| 研究課題/領域番号 |
23K03987
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22010:土木材料、施工および建設マネジメント関連
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| 研究機関 | 香川大学 |
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研究代表者 |
高橋 恵輔 香川大学, イノベーションデザイン研究所, 特命教授 (00972126)
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| 研究分担者 |
浅本 晋吾 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50436333)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | セメント硬化体 / 炭酸化 / 促進 / 酵母エキス / アミノ酸 / 極限環境 / CO2固定 / セメント / コンクリート廃材 / タンパク質 / 炭酸塩 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カーボンニュートラル社会を実現するため、本研究では、CO2ガスと廃コンクリートを利活用した特殊な炭酸塩の生成技術の構築を目指す。炭酸塩生成促進剤として期待するタンパク質等の有機物の作用機構の解明及び有機物と炭酸塩がマルチスケールで融合した微細組織の構造を明らかにすることを目的とする。結晶の形態やサイズ等が精緻に制御された無機－有機融合構造に近づくほど、本来無機物だけでは発揮し得ない、強さとしなやかさを両立した性能が得られる可能性がある。温度や圧力の極限環境下での養生も付加条件として検討することで、過去に例のない微細組織を有して、特殊な性質をもった材料の研究開発に繋げる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、二酸化炭素とコンクリート廃材などのカルシウム源を利活用した特殊な炭酸塩の生成技術の構築を目指し、二酸化炭素の溶解を促進するたんぱく質などの有機物による炭酸塩生成の促進機構を解明し、その有機物と炭酸塩がマルチスケールで融合した微細組織の構造を明らかにすることを目的としている。
今年度は、セメント硬化体の促進炭酸化に及ぼすタンパク質やペプチド等の高分子有機物の影響を調査した。高分子有機物には、市場で容易に入手可能な酵母エキスやペプトンなどを数種類を用いた。それら高分子有機物を所定の濃度で溶かした水溶液をセメント硬化体に塗布した後、熱分析やX線回折などにより、炭酸化の進行度を測定した。その結果、特定の種類の高分子有機物にて顕著な炭酸化促進効果が得られることが分かった。
炭酸化の分析手法に関して、炭酸塩の析出量の定量評価には示差熱天秤や質量分析計など、高度な分析機器が必要となる。今年度は、酸溶解によるガス発生量測定という簡易的な手法で、熱分析の代替ができないか検討を行った。その結果、簡易なガス発生量測定でも、示差熱天秤での測定結果と相関する測定結果が得られることが分かった。
さらに、セメント硬化体の炭酸化の基礎的現象を調査するため、温度・湿度や圧力の影響も測定を行った。その結果、圧力により炭酸化するセメント水和物が異なること、またその炭酸化傾向は温度・湿度の影響を受けることが明らかになった。
また、深海極限環境におけるセメント系鉱物の溶解析出、および炭酸化傾向についても調査を行った。深海極限環境での試験体作製を想定し、深海実環境にてセメント系材料の硬化体作製実験も行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度の目標であったセメントペースト硬化体の炭酸化に及ぼす高分子有機物の影響に関して、網羅的にデータ取得することができた。
また、圧力や温度などの環境がセメント硬化体の炭酸化に及ぼす影響も評価することができた。さらに国際学術誌にて研究論文を公開することもできた。
さらに、本研究に適した分析手法として、酸溶解による簡易手法を設計し、示差熱天秤などの定量測定結果との相関性を確認することができた。同手法を用いて、高分子有機物を含有するセメントペースト硬化体の炭酸化の進行度を測定することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、高分子有機物によって促進炭酸化した硬化体の力学性状の確認や電子顕微鏡やガス吸着測定などによる硬化体の微細構造の分析を行う。また有機物による促進炭酸化のメカニズム、力学性状への作用メカニズムなどを明らかにする。
フランスで開催されるセメント材料の国際会議に参加するとともに、建設材料分野の有機化学の専門家たちと本研究内容に関する意見交換を行う。
また得られた研究データをもとに、国際誌への論文投稿を行う。
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