2017 Fiscal Year Annual Research Report
乾燥に伴うコンクリート中の層状分子の構造変化と体積変化との関係の解明
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16H06105
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
五十嵐 豪 東北大学, 工学研究科, 助教 (10733107)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | C-S-H / 乾燥収縮 / 水分特性 / 1H-NMR / 混和材 / 層間水 / ゲル水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンクリートの乾燥収縮に伴うコンクリート構造物の耐久性の低下の抑制によるコンクリート構造物の長寿命化を実現し，建設に伴うエネルギー消費量の低減や，安全な放射性廃棄物処分施設を建設することを目的として，コンクリートを構成するセメントペースト中の主要な成分であるカルシウム（アルミノ）シリケート水和物（C-(A)-S-H）の層状構造の変化による乾燥収縮メカニズムを，層状ケイ酸塩鉱物の層間水の減少に伴う分子構造の変化という科学的見地から明らかにする。また，明らかにした乾燥収縮メカニズムに基づいてC-(A)-S-Hの層状構造の固定化に寄与する収縮低減剤の開発に取り組んでいる。今年度は，混和材を添加した硬化セメントペーストの乾燥後の再吸水過程における硬化セメントペースト内部の微細構造の変化または水の存在形態の変化を明らかにするために，1H-NMR relaxometry分析により硬化セメントペースト中のプロトンの横緩和時間分布を取得し，内部の水分の挙動について実験的検討を行った。その結果，シリカゲルによる乾燥によって硬化セメントペースト中のC-(A)-S-Hの層状構造の水（層間水）と考えられているプロトンとC-(A)-S-Hの粒子構造の水（ゲル水）と考えられているプロトンはいったん減少するが，再吸水によって，いったんゲル水と毛管水（キャピラリー水）の中間の水（interhydrate)と考えられているプロトンの状態を経由して，およそ2日間程度で層間水とゲル水の割合は元の状態にはもどらないが，両者を足し合わせた総量は，乾燥前の状態に戻ることが確認された。その後，約1か月経過すると，層間水とゲル水の割合が，シリカゲルによる乾燥前の状態に戻る傾向が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，混和材を添加したセメントペーストの乾燥後の再吸水過程におけるセメントペーストの水分特性について実験的検討を実施したため，おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験的検討としては，セメントペースト中に存在する各種水和物の合成および圧縮成型を行った試験体の乾燥による水分量，層間距離，乾燥収縮量の変化を所得し，それぞれの関係を化学ポテンシャルや微細構造の観点から考察する。理論的検討としては，実験から得られた乾燥に伴う層間水の量，層間距離，乾燥収縮量の関係からC-S-Hの乾燥に伴う層状構造の形態の変化を数理モデル化し，セメントペーストの乾燥収縮モデルを提案する。
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