(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
1)石炭灰とポルトランドセメントと水を含むペーストを、30〜65℃の範囲内にある任意の温度T1℃及びT2℃で、それぞれ反応させ硬化させた後、該硬化体を粗粉砕し直ちにアセトンに浸漬し、さらに100〜110℃で24時間以上乾燥させ、
2)前記それぞれの硬化体の強熱減量値及び不溶残分値、さらに使用した石炭灰の不溶残分値より、温度T1℃でdi日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R1i、及び温度T2℃でdi日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R2iを求める。
3)前記求めた反応率R1iと積算温度（(T1−Tc)×di）、R2iと積算温度（(T2−Tc)×di）の片対数方眼紙におけるプロット（積算温度((T1−Tc)×di、(T2−Tc)×di)を対数軸にプロットする）で、相関係数が最大となる活性温度指数Tc℃を求め、
4)前記活性温度指数Tc℃と、前記片対数方眼紙における反応率と積算温度のプロットの傾きと切片の値を用いて、石炭灰のポゾラン活性を評価することを特徴とする石炭灰の評価方法。
【請求項２】
ペーストの配合割合が、
石炭灰／（石炭灰＋ポルトランドセメント）重量比が0.1〜0.6で、
水／（石炭灰＋ポルトランドセメント）重量比が0.3〜0.6である請求項１記載の石炭灰の評価方法。
【請求項３】
T1が30〜45℃、T2が45〜65℃で、（T2−T1）が15℃以上である請求項１又は２記載の石炭灰の評価方法。
【請求項４】
ペーストの反応期間を、d1＝2〜4日、d2＝5〜7日、d3＝8〜10日の３材齢とする請求項１〜３のいずれかに記載の石炭灰の評価方法。
【請求項５】
ポルトランドセメントに代えて、水酸化カルシウムを使用する請求項１〜４のいずれかに記載の石炭灰の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭灰のポゾラン活性を評価する石炭灰の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、火力発電所や各種工場の燃焼炉等において石炭の燃焼の際に排出される石炭灰は、セメント用混和材（「JIS R 5213」）やコンクリート用混和材（「JIS A 6201」）として利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、石炭灰は、その使用した石炭の炭種や燃焼温度等の条件により、化学組成が大きく異なること（例えば、現在主に使用されている海外炭では、石炭灰の化学組成が、SiO2が44.6〜74.0％、Al2O3が16.4〜38.3％、CaOが0.1〜14.3％、Fe2O3が0.6〜22.7％の範囲である）、また、ほぼ同じ化学組成のものでも、セメント用混和材やコンクリート用混和材として使用した場合、石炭灰の反応速度や反応率等が異なることが知られている。
【０００４】
しかしながら、石炭灰をセメント用混和材やコンクリート用混和材として使用する場合、該石炭灰のポゾラン活性（養生温度の影響や反応率等）を評価する方法は知られていない。
なお、セメント用混和材としての石炭灰の品質規格として、「JIS A 6201（コンクリート用フライアッシュ）」があるが、該規格は、セメント用混和材として使用した石炭灰のポゾラン活性（養生温度の影響や反応率等）を評価するものではない。
【０００５】
そこで、本発明においては、セメント用混和材やコンクリート用混和材として使用する石炭灰のポゾラン活性（養生温度の影響や反応率等）を短期間で評価できる石炭灰の評価方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の石炭灰の評価方法は、石炭灰を含むセメントペースト（又は、水酸化カルシウムペースト）を、30〜65℃の範囲内にある任意の温度T1℃及びT2℃で硬化させた後、該硬化体中の石炭灰の反応率を求め、該反応率と積算温度の関係から、石炭灰のポゾラン活性を評価することを特徴とするものである。具体的には、
1)石炭灰とポルトランドセメント（又は、水酸化カルシウム）と水を含むペーストを、30〜65℃の範囲内にある任意の温度T1℃及びT2℃で、それぞれ反応させ硬化させた後、該硬化体を粗粉砕し直ちにアセトンに浸漬し、さらに100〜110℃で24時間以上乾燥させ、
2)前記それぞれの硬化体の強熱減量値及び不溶残分値、さらに使用した石炭灰の不溶残分値より、温度T1℃でdi日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R1i、及び温度T2℃でdi日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R2iを求める。
3)前記求めた反応率R1iと積算温度（(T1−Tc)×di）、R2iと積算温度（(T2−Tc)×di）の片対数方眼紙におけるプロット（積算温度((T1−Tc)×di、(T2−Tc)×di)を対数軸にプロットする）で、相関係数が最大となる活性温度指数Tc℃を求め、
4)前記活性温度指数Tc℃と、前記片対数方眼紙における反応率と積算温度のプロットの傾きと切片の値を用いて、石炭灰のポゾラン活性を評価することを特徴とする石炭灰の評価方法である（請求項１）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明の石炭灰の評価方法は、石炭灰を含むセメントペーストを、30〜65℃の範囲内にある任意の温度T1℃及びT2℃で硬化させた後、該硬化体中の石炭灰の反応率を求め、該反応率と積算温度の関係から、石炭灰のポゾラン活性を評価することを特徴とするものである。
具体的には、本発明では、まず
1)石炭灰とポルトランドセメントと水を含むペーストを、30〜65℃の範囲内にある任意の温度T1℃及びT2℃で、それぞれ反応させ硬化させる。
ここで、ペーストの配合は、
▲１▼石炭灰／（石炭灰＋ポルトランドセメント）重量比が0.1〜0.6で、
▲２▼水／（石炭灰＋ポルトランドセメント）重量比が0.3〜0.6
であることが好ましい。前記配合範囲のペーストを使用することにより、短期間（10日以内）で石炭灰のポゾラン活性を評価することができる。
【０００８】
ペーストの反応温度は、30〜65℃の範囲内にある任意の温度T1℃及びT2℃である。ペーストの反応温度が30℃未満では、石炭灰のポゾラン反応の進行が遅く短期間で石炭灰のポゾラン活性を評価するという本発明の目的を達成することが困難であり好ましくない。ペーストの反応温度が65℃を超えると、セメントの水和反応が変化し、生成する水和物に変化が生じる可能性が高く好ましくない。
なお、本発明においては、T1は30〜45℃、T2は45〜65℃で、（T2−T1）が15℃以上とすることが好ましい。
【０００９】
ペーストは、上記各温度（T1℃及びT2℃）で、それぞれ反応させ硬化させる。ここで、石炭灰のポゾラン反応をある程度進行させること、短期間で石炭灰のポゾラン活性を評価するという本発明の目的、さらには評価精度の向上等から、ペーストの反応期間は、d1＝2〜4日、d2＝5〜7日、d3＝8〜10日の３材齢とすることが好ましい。
所定期間反応させた後は、該硬化体を粗粉砕しアセトンに浸漬して水和を停止させ、さらに100〜110℃で24時間以上乾燥させる。
【００１０】
次に、本発明においては、
2)前記それぞれの硬化体の強熱減量値及び不溶残分値、さらに使用した石炭灰の不溶残分値を用いて、硬化体中の石炭灰の反応率を求める。
以降、温度T1及びT2℃でd1、d2及びd3日間反応させた場合を例に説明する。
まず、以下の(1)式を用いて、
▲１▼温度T1℃でd1日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R11、
▲２▼温度T1℃でd2日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R12、
▲３▼温度T1℃でd3日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R13、
▲４▼温度T2℃でd1日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R21、
▲５▼温度T2℃でd2日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R22、
及び▲６▼温度T2℃でd3日間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率R23
をそれぞれ求める。
Rid＝(((f0×fr)−aid)／(f0×fr))×100                 (1)
なお、Ridは温度Ti℃でd日反応させた硬化体中の石炭灰の反応率（％）、f0は使用した石炭灰の不溶残分値（％）である。
また、(1)式において、fr＝石炭灰／（石炭灰＋ポルトランドセメント）重量比、
aid＝（温度Ti℃でd日反応させた硬化体の不溶残分値(％)）／（１−(温度Ti℃でd日反応させた硬化体の強熱減量値(％)／100)）
である。
なお、硬化体の強熱減量値及び不溶残分値、さらに使用した石炭灰の不溶残分値は、「JIS R 5202（ポルトランドセメントの化学分析方法）」に準じて測定すれば良い。
【００１１】
次に、本発明においては、
3)片対数方眼紙における反応率R1iと((T1−Tc)×di)、R2iと((T2−Tc)×di)のプロット（((T1−Tc)×di)、((T2−Tc)×di)を対数軸にプロットする）で、相関係数が最大となる活性温度指数Tc℃を求める。
温度T1及びT2℃でd1、d2及びd3日間反応させた前記例で具体的に説明すると、片対数方眼紙を用いて、反応率R11と((T1−Tc)×d1)、R12と((T1−Tc)×d2)、R13と((T1−Tc)×d3)、R21と((T2−Tc)×d1)、R22と((T2−Tc)×d2)、R23と((T2−Tc)×d3)をプロットした場合（((T1−Tc)×d1)、((T1−Tc)×d2)、((T1−Tc)×d3)、((T2−Tc)×d1)、((T2−Tc)×d2)、((T2−Tc)×d3)を対数軸にプロットする）の、相関係数が最大となる活性温度指数Tc℃を求める。
なお、本発明においては、((T1−Tc)×di)、((T2−Tc)×di)を積算温度と称する。
【００１２】
そして、本発明においては、
4)上記求めた活性温度指数Tc℃と、上記片対数方眼紙における反応率と積算温度のプロットの傾きと切片の値を用いて、石炭灰のポゾラン活性を評価するものである。
本発明において、活性温度指数Tc℃は、石炭灰のポゾラン反応が活性化する温度を、片対数方眼紙における切片（Ｘ切片）は、石炭灰のポゾラン反応が開始する積算温度をそれぞれ表す指標として評価する。
また、片対数方眼紙における傾きは、石炭灰を使用したペースト中の石炭灰の反応率を温度履歴より推定するための回帰式値として用いることができる。
【００１３】
本発明においては、ポルトランドセメントに代えて、水酸化カルシウムを使用して、石炭灰のポゾラン活性を評価することもできる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
１． 使用材料
以下に示す材料を使用した。
セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
石炭灰  ；ブレーン比表面積4000cm2/g、不溶残分値83.9％、強熱減量値1.4
水    ；水道水
【００１５】
上記材料を用いて、
▲１▼石炭灰／（石炭灰＋ポルトランドセメント）重量比が0.4で、
▲２▼水／（石炭灰＋ポルトランドセメント）重量比が0.5
のペーストを調製した。ペーストの混練は、ホバートミキサを用いて、180秒間混練した。
【００１６】
上記ペーストをT1＝40℃、T2＝60℃で、それぞれ3日、5日及び10日養生後、硬化体を粗粉砕しアセトンに浸漬して水和を停止させ、さらに105℃で24時間乾燥した。
なお、参考として、20℃で、7日、28日及び91日、さらに40℃で、7日、28日及び91日の養生も行った。
【００１７】
上記各硬化体の強熱減量値及び不溶残分値、さらに使用した石炭灰の不溶残分値を「JIS R 5202（ポルトランドセメントの化学分析方法）」に準じて測定した。
該測定値を用いて、各温度で各期間反応させた硬化体中の石炭灰の反応率を前記(1)式で求めた。
その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0004183367.tif 000002
【００１９】
次に、片対数方眼紙における、反応率と積算温度のプロット（具体的には、R11と((40−Tc)×3)、R12と((40−Tc)×5)、R13と((40−Tc)×10)、R21と((60−Tc)×3)、R22と((60−Tc)×5)、R23と((60−Tc)×10）のプロット）で、相関係数が最大となる活性温度指数Tc℃を求めた。
その結果、活性温度指数Tcは18.5℃、片対数方眼紙における反応率と積算温度のプロットの傾きは5.24、切片（Ｘ切片）は11.08であった。なお、相関係数は0.98であった。
図１に、Tcを18.5℃とした場合の反応率と積算温度のプロットを示す。
【００２０】
前記結果から、実施例で使用した石炭灰は、18.5℃以上でポゾラン反応が活性化すると評価される。18.5℃未満では反応が抑制される。この値が小さい程初期に反応しやすい石炭灰であると評される。表１の結果から、20℃および40℃で91日間養生した結果と40℃および60℃で促進した結果と同様の結果を示し、前記評価は正しいことが分かる。
また、40℃で反応率が25％となる材齢は、28日であると推定される。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明の石炭灰の評価方法によれば、セメント用混和材やコンクリート用混和材として使用する石炭灰のポゾラン活性（養生温度の影響や反応率等）を短期間で評価することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例において、活性温度指数Tcを18.5℃とした場合の、石炭灰の反応率と積算温度のプロットである。
【図１】
0004183367.tif 000003