2020 Fiscal Year Research-status Report

Development of ceramics using recycled aggregate by spark plasma sintering

Research Project

Project/Area Number	19K05100
Research Institution	University of the Ryukyus
Principal Investigator	神田康行琉球大学, 工学部, 准教授 (10468069)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	廃コンクリート / 放電プラズマ焼結法 / 再生骨材 / リサイクル / セラミックス
Outline of Annual Research Achievements	2019年度における再生細骨材粉末の作製工程では，ジョークラッシャーにより粗粉砕した廃コンクリートをポットミルにより湿式粉砕した．その結果，再生細骨材粉末を取り出した後のポットミル内には，廃コンクリートの再生粗骨材が残存した．そこで，2020年度は，再生粗骨材を粉砕した粉末の放電プラズマ焼結法（SPS）を検討した．すなわち，再生粗骨材粉末をSPS成形へ適用することで，廃コンクリートを余すことなくセラミックスへリサイクルすることを試みた． SPS成形に適用する再生粗骨材粉末は，再生粗骨材をディスクミルにより粉砕し，その後，ポットミルによる湿式粉砕を行うことで作製した．まず，再生粗骨材粉末の基礎的な材料特性をエネルギー分散型蛍光X線分析および粉末X線回折により測定した．その結果，再生粗骨材粉末はカルサイトを多く含み，シリカやアルミナは非常に少なかった．これは，本研究に用いた原料が，沖縄県産の廃コンクリートに起因していると推察できる．つまり，再生粗骨材粉末は，コンクリートに用いられている石灰岩に起因して，カルサイトが多くなったと考えられる．次に，SPSにより再生粗骨材粉末を用いたセラミックスを作製し，三点曲げ試験，電子顕微鏡による成形体の表面観察を実施した．その結果，再生粗骨材粉末においても，SPS成形は十分に可能であることを確認できた．しかしながら，再生粗骨材粉末を用いたセラミックスの機械的性質は，2019年度の再生細骨材粉末を用いたセラミックスよりも，低い傾向が認められた．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画通りに再生粗骨材のSPS成形を検討し，三点曲げ試験により機械的性質を測定できた．そのため，研究進捗はおおむね順調であると考えている．なお，本研究に関連した研究として，過去に行った研究結果の論文が掲載決定（2021年4月掲載）となり，本研究と同じ条件で作製した再生細骨材粉末を用いたプラスチック複合材料の論文が掲載された．
Strategy for Future Research Activity	当初の予定通り，再生細骨材を母材にした複合材料の放電プラズマ焼結法を検討する．その際，再生粗骨材の曲げ強度は，再生細骨材粉末を用いたセラミックスよりも低い傾向を示したことから，シリカやアルミナを多く含む別の粉末を強化粒子として用いる予定である．そして，複合材料の機械的性質が高まる強化粒子含有量やSPS焼結条件（焼結温度，加圧力など）を調査予定である．
Causes of Carryover	実験トラブルが少なく予定よりも消耗品を購入しなかったことが主な理由である．次年度は，実験に用いる消耗品費に充てる予定である．