2021 Fiscal Year Annual Research Report
持続可能な鉱物析出による材料強靭化－岩盤・構造物長期安全利用－環境保全技術の創出
| Project/Area Number |
19K04596
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
奈良 禎太 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00466442)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | き裂修復 / 鉱物析出 / 炭酸水 / 岩石 / セメント系材料 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
岩盤や構造物の長期安定性の確保には，鉱物析出による持続可能なき裂修復を固体材料で生じさせて，材料を強靭化させる技術を創出することが必要となる。そこで本研究では，長期安定性を確保するシステムを構築することを最大の目的とし，ここでは，鉱物析出による材料内のき裂修復を持続可能な形で生じさせて材料を強靭化させる技術を創出し，岩盤の長期安定性確保に生かすことを目的ととした。
特に，室内試験において，岩石やセメント系材料を水中環境下に保存することによって，材料内部でき裂修復が起こり，透水係数の低下（遮蔽性能の向上）が認められることが示された。まず，放射性廃棄物処分への利用が検討されている高強度高緻密コンクリートを水中に保存すると，き裂の自己修復が生じ，透水係数が低下することが示された。この自己修復は，固体表面付近で主に生じることが分かった。また，岩石においては，セメント系材料の粉末とともに水中に保存することによって，透水係数の低下が生じることが示された。これらの実験より，主に炭酸カルシウムが析出することで，き裂修復が生じることが示された。
原位置岩盤において，炭酸水を注入して炭酸カルシウムが析出しやすくなると考えられる条件を作り出して透水係数を行った結果，炭酸水の注入量の増加と共に透水係数が低下することが示された。さらに，セメント系材料の粉末をともに注入することにより，透水係数が低下することも示された。
本研究の結果より，水中環境下では，カルシウムリッチな環境を作ることで，岩石の遮蔽性能の向上が可能となることが示された。さらに，炭酸水を注入することで遮蔽性能の向上が認められたことから，二酸化炭素を大気中に放出させず，地下に固定することによる地球温暖化抑制への貢献も期待できる成果が挙げられたと考えている。
|
