Development of acceleration technology of cement hydration by the photocatalytic effect of titanium oxide

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K14068
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 兼松 学 東京理科大学, 理工学部建築学科, 教授 (00312976)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BAE SUNGCHUL 東京理科大学, 理工学部建築学科, 助教 (30751630) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 酸化チタン / 光触媒 / セメント硬化体 / 水和促進効果 / フライアッシュ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、セメント鉱物のC3Sを用いて、酸化チタンの光触媒効果がセメント硬化体及びモルタルの初期及び長期材齢に及ぼす影響について定量的に実証することを目的とする。さらには、光触媒酸化チタンによる水酸化カルシウム生成促進効果がフライアッシュのポゾラン反応に与える影響について定量的に検証し、光触媒効果によるポゾラン反応のコントロール技術に必要な基礎的試験の蓄積を目的とする。
平成28年度は、活性化TiO2の水和促進メカニズムを明らかにすべく、活性化TiO2を置換したセメントペーストを作製し水和生成物の化学分析および発熱量分析などを行った。
その結果、TiO2の添加率の増加に伴い、C3Sペースト及び、フライアッシュを置換したC3Sペーストは、共に水和反応が促進されることが確認された。また、コンダクションカロリーメーターを用いた水和反応熱分析では、活性化TiO2の添加は、非活性化TiO2の添加に比べセメントペーストの水和発熱速度を遅くし、初期における総水和発熱量を高くすることが確認され、その発熱量の乖離は、TiO2の添加率に比例して増加する傾向を示した。
また、TG/DTAおよびXRD分析により、FAを置換したC3Sに、活性化TiO2及びTiO2を添加したペーストは、CH量の減少傾向を示し、初期材齢においてもポゾラン反応が生じていることを確認した。その一方で、TiO2の光触媒効果が水和反応に与える影響に比べ、TiO2をセメント硬化体に添加した場合のマイクロフィラー効果のほうが、水和促進への寄与度がわずかに高い傾向を確認した。
以上より、酸化チタンの光触媒効果がセメント硬化体の初期材齢に及ぼす影響のメカニズムを明らかにすることで、酸化チタンの光触媒効果が水和促進効果を有することを示した。