2020 Fiscal Year Research-status Report
アルカリ活性セメントの(C, N)-A-S-Hナノストラクチャー解析と高性能化
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19K15132
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金 志訓 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (60827632)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アルカリ活性セメント / C-A-S-H / N-A-S-H / ジオポリマー / 環境配慮型建築材料 / 炭酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンクリート構造物の主材料として使用されるポルトランドセメントの製造過程では、約1450°Cで石灰石を焼成した時の熱分解や化石燃料の消費により大量のCO2が大気中に排出されている。日本ではCO2排出量全体の約4%、世界全体では約8%がセメント生産によるものである。1トンのOPCを製造するのに0.75~0.85トンのCO2が排出されており、CO2削減の観点からセメントに代わる材料の需要が高まっている。 本研究は、セメント生産によるCO2排出量を削減するために、環境配慮型の建築材料として用いられるアルカリ活性セメントの縮重合反応生成ゲルであるC-A-S-HおよびN-A-S-Hでの「アルカリ物質の挙動と役割を明確に」してアルカリ活性セメントの高性能化を目的とする。アルカリ活性セメントに関する研究は多く行わ れているが、多くの研究が圧縮強度などの特定の性質に着目している。アルカリ刺激剤や結合材の化学組成や物理的特性によってアルカリ活性セメントの細孔構造や生成物などの性質が大きく変化することが知られており、物理的特性の評価と同時に化学的特性の評価も必要であると考えられる。また長期的な耐久性や炭酸化などの劣化挙動に関するデータが少なく、実利用として普及していないのが現状である。 そこで本研究は、ペースト段階でのナノストラクチャー分析からコンクリート段階でのマクロなアプローチまで、活用データベースの構築に取り組む。活性バインダーとアルカリ刺激剤の種類および濃度ごとにサンプルを製作し、Ca:Si:Al:Naの比率による反応生成物の微細結合構造分析を行い、Naの結合メカニズムを視覚化する。また、物理的特性の観測から、アルカリ活性コンクリートの物性評価に対する基礎データを構築する。続いて、各劣化条件による化学的、物理的な変化を観測し、Naの結合による劣化挙動を定量化およびモデル化する。
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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
今年度の研究では、アルカリ活性セメントの使用する結合材の化学組成比やアルカリ刺激剤からのNaやSiの供給によって主生成物が異なることで、炭酸化性状や炭酸化後の圧縮強度に影響があることから、結合材やアルカリ刺激剤の組成および生成物を考慮した炭酸化挙動に関するデータ構築に集中し、特にNaの変化挙動を考察している。23Na 3QMAS NMRによる炭酸化前後でのNaの結合状態の変化では，すべての試験体でC-(N)-A-S-Hのピークが確認でき，炭酸化によって構造変化したC-(N)-A-S-HのピークとNaHCO3のピークを確認した。しかし、結合材およびアルカリ刺激剤の種類によってそのピークは大きな違いを見せており、炭酸化よるNaの結合状況の変化は試験体の圧縮強度の変化とも相関性を示している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの科学的な分析結果および圧縮挙動の結果、また23Na 3QMAS NMRを用いた(C, N)-A-S-HでのNaの結合の変化から、炭酸化挙動への影響および物理的特性に対するデータベースの構築に貢献できると考えられる。また、実際に現場で活用される時の影響を考えてNa由来の炭酸化物質の長期的な影響に対して研究を計画している。
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| Causes of Carryover |
最終精算時に少し未使用金額が発生しており、今年度の物品費として使う予定。
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Research Products
(2 results)
