2019 年度実績報告書

水硬性を有しない副産粉体を大量利用したコンクリートの強度向上理論

研究課題

研究課題/領域番号	18H01590
研究機関	九州大学
研究代表者	小山智幸九州大学, 人間環境学研究院, 准教授 (50215430)
研究分担者	湯淺昇日本大学, 生産工学部, 教授 (00230607) 陶山裕樹北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (20507876) 伊藤是清東海大学, 九州教養教育センター, 教授 (50380663)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	非水硬性副産粉体 / コンクリート / 強度 / フライアッシュ / 空隙構造
研究実績の概要	石炭灰、砕石粉、各種非反応性スラグ、あるいは焼却灰など、世界各地で増大している種々の副産粉体を、コンクリートの強度を向上させながら大量に有効利用するための新たな強度理論を確立することを目的として研究を行った。水と練り混ぜただけでは硬化しない非水硬性副産粉体を用いた場合でも、混合条件によっては、これらの粉体がコンクリートの空隙構造を物理的に微細化する作用によりコンクリートの強度が向上することに着目し、空隙構造に及ぼす粉体のメカニズム（硬化後の空隙サイズ、形状、およびそれを作り出す混練時の粉体条件など）に関して実験および解析の両面から検討した。その結果、いわゆるセメント外割（単セメント量と単位水量とを固定して粉体を混合する方法）で非水硬性副産粉体を混合すると混合量の増大に伴って（一般的には水セメント比が一定なら強度も一定のはずにもかかわらず）コンクリートの強度が増大する理由として以下を確認した。すなわち、硬化コンクリートの細孔構造において、小径（30～50nm程度以下）の空隙は強度に悪影響を及ぼさないこと、したがって非水硬性副産粉体を用いた場合でも、セメントの外割で混合した場合には、粉体混合量の増加に伴い空隙の総量は変わらないものの、小径の空隙が相対的に増加するため強度が向上していることを確認した。また、硬化後の小径の空隙の割合を増やすことにより空隙構造を最適化するためには、混合前における分散状態において粒子どうしの空隙間隔を表す指標である平均空隙間隔を極小化すればよいことを新たに見い出し、そのための条件について検討を開始した。
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硬化コンクリートの細孔構造において、小径（30～50nm程度以下）の空隙の割合を減らせば強度が向上することを確認するとともに、硬化後の小径の空隙の割合を増やすことにより空隙構造を最適化するためには、混合前における分散状態において粒子どうしの空隙間隔を表す指標である平均空隙間隔を極小化すればよいことを新たに見い出し、そのための条件について検討を開始していることなど，ほぼ計画通りの進捗状況である。
今後の研究の推進方策	これまでの検討で，硬化後の小径の空隙の割合を増やすことにより空隙構造を最適化するためには、混合前における分散状態において粒子どうしの空隙間隔を表す指標である平均空隙間隔を極小化すればよいことを新たに見い出しているので、そのための粉体条件について実験および解析の両面から検討を行う。