| 研究課題/領域番号 |
17K06558
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
柴 錦春 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20284614)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 重合ベントナイト / 膨張性 / 透水係数 |
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| 研究実績の概要 |
2017年度の研究成果は主に以下の二つである。
1. 高性能高分子ポリマー・ベントナイト複合体（PB）の合成技術の確立：遊離基重合法によりPBを合成する。この方法の主な影響要因は、a）高分子単体（M）；b）イニシエータ（I）；c）ベントナイト（B）と高分子単体の混合比（M/B）； d）イニシエータと高分子単体の比（I/M）；e)重合時pH値。PBの自由膨張率を指標として、上記の影響要因を系統的に検討し、最適合成条件を確立した。(1) 高分子単体：アクリル酸；(2) イニシエータ：KPS（k2S2O8）；（3）溶液のPH値：7.0；（4）I/M= 0.2；(5) M/B = 10％。
2.合成した PBの膨張性と透水性：（1）膨張性。天然ベントナイト（UB）とPBの膨張性を膨張試験により測定した。用いた供試体は、直径60mm、高さ約5mmであった。試験方法は、ASTM C法と同じである。試験には3つの溶液、蒸留水、0.6M NaClおよび0.6M CaCl2溶液を用いた。実験結果から同じ初期乾燥密度条件下でPBの膨張圧力はUBの1.3 - 1.4倍であることが分かった。
（2）透水性。透水係数は、圧密試験結果から間接的に計算した。PBまたはUBを所定の溶液（蒸留水、0.6M NaClおよび0.6M CaCl2溶液）でスラリー化し、20kPaの圧力で予備圧密した。予備圧密化が完了した後、直径60mm、高さ約20mmの標準圧密試験用供試体を切り出した。0.6M NaClおよび0.6M CaCl2溶液では、PBの透水係数はUBの約1/5 - 1/10であった。
以上の結果により、天然UBと比べ、開発したPBは高膨張性、低透水性を有し、高濃度陽イオン溶液のライナーとして使うジオシンセティックスクレイライナー（GCL）に応用できることが分かった。
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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
平成29年度の目標は高性能PBの合成技術の確立と生成物の膨張・透水性質測定である。研究実績に示すようにこの二つの目標を達成した。従って、概ね順調に進んでいると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
（１）平成29年度に確立したPB重合法でPBを生成し、PBを用いるジオシンセティックスクレイライナ（PB-GCL）を作製し、局部損傷がある・なし2種類のPB-GCL試料を用いて、蒸留水、塩水（0.1 - 0.6M, NaCl）、塩化カルシウム溶液（0.1 - 0.6M, CaCl2）及び強酸（pH = 1-3）・強アルカリ（ph = 12-13）溶液による透水・漏水試験を行い、PB-GCLの透水性能、自己修復能力を測定する。
（２）試験結果に基づき、電気二重層理論、イオン交換理論と空洞収縮理論を利用して、PB-GCLの透水性能、自己修復能力を予測する理論体系と方法を確立する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究を早めに着手し、大学の運営交付金でベントナイト重合装置を整備した。また、学生の研究補助の謝金も別の予算で支払った。その分の予算を節約し、次年度使用する。
使用計画：損傷があるGCLの漏水試験装置の整備、研究補助者の謝金に使用する予定である。
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