二酸化炭素低排出・吸収性能をもつジオポリマーの開発への挑戦

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K22003
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 五十嵐 豪 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (10733107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 一夫 国立研究開発法人国立環境研究所, 福島支部, 主任研究員 (30590658)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: ジオポリマー / コンクリート / 二酸化炭素排出量 / マグネシウム / M-S-H

Outline of Annual Research Achievements

コンクリート工学（建築・建設材料学）分野においては、温室効果ガス排出削減への取り組みのために、セメントの使用量を削減し、ジオポリマーを実用化する取り組みが進められている。ジオポリマーの最大の特長は、製造時の二酸化炭素排出量が少ないことや各種産業副産物が有効利用できることから、気候変動問題に対応できる点である。加えて、セメント・コンクリートの劣化原因となるアルカリシリカ反応、強酸、高温に対する抵抗性にも優れていることから、長期的な安定性が求められる用途、特に、放射性廃棄物の固化処分に利用することが検討されている。ケイ酸マグネシウムを原料とする硬化体は、その製造、硬化プロセスにおいて二酸化炭素排出量の低減に加えて、吸収できる材料（カーボンネガティブマテリアル）となる可能性があるが、いまだその製造、硬化プロセスの実用化は実現されておらず、研究分野の成熟度としては萌芽期の段階である。これらの背景から、二酸化炭素排出量の低減に着目したジオポリマーの製造、硬化プロセスの開発のための萌芽的研究として、今年度は，主に、マグネシウムを原料とした硬化体に関する既往の研究に関する文献調査を進め，本研究で着目して進める反応メカニズムおよび性能発現メカニズムの方針について検討を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

オキシ塩、ケイ酸塩、リン酸塩、および炭酸塩システムを含む、MgOベースのセメントの既往の研究と適用事例の概要について文献調査を進めるとともに，若材令時の弾性性状の発現を測定可能な測定装置の開発準備を進め，新材料の開発準備について環境を整えたため。

Strategy for Future Research Activity

本研究では，二酸化炭素低排出・吸収型ジオポリマー開発に向けて，新材料開発プロセス，メカニズム解明プロセス，新材料性能評価プロセスの3段階に整理して進める。開発する製品の目標性能は、二酸化炭素排出量の低減に加えて、優れた機械的性質、寸法安定性、化学的侵食抵抗性である。上記3項目の測定に加えて、ジオポリマーの反応に伴う生成物、微細構造、微細構造中の水分挙動について分析を行い、ジオポリマーの反応メカニズムおよび性能発現メカニズムの解明に取り組む。本研究では，主に原料のMgとSiと水の割合を変えたときの，若材令時の弾性性状の発現について実験的検討を進める。

Causes of Carryover

自作測定装置の開発が途中であるため，開発に必要な消耗品の追加購入を次年度おこなう。