以下に、実施例および比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６１】
＜測定方法および評価方法＞
実施例および比較例における各種測定方法および評価方法は、次の通りである。
【００６２】
〔アルミノケイ酸塩源におけるＳｉＯ２含有量および非晶質比率〕
ＳｉＯ２含有量は、蛍光Ｘ線測定装置（リガク社製ＲＩＸ３１００）によりＳｉ分を定量し、酸化物換算することで得た。
また、非晶質比率は、次の方法で算出した。
（i）Ｘ線回折装置（リガク社製ＳｍａｒｔＬａｂ）を用い、リートベルト解析により、アルミノケイ酸塩源に含まれる全ての結晶質の存在比率を定量した。
（ii）１０００℃に設定したマッフル炉（ヤマト科学社製ＦＯ３１０）中にアルミノケイ酸塩源を投入し、投入前後の質量変化から強熱減量を求めた。
（iii）下記式により、非晶質比率を算出した。
【数１】
2019116393.tif 000002
【００６３】
〔アルミノケイ酸塩源の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源の割合〕
アルミノケイ酸塩源の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下であるアルミノケイ酸塩源の割合は、大塚電子株式会社製動的光散乱光度計ＤＬＳ−７０００を用いて得られた粒度分布より求めた。
【００６４】
〔アルミノケイ酸塩源におけるＡｌ２Ｏ３の含有量〕
Ａｌ２Ｏ３含有量は、蛍光Ｘ線測定装置（リガク社製ＲＩＸ３１００）によりＡｌ分を定量し、酸化物換算することで得た。
【００６５】
〔耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均繊維径およびアスペクト比〕
平均繊維径については、無作為に繊維を２０本取り出し、それぞれの繊維の長さ方向の中央部における繊維径を光学顕微鏡により測定し、その平均値を平均繊維径とした。ＪＩＳ  Ｌ  １０１５「化学繊維ステープル試験方法（８．５．１）」に準拠して平均繊維長を算出し、平均繊維径との比により繊維のアスペクト比を求めた。
【００６６】
〔耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有量および平均含有率の変動係数〕
成形体から、２０ｇとなるように片を切出し、それら切出片のうち１１個を任意に選択し、１０５℃で３時間乾燥後、各々の切出片の重量〔Ｗ１〜Ｗ１１（ｇ）〕を測定した。
１１個の切出片のうちの１つを乳鉢で粉砕した。ここでは、Ｗ１１（ｇ）の重量を有する切出片を粉砕したものとして説明する。粉砕後、粉砕物に水を添加して１０メッシュの金網で濾過することにより、耐アルカリ性繊維（Ｃ）とマトリックスとを分離した。次いで、濾液を更に濾紙で濾過することで、マトリックスを回収し、１０５℃で３時間乾燥後、マトリックスの重量Ｗ１１−１（ｇ）を精秤した。その後、６００℃のマッフル炉に３０分間投入した後、冷却してマトリックスの重量Ｗ１１−２（ｇ）を測り、下記式によりマトリックスの重量減少率Ｘ（％）を算出した。
【数２】
2019116393.tif 000003
次いで、残り１０個の切出片〔Ｗ１〜Ｗ１０（ｇ）の重量を有する切出片〕を６００℃のマッフル炉に３０分間投入して、切出片に含まれる耐アルカリ性繊維（Ｃ）を燃焼させた後、冷却して各々の重量〔Ｗ１−１〜Ｗ１０−１（ｇ）〕を測定した。
Ｗ１（ｇ）の重量を有する切出片における耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有率を、下記式により算出した。
【数３】
2019116393.tif 000004
Ｗ２〜Ｗ１０（ｇ）の重量を有する切出片の各々についても同様に、耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有率を算出した。
更に、Ｗ１〜Ｗ１０（ｇ）の重量を有する切出片の耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有率の標準偏差と平均値とを算出し、下記式により、耐アルカリ性繊維（Ｃ）の平均含有率の変動係数を算出した。
【数４】
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また、上記方法により求めた、Ｗ１〜Ｗ１０（ｇ）の重量を有する切出片の各々における耐アルカリ性繊維（Ｃ）の含有率から、各切出片１００質量部に対する耐アルカリ性繊維（Ｃ）の部数を算出し、その平均値を求めて、成形体１００質量部に対する耐アルカリ性繊維（Ｃ）の部数とした。
【００６７】
〔成形体の曲げ強度、曲げタフネス、および曲げ強度の変動係数〕
ＪＩＳ  Ａ  １１０６：２００６に準拠し、三等分点載荷方式でｎ＝６で曲げ試験を実施し、成形体の曲げ強度および曲げタフネスを求めた。また、曲げ強度の変動係数を、下記式により算出した。
【数５】
2019116393.tif 000006
【００６８】
実施例１
後に記載する表１および表２に記載の材料を用い、表２に記載の量で硬化性組成物を調製し、得られた硬化性組成物からジオポリマー成形体を製造した。
具体的には、まず、表２に記載の量で、１号水ガラス（濃度約５５質量％）および水酸化ナトリウムを水に溶解してジオポリマー水を調製した。次に、表２に記載の量の、アルミノケイ酸塩源、高炉水砕スラグおよび砂をモルタルミキサーに投入して１分間混合した後、前記ジオポリマー水をモルタルミキサーに投入して３分間混合した。続いて、表２に記載の量の、一方向に引き揃えて収束した繊維をモルタルミキサーに投入して更に１分間混合し、硬化性組成物を調製した。得られた硬化性組成物を、幅６ｃｍ×長さ２４ｃｍ×厚さ１ｃｍの型枠に流し込んで充填し、常圧下、８０℃×ＲＨ９０%の条件下で８時間養生した後、脱型することにより、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００６９】
実施例２
アルミノケイ酸塩源の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下のアルミノケイ酸塩源の割合を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７０】
実施例３
繊維の割合を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例２と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７１】
実施例４
アルミノケイ酸塩源の非晶質比率を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７２】
実施例５
アルミノケイ酸塩源の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下のアルミノケイ酸塩源の割合を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７３】
実施例６
繊維の種類を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例２と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７４】
実施例７
繊維の種類を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７５】
実施例８
アルミノケイ酸塩源の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下のアルミノケイ酸塩源の割合を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７６】
実施例９
鹿児島産火山灰に代えてフライアッシュII種を使用したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７７】
比較例１
耐アルカリ性繊維を添加しなかったことおよびジオポリマー水の量を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７８】
比較例２
アルミノケイ酸塩源の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下のアルミノケイ酸塩源の割合を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００７９】
比較例３
アルミノケイ酸塩源の非晶質比率、平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下のアルミノケイ酸塩源の割合を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００８０】
比較例４
アルミノケイ酸塩源の平均粒径、および平均粒径が１０μｍ以下のアルミノケイ酸塩源の割合を表２に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、ジオポリマー成形体を製造した。
得られたジオポリマー成形体について、先に記載したように評価を実施した。結果を表２に示す。
【００８１】
【表１】
2019116393.tif 000007
【００８２】
【表２】
2019116393.tif 000008
【００８３】
表２に示されているとおり、特定のアルミノケイ酸塩源、アルカリ金属ケイ酸塩および耐アルカリ性繊維を含有する硬化性組成物から形成された本発明のジオポリマー成形体は、高い曲げ強度および曲げタフネス、即ち、高強度および高靭性を有していた。また、本発明のジオポリマー成形体は、より小さい繊維の平均含有率の変動係数および曲げ強度の変動係数を有していた。これは、繊維の平均含有率のばらつきおよび曲げ強度のばらつきが少ないことを意味しており、安定した品質のジオポリマー成形体が得られたことを示している。
【００８４】
一方、耐アルカリ性繊維を含有しない硬化性組成物から形成されたジオポリマー成形体（比較例１）は、より小さい曲げ強度および著しく小さい曲げタフネスを有し、本発明における特定のアルミノケイ酸塩源を含有しない硬化性組成物から形成されたジオポリマー成形体（比較例２〜４）は、より低い曲げ強度およびより低い曲げタフネスを有していた。即ち、これらのジオポリマー成形体は、十分な強度および靭性を有さなかった。また、比較例２〜４のジオポリマー成形体では、繊維の平均含有率の変動係数および曲げ強度の変動係数、即ち、繊維の平均含有率のばらつきおよび曲げ強度のばらつきが大きかった。このようなジオポリマー成形体の品質安定性は不十分である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のジオポリマー成形体は、特定のアルミノケイ酸塩源、アルカリ金属ケイ酸塩および耐アルカリ性繊維を含有することに起因して良好な反応性を有する硬化性組成物から形成されるため、安定した品質と、高強度および高靭性とを併せ持つことができ、環境にも優しい。従って、本発明のジオポリマー成形体は、特に限定されるものではないが、例えば、ブロック、床材、壁材、天井材、間仕切り、屋根材および瓦等の、各種の土木・建築材料として有用に用いることができる。