2020 Fiscal Year Annual Research Report
Material design of recycled cement composedof highly reactive B-C2S, achieving significant CO2 reduction
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19H02211
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
斎藤 豪 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (90452010)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐伯 竜彦 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90215575)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 再生セメント / Ca/Si 比 / C-S-H / 比表面積 / β-C2S / Far-FT-IR / 吸着熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，発生CO2，焼成エネルギーおよび天然資源(原材料)を同時かつ大幅に削減することが可能な，全く新しいセメント材料設計のかたちとして，「高活性β-C2Sを主原料とした“再生可能なセメント(再生セメント)”」の材料設計思想を提案し，その実現性を検証するものである．具体的には，水和時に水酸化カルシウム(CH)を生成しない高活性β-C2Sを脱水焼成によって得るために，本年度は目的の中の②合成したC/S比=2.0の非晶質C-S-Hを焼成し，高活性β-C2Sを得ることを主な目的とし，実験を行った．具体的には，昨年度検討した中から、主に共沈法および錯体重合法によって作製した高C/S比C-S-Hを使用し、高活性β-C2Sの作製とその水和反応機構へと実験を遂行し、再生セメント設計の確立を模索した．その結果、以下のような知見が得られた。
(1) 錯体重合法を用いて合成した高い比表面積を有するC2Sの水和により、CHの共存しない高C/S比の非晶質C-S-H が生成した。
(2) 本研究で生成した高C/S比のC-S-HはGartnerの提唱したC/S比が2.0のC-S-Hに整合する構造を有することが示唆された。
(3) 29Si NMRの結果から、乾燥条件によってSiO4の結合状態が変化することが示された。しかし一方で、乾燥による水蒸気吸着等温線の形状変化が、従来のセメントペーストよりも小さかったことから、C-S-Hの凝集体構造は乾燥によりほぼ変化しないことが確認された。これにより、本研究で生成したC-S-Hが、乾燥による影響を受けにくい材料である可能性が示唆された。
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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
錯体重合法を用いて合成した高い比表面積を有するC2Sの水和により、CHの共存しない高C/S比の非晶質C-S-H が生成し、この材料の乾燥による水蒸気吸着等温線の形状変化が、従来のセメントペーストよりも小さいこと、C-S-Hの凝集体構造は乾燥によりほぼ変化しないことが確認され、これにより、本研究で生成したC-S-Hが、乾燥による影響を受けにくい材料である可能性が示唆されたことから、材料の耐久性面への言及ができたため、順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度作成した高C/SC-S-Hの構造評価を、水蒸気吸着試験から詳細に検討するとともに、目的③の得られた高活性β-C2Sの水和反応機構を解明し，水和にはCHが共存せず，かつ①で合成したものと同様のC/S比=2.0の非晶質C-S-Hのみが生成する「“再生セメント”」設計の確立を行う。
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