| Project/Area Number |
24K15357
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
鵜澤 正美 日本大学, 生産工学部, 教授 (80571299)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2027: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 廃コンクリート微粉 / コンクリート混和材 / 未水和クリンカ / 活性化処理 / 加熱すりもみ法 / コンクリート / リサイクル / 混和材 / 炭酸化 |
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| Outline of Research at the Start |
廃コンクリートのリサイクルは骨材においてはJIS化されているが、微粉分の活用が律速となり、塊状のまま路盤材などに利活用されている。しかし、廃コンクリートの微粉には、非晶質化したセメントが含まれている。セメントは多量の二酸化炭素を排出して製造された材料であり、より高付加価値化してリサイクルすべきである。本研究はこの微粉をコンクリート混和材として使用する方法を開発し、実用化することを目的としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終目標はコンクリート廃材の完全リサイクルである。コンクリートから骨材と微粉を取り出す方法はすでに開発されており、加熱すりもみ法の装置を製造すればいい。骨材品質もJIS化されていて、品位区分（モルタル残存分に応じ）H,M,Lもある。加熱すりもみ法はH区分の骨材を製造できる。残りは微粉の活用である。ここまですでに前職太平洋セメントで経験済みであることが大きい。この微粉には石こうが含まれているので、セメント原料にすると、SOｘガスが発生しセメントキルンを痛めるので、大量には受け入れられない、ということろでプロジェクトは停止した。しかし今回は、コンクリート混和材として利用すること、さらに独自技術である活性化法が適用できたため、迷わずコンクリート混和材としての利用を検討した。まず廃コンクリートの微粉を加熱すりもみ法で外注作製し、約２０ｋｇのコンクリート微粉を得た。得られた微粉の電子顕微鏡観察、成分分析、熱重量分析など分析をおこない、微粉の性状を把握した。次にＪＩＳモルタル（Ｒ５２０１準拠）に砂と置換して混和し、コンクリート混和材としての利用を考えた。水中養生では、添加量を増やすごとに２８日圧縮強度は低下した。そこで、独自技術であるボールミルによる活性化をコンクリート微粉に適用して同じように水中養生の圧縮強度を測定したところ、圧縮強度は低下することなく、上昇する、正常な圧縮強度増進挙動が得られた。本成果は無機マテリアル学会に投稿し受理され、日本コンクリート学会年次論文集（２０２５）に投稿中である。
また、途中の口頭発表として日本大学生産工学部第56回学術講演会にて発表した（２０２４．１２）
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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
最終目標はコンクリート廃材の完全リサイクルである。コンクリートから骨材と微粉を取り出す方法はすでに開発されており、加熱すりもみ法の装置を製造すればいい。骨材品質もJIS化されていて、品位区分（モルタル残存分に応じ）H,M,Lもある。加熱すりもみ法はH区分の骨材を製造できる。残りは微粉の活用である。ここまですでに前職太平洋セメントで経験済みであることが大きい。この微粉には石こうが含まれているので、セメント原料にすると、SOｘガスが発生しセメントキルンを痛めるので、大量には受け入れられない、ということろでプロジェクトは停止した。しかし今回は、コンクリート混和材として利用すること、さらに独自技術である活性化法が適用できたため、成果を得るのが早かったものとみられる。これまで活性化手法はフライアッシュ、高炉スラグ、下水汚泥焼却灰に適用し、それぞれ強度の増進が認められ、かつ、その増進メカニズムがセメントのＡｌｉｔｅの水和の促進効果であることを明らかにしている。このようなバックグラウンドがあるなかでの本課題は、従来の既存技術と種々の材料に適用してきた活性化法という独自技術を応用することにより、実験スケジュールが立てやすく、結果に対し、すぐに次の実験計画が立てられることがメリットとしてある。また、最終ターゲットも見えているので、実験のグランドデザインができていることが大きく貢献していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、コンクリート微粉に含まれる圧縮強度の増進に寄与しない成分、すなわち骨材微粉や炭酸化したセメント分に代わり、圧縮強度を増進されるシリカヒュームを添加して、圧縮強度のさらなる増進を目指す。さらに、活性化した下水汚泥焼却灰は高炉スラグセメントの高炉スラグの代替になりうると結論付けられていることから、活性化したコンクリート微粉も同様の効果があるかないかを高炉スラグセメントのスラグ部分に部分置換して、圧縮強度性状や耐海水性を調査していく予定である。高炉スラグセメントの高炉スラグは近年では高炉の廃棄、電炉の躍進により、高炉スラグの供給不安もある材料である。活性化した材料は、メカニズムは論文に記載しているが、高炉スラグの代替材料としての活用が期待できる。今後、高炉スラグの供給不安が高まった時には、代替材料として活発に利用研究、実用化研究がなされるものと考えられ、本プロジェクトはその萌芽的な研究と位置付けられる。本プロジェクトの最終目標はコンクリート廃材の完全リサイクルである。コンクリートから骨材と微粉を取り出す方法はすでに開発されており、加熱すりもみ法の装置を製造すればいい。骨材品質もJIS化されていて、品位区分（モルタル残存分に応じ）H,M,Lもある。加熱すりもみ法はH区分の骨材を製造できる。残りは微粉の活用である。ここまですでに前職太平洋セメントで経験済みであることが大きい。この微粉には石こうが含まれているので、セメント原料にすると、SOｘガスが発生しセメントキルンを痛めるので、大量には受け入れられない、ということろでプロジェクトは停止した。この苦い経験を是非実用化して、一度焼成して二酸化炭素を放出した脱炭酸カルシウムの利用＝セメント＝を是非成功させたいと考えている。
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