Clarification of C-S-H carbonation under different environmental conditions and quality assessment of concrete

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04644
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22010:Civil engineering material, execution and construction management-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: Suda Yuya 琉球大学, 工学部, 准教授 (10636195)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 炭酸化 / ケイ酸カルシウム水和物 / 炭酸化収縮 / 相対湿度 / 損傷 / 拡散係数 / pH / 空隙構造

Outline of Final Research Achievements

In this study, the quality of carbonated concrete was investigated from the change of hydration products under different environmental conditions. As a result, it is clarified that carbonation of portlandite progresses at high humidity, while C-S-H progresses at low humidity. In addition, the hardened cement pastes with progressive carbonation of C-S-H tend to exhibit a coarser porosity and reduce pH in pore solution. Furthermore, the carbonation shrinkage and the diffusivity of gases on carbonated concrete specimens was also evaluated. It is revealed that microcrack is induced in mortar section due to restraint of the mortar by the coarse aggregate during carbonation shrinkage. Microstructural changes and the development of microcracks were indicated to be factors increasing the diffusivity of gases.

Free Research Field

コンクリート工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究結果から炭酸化によるコンクリートの変質に水和物相の構造変化とそれによる損傷が大きく影響していることが明らかとなった。特に、水和物相の炭酸化の進行程度の違いによって、セメント硬化体の空隙構造や液相中のpHが大きく変化することを示した点は新たな知見といえる。さらに、本研究では水和物の観点からコンクリートの変質の変化を評価していることから、構造物のおかれた環境におけるコンクリートの変質に対する適切な劣化診断技術の確立と効果的な維持管理計画の策定、新たな材料設計手法の構築へフィードバックすることも可能である。