2019 Fiscal Year Annual Research Report
C-S-Hの関与が疑われる硫酸塩劣化機構の解明とリスククライテリアの整理
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19H02208
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宮本 慎太郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (60709723)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
皆川 浩 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10431537)
斎藤 豪 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (90452010)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | thaumasite / ettringite / 硫酸塩劣化 / 熱力学的相平衡計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンクリートが硫酸塩の作用により劣化することを硫酸塩劣化という．硫酸塩劣化を引き起こす二次鉱物についてはettringiteやgypsum，thaumasiteが挙げられる．この中で，系に元々存在していた硫酸イオンの影響で遅れてettringiteが増加して構造物が劣化する現象はDEF，thaumasiteの析出により構造物が劣化する現象はTSAとそれぞれ呼ばれているが，DEFやTSAについてはその知見が少なく，メカニズムなども詳細には把握されていないのが現状である．以上を踏まえて，今年度はDEFについては熱力学的相平衡計算を用いた数値実験によりDEFに影響を及ぼす環境温度やpH，硫酸イオンとアルミニウムイオンの比率について検討し，TSAについては系内にマグネシウムが存在する場合においてTSAが生じやすいという報告もあることから，このメカニズムを整理することを目的とした．今年度に得られた成果を以下に示す．
1)DEFについて，熱力学的相平衡計算によって系内の環境温度とpH，硫酸イオンとアルミニウムイオンの比率とDEFの生じやすさの関係を整理することができ，これまでに行われてきた実験結果と良好な関係であることを示すことができた．
1)TSAについて，マグネシウムが系内に存在しているときのthaumasiteの析出メカニズムについて詳細に検討を行った．その結果，浸せき試験と相平衡計算，撹拌試験のすべてのデータを総合的に整理することで，thaumasiteの析出にどのようにマグネシウムが関係しているのかについて整理することができた．
2)マグネシウムが系内に存在している場合，thaumasiteが析出する環境では特定の鉱物相が溶解し，一方で特定の鉱物相が増加するが判明し，この成果が，これまでに判定の困難であったThaumasiteの析出に関してその判定の一助となる可能性を見出した．．
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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
Thaumasiteの析出に及ぼすMgの影響について，実験と計算の両方面からそのメカニズム解明にアプローチし，このメカニズムを本年度で明らかにすることができたため，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 |
今年度はthaumasiteの析出に及ぼすMgの影響について，実験・計算の両手法からアプローチすることでそのメカニズムを大まかに解明することができた．
来年度以降はThaumasite formed of Sulfate Attack（TSA）にカルシウムシリケート水和物（C-S-H）がどのように関与しているのか，なぜSiが6配位となるのかについて検討していくとともに，Delayed Ettringite Formation（DEF）と呼ばれる劣化についてもC-S-Hに吸着される化学種などに着目して検討を進めていく予定である．
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