アラゴナイト型炭酸カルシウムのホッキ貝殻により膨張を付与したモルタルの耐久性評価

• Project/Area Number: 16K06452
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Civil engineering materials/Construction/Construction management
• Research Institution: Tomakomai National College of Technology
• Principal Investigator: 廣川 一巳 苫小牧工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00100751)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 暁央 苫小牧工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00422650)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 焼成ホッキ貝殻 / アラゴナイト型炭酸カルシウム / 膨張 / 水酸化カルシウム / ホッキ貝殻 / 炭酸カルシウム / アラゴナイト型 / カルサイト型 / 凍害 / 土木材料 / コンクリート / 耐久性 / リサイクル

Outline of Annual Research Achievements

アラゴナイト型炭酸カルシウムであるホッキ貝殻の有効利用に関する研究である。ホッキ貝殻を1000℃で焼成した酸化カルシウムをセメントに置換してモルタルおよびコンクリートを作製した。このとき，酸化カルシウムと水との反応により，セメント硬化体が膨張する。焼成ホッキ貝殻混入モルタルの膨張量は，石灰系膨張材の原料と同じ成分であるカルサイト型炭酸カルシウムの貝殻を使用したモルタルより大きくなる。これは，焼成ホッキ貝殻と水の反応により，水酸化カルシウムが形成されると同時にアラゴナイト型炭酸カルシウムがモルタル内に生成されるためである。アラゴナイト型炭酸カルシウムを焼成したホッキ貝殻は，水との反応により先祖返りでアラゴナイト型炭酸カルシウムを再構成したものと考えられる。アラゴナイト型炭酸カルシウムは棒状の結晶構造であり，この結晶を生成に起因して膨張が大きくなったと推察される。
焼成ホッキ貝殻粉末をセメントに置換して作製したモルタルの内部組織評価を反射電子像の画像解析にて実施した。焼成貝殻粉末を混入したモルタルは，酸化カルシウムの水和により水酸化カルシウムが増大し，膨張により粗大毛細管空隙の割合が多くなる。このモルタルの膨張をJIS A6202の拘束膨張試験器具により拘束すると，水酸化カルシウムの割合が増大し，粗大毛細管空隙の割合が減少する。
この膨張特性をコンクリート材料に適用する場合，静的破砕剤，ケミカルプレストレストコンクリート，収縮低減剤などの利用方法が想定される。静的破砕剤およびケミカルプレストレストコンクリートとして利用する場合には，膨張力が重要となる。そこで，膨張力を測定する試験法，およびケミカルプレストレストによる強度の増大を確認する試験方法について確立した。実用化のためには膨張応力を評価することが重要であることを示した。

Research Products

• [Journal Article] 焼成貝殻粉末により膨張を付与したモルタルの反射電子像の画像解析による内部組織評価 (2017)
  • Author(s): 土門寛幸，渡辺暁央，近藤崇，廣川一巳
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: Vol.39, No.1 Pages: 1585-1590
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 海洋コンクリート構造物の凍害による表層モルタルはく離に関する実験的検討 (2016)
  • Author(s): 廣川一巳，渡辺暁央，近藤崇，木村直生
  • Journal Title: コンクリート工学年次論文集 Volume: Vol.38 Pages: 975-980
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparison of the expansion of mortar containing shell powder of surf clam and scallop (2016)
  • Author(s): 渡辺暁央，廣川一巳，近藤崇
  • Journal Title: International RILEM Conference on Materials, Systems and Structures in Civil Engineering Conference segment on Concrete with Supplementary Cementitious Materials Volume: 113 Pages: 177-187
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 有限要素法によるモルタルの応力解析 (2018)
  • Author(s): クリー ソジアート，渡辺暁央，廣川一巳，高橋正一
  • Organizer: 土木学会北海道支部 平成29年度技術研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 焼成シジミ貝殻粉末の配合割合と膨張特性の関係について (2018)
  • Author(s): 山田真嘉，廣川一巳，渡辺 暁央，土門寛幸
  • Organizer: 土木学会北海道支部 平成29年度技術研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 焼成ホッキ貝殻粉末を利用した配合と膨張力の関係について (2018)
  • Author(s): 國分優樹，廣川一巳，渡辺 暁央
  • Organizer: 土木学会北海道支部 平成29年度技術研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 焼成ホッキ貝殻粉末を用いたコンクリートの長さ変化に関する研究 (2018)
  • Author(s): 谷 恭平，廣川一巳，渡辺 暁央
  • Organizer: 土木学会北海道支部 平成29年度技術研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 焼成ホッキ貝殻粉末を用いたケミカルプレストレスモルタル供試体の強度特性について (2018)
  • Author(s): 渡辺耕平，廣川一巳，渡辺 暁央
  • Organizer: 土木学会北海道支部 平成29年度技術研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] 焼成シジミ貝殻粉末混入モルタルの膨張特性について (2017)
  • Author(s): 櫻井洋助，廣川一巳，渡辺暁央，土門寛幸
  • Organizer: 土木学会北海道支部
  • Place of Presentation: 北見工業大学
  • Year and Date: 2017-02-04
• [Presentation] 焼成ホッキ貝殻粉末を用いた静的破砕剤について (2017)
  • Author(s): 髙橋昂暉，廣川一巳，渡辺暁央
  • Organizer: 土木学会北海道支部
  • Place of Presentation: 北見工業大学
  • Year and Date: 2017-02-04
• [Presentation] 多機能寒冷地材料物性試験装置を用いたコンクリートの応力試験 (2017)
  • Author(s): 小橋美穂，渡辺暁央，廣川一巳，高橋正一
  • Organizer: 土木学会北海道支部
  • Place of Presentation: 北見工業大学
  • Year and Date: 2017-02-04