2019 Fiscal Year Annual Research Report
Binderless type geopolymer concrete with industrial wastes
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17K00628
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
小泉 公志郎 日本大学, 理工学部, 准教授 (10312042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 正己 日本大学, 理工学部, 准教授 (50580164)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 産業系副産物 / ジオポリマー / フライアッシュ / シリカフューム / ポゾラン反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではセメントはもとより高炉スラグのような水硬性を有する材料（以下，結合材）を一切利用することなく，産業系副産物を主原料としたジオポリマーコンクリート硬化体の作製を目指したもので，3年間にわたり研究を実施した。当初の目的は火力発電副産物であるフライアッシュおよびシリカフュームの「ポゾラン材料」のみをベースとしたジオポリマーコンクリート硬化体を作製することであったが，初年度および次年度における研究の過程で，結合材を利用しない材料配合では初期の養生方法により「硬化に極めて長い時間を要する」こと，また反応の促進を目的として高温養生を実施するとフライアッシュ等の「ポゾラン材料が急速に反応（ポゾラン反応）することで異常膨張を引き起こし硬化体の形成に至らない」ことなどが判明した。その一方で，高温養生条件における硬化時に配合試料全体を「型枠等で完全拘束」した場合に硬化体を得ることが可能であることも判明した。
最終年度では対象をポゾラン材料の反応メカニズムに絞り検討を行った。その結果，ポゾラン材料の反応により生成するケイ酸系ゲルには膨張性があるため，硬化体マトリックス中の空隙を充填することで硬化体の緻密化を促進し，強度の増進には寄与するものの，硬化・凝結初期の「マトリックス（骨格）の形成能」に若干劣る成分であるという性質が改めて理解できた。従って，骨格が形成される前にポゾラン反応が活性化してしまうと，単純に膨張のみが表面化し，硬化体全体の異常膨張を引き起こすこととなる。このことからジオポリマー硬化体の作製には，水硬性材料の存在は必須ではないものの，初期の凝結・硬化についてのより詳細な知見が必要で，特にポゾラン材料を高温処理した際のポゾラン反応のメカニズムを抑えないことにはジオポリマーコンクリートの作製には至らないとの知見を得た。
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