石炭スラグの低活性および処理困難などの問題に対し、低炭素環境保護の理念を核心とし、石炭スラグを基材としたジオポリマーの製造工程と焼成効果を研究した。単因子実験に基づき、焼成温度、活性剤添加量、および液体と固体の比率がジオポリマーの圧縮強度に及ぼす影響を検討し、石炭スラグ基ジオポリマーの最適配合を得た。X線回折（XRD）、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）、走査電子顕微鏡（SEM）などの手法を用いてジオポリマーの水和生成物と微細構造を研究し、焼成過程およびジオポリメラーゼ反応前後の鉱物相変化を明らかにし、強度向上のメカニズムを解明した。酸化カルシウムを主要活性剤、十二水リン酸三ナトリウム（TSPH）を補助活性剤とする共同活性化により、28日で圧縮強度34.5 MPaのジオポリマーを成功裏に製造した。酸化カルシウムが提供するアルカリ性環境、核生成部位、TSPHが提供するリン酸基は、石炭スラグ中の活性成分の溶解と複雑なゲル相の形成を促進し、ジオポリマーの圧縮強度の重要な要因である。さらに、1000 ℃未満の高温焼成条件下では、石炭スラグは石炭廃棄物やフライアッシュなどの固体廃棄物のような熱活性を持たず、高温焼成はかえって化学反応活性を低下させることが分かった。

ジオポリマー;石炭スラグ;カルシウム活性化剤;微細構造;圧縮強度