石炭灰を活性フィラーとするジオポリマーの最適配合設計法への品質工学的アプローチ

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K06442
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 尾上 幸造 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (50435111)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐川 康貴 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10325508)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ジオポリマー / フライアッシュ / タグチメソッド / 動特性 / SN比 / 感度

Outline of Annual Research Achievements

ジオポリマーは，セメントに依存しない次世代コンクリートとして世界的に注目されているが，取り扱うべき設計パラメータが多岐にわたり，その配合設計法に関しては未だ手探りの段階にある．本研究では，品質工学的アプローチにより，火力発電所からのフライアッシュを活性フィラーとするフライアッシュベースジオポリマーの配合設計システムを提案することを目的としている．具体的には，フライアッシュとアルカリ溶液の容積比を「入力値」，フライアッシュベースジオポリマーの15打フロー値，曲げ強度，および圧縮強度を「出力値」とするシステムを想定し，タグチメソッドにおける動特性のパラメータ設計を導入することで，再現性・経済性・環境負荷低減性・ノイズ耐性の観点からシステムの最適化を図る．さらに，将来的なプレキャスト製品への適用を視野に入れ，システムに基づいて設計・製造されたフライアッシュベースジオポリマーの長期的な耐久性を明らかとすることが目標である．
平成28年度は，設計パラメータとして（A）水ガラスと水酸化ナトリウム水溶液の質量比，（B）水酸化ナトリウムの濃度，（C）フライアッシュに対する高炉スラグ微粉末の質量置換率，（D）練混時間，（E）加熱養生の保持温度，（F）加熱養生の積算温度を採り上げ，タグチメソッドの動特性パラメータ設計を適用した．実験の設計にはL18直交表を使用し，SN比（入力値と出力値の線形性を表す指標）および感度（入力値の変化に対する出力値の勾配）を用いて最適化を試みた．ノイズ条件として，フライアッシュのロットおよび実験機関（熊本大学，九州大学）を考慮した．実験および解析により，各設計パラメータの最適条件を見出した．また，最適条件下における入力値と出力値の関係式を得た．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画では，平成28年度に九州地区における２箇所の火力発電所からのフライアッシュについて検討する予定であったが，震災の影響もあり，実験準備が遅れたため，１箇所の火力発電所からのフライアッシュのみの検討にとどまった．平成29年度は，もう１箇所の火力発電所からもフライアッシュを入手し，配合最適化のための実験を実施する予定である．

Strategy for Future Research Activity

異なる火力発電所からのフライアッシュを用い，最適条件を模索する．また，得られた最適条件のもとで供試体を作製し，長期強度および耐久性に関する検討を実施する．

Causes of Carryover

当初，２箇所の火力発電所からのフライアッシュについて，ジオポリマーの配合最適化に関する検討を実施する予定であったが，震災等の影響もあり，１箇所の火力発電所からのフライアッシュのみについての検討にとどまったため，次年度使用額が生じた．

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度に検討する予定であった実験の遂行に使用する．