廃棄物を有効利用したセメントクリンカー骨材の品質評価

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H02209
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 久田 真 東北大学, 工学研究科, 教授 (80238295)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 皆川 浩 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10431537) ; 宮本 慎太郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (60709723)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: クリンカー骨材 / フライアッシュ / 強度発現性 / 耐久性

Outline of Annual Research Achievements

セメント産業は年間約2800万トンの産業廃棄物・副産物を利用しており，最終処分場の延命に貢献している．しかしながら，現在の技術において，セメント１トン当たりに使用できる産業廃棄物・副産物量は限界まで来ており，さらには，近年ではセメントの使用量が減少し続けているため，廃棄物処理問題の観点からセメントの使用量の一定の確保が必要となる．
本研究はセメントの中間製品であるセメントクリンカーをコンクリート用細骨材として使用することでセメントの使用量の確保を狙うとともに，さらにはコンクリートの高品質化を図るものである．
今年度はクリンカー細骨材（CL）と産業副産物でありコンクリート用混和材としても利用されているフライアッシュ（FA）を組み合わせ，さらには，FAの置換率を通常よりも多くした場合におけるモルタルの品質について検討した．その結果，CLを使用することで通常よりもFAを高置換した場合においても十分な強度発現性を有することを確認した．さらには，FAを高置換した場合において短期材齢におけるアルカリシリカ反応（ASR）の抑制も確認できた．加えて，FAを使用した場合において遅延エトリンガイト生成（DEF）を抑制することができるという報告があるが，CLを使用した場合においては，現時点では短期材齢ではあるが，FAを使用しない場合においてもDEFを抑制できることが確認できた．
これらの結果は，CLを有効に使用する方法や実用化に関して多大に貢献できるものであると考えられた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CLとFAの組み合わせで，かつ，FAを通常よりも高置換することに成功できたことは，廃棄物問題の解決を目的の一つと定めている本研究において非常に重要な発見であると判断できる．この理由から，今年度の研究進捗についてはおおむね順調に進展していると判断した．

Strategy for Future Research Activity

今年度はFAとCLの組み合わせを中心にして，実用化に向けて長期の強度発現性や様々なケースで発生が予想される劣化，例えば，反応性骨材とCLを混合して使用した場合におけるASRの発生，プレキャスト製品として高温蒸気養生を施した場合におけるDEFの発生などを想定し研究を推進してきた．ただし，現時点においては各々の評価はまだ短期材齢であり，通常使用する土木構造物の寿命を考えた場合，信頼性は確保できているとは言い難い．したがって，今後は，現在モニタリングしているこれらの劣化に対する長期耐久性についても着目して研究を推進し，問題が生じた場合には並行して解決策，具体的には配合の見直し等を随時実施することで実用化に近付けるよう研究を推進していく．