セメント生産の分野では、 フライアッシュ クリンカーへの依存を減らすことは、常に重要な課題でした。建材研究設計研究所は、元のフライアッシュ（比表面積290m²/kg、活性指数72.3%）を高活性のフライアッシュに変換することに成功しました。 超微粒子フライアッシュ 比表面積が500 m²/kg以上の超微粒子を生産しました。これは、Φ4.2m×13mのチューブミルを用いたメカノケミカル活性化技術によって実現しました。その結果、28日間の活性指数は91.1%に上昇しました。
レーザー粒子サイズ分析により、以下の変化が明らかになった。平均粒子サイズ（D50）は28.45μmから11.14μmへと大幅に減少しました。3μm未満の微粒子の割合は6.43%から16.39%に増加しました。特性粒子径（X'）は26μm減少しました。これらの変化により、活性SiO₂およびCa(OH)₂の水和反応効率が大幅に向上しました。生成されたCSHゲルの量は30%以上増加し、セメントペーストの微細構造の密度は25%増加しました。
3つの主要な効果により材料特性を再構築
微細骨材充填効果
超微粒子フライアッシュ（45μm未満の粒子が93.3%）の粒度分布は、セメントと勾配を形成します。これにより、セメント粒子間の隙間が埋められます。その結果、バインダー材の嵩密度は18%増加します。
20%の場合 超微粒子フライアッシュ P·O42.5セメントに添加した場合、標準コンシステンシーの水需要はわずか1.8%しか増加しません。3日圧縮強度は23.4MPaのままです。28日強度は48.2MPaに達し、純粋なクリンカーセメントの性能に近づきます。
火山灰活動の影響
粉砕中にガラス微粒子が破壊され、より多くの活性部位が露出します。これにより、セメント水和生成物との二次反応速度が40%増加します。
試験の結果、20%超微粒子フライアッシュを使用したコンクリートは、28日圧縮強度が50.3MPaに達することが示されました。これは、生フライアッシュを使用したコンクリートよりも13.6%高い値です。塩化物イオン浸透抵抗は2段階向上し、鉄筋保護能力も大幅に向上しました。
粒子形態ベアリング効果
走査型電子顕微鏡（SEM）観察により、超微粒フライアッシュ中の球状SiO₂微粒子が45%から78%に増加していることが示されました。コンクリート中では、これらの微粒子は「ボールベアリング」効果を発揮します。初期スランプは210mmで、60分後のスランプ低下はわずか30mmです。これは原料フライアッシュと比較して50%向上しており、ワーカビリティが大幅に向上します。
産業用途におけるコスト削減と効率向上
セメント会社のΦ4.2mチューブミル生産ラインでは、0.7‰の粉砕助剤を用いた最適化により生産量が増加しました。粉砕システムの処理能力は70t/hから100t/hに向上し、単位消費電力は35kWh/t以下に抑えられました。
コンクリートアプリケーションにおけるパフォーマンス革命
C30コンクリート配合において、超微粒子フライアッシュをセメント30%に置換すると、28日圧縮強度は29.9MPaに達し、元のフライアッシュ群より13.7%高くなります。50回の凍結融解サイクル後の強度低下は、元のフライアッシュ群の8.9%に対してわずか5.2%です。海洋工学コンクリートにおいては、超微粒子フライアッシュの微細充填効果により塩化物イオン拡散係数が42%低下し、鉄筋腐食期間が20年以上に延長されます。特に、ポリカルボン酸系高性能減水剤との相性が優れており、60分スランプ保持値は180mmであり、レディーミクストコンクリートの長距離輸送ニーズを満たしています。
結論
粉砕技術によって促進された材料革命は、粒子の微細化を通じて産業固形廃棄物の潜在価値を解き放つことを根本的に目指しています。フライアッシュは、複合材料における「受動的な添加剤」から、「能動的な最適化」機能鉱物混和剤へと進化しています。この変化は、セメント業界におけるコスト削減と効率向上という実用的要求を満たすだけでなく、グリーン建材の未来像を体現するものでもあります。粉砕プロセスと標準システムの継続的な改良により、高活性超微粒子フライアッシュはコンクリート材料の性能限界を再定義する準備が整っています。これは、「デュアルカーボン」目標に基づく循環型経済にとって重要な技術的サポートとなります。
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