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2020 年度 実績報告書

処女乾燥下におけるセメント系材料の水分移動メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H03804
研究機関名古屋大学

研究代表者

丸山 一平  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40363030)

研究分担者 大竹 淑恵  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (50216777)
大窪 貴洋  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50534541)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードセメント系材料 / C-S-H / 水分移動 / 時間依存性 / 1H-NMR Relaxometry
研究実績の概要

セメント系材料の乾燥プロセスに関連して、中性子による水分移動の検討、X線による水分移動の検討、および、1H-NMRによる水分移動の検討を行った。現在までにセメントを用いたペーストおよびモルタルにおける実験を行い、中性子とX線によるラジオグラフィ技術を用いて等価な結果が得られることを確認し、査読付き論文で公開した(名古屋大学と理研との協働)。また、若材齢の水分移動について、X線ラジオグラフィとともに相対湿度センサによる空間分布測定の予備実験において適切なデータが取得されたため、こちらについても査読付き論文として公開した(名古屋大学での成果)。また、カルシウムシリケート水和物の層状構造において脱水にともなって層間距離が変化するために、水分の移動が遅くなることの確認実験をエーライトペーストで行い、その結果をERICA-CASH国際会議において招待講演において議論した。相対湿度80%RH以上では、ゲル水からの脱水がおこないこと、それ以下の湿度ではゲル水からの脱水とともにゲル空隙が層間に変化すること、さらに低い温度になるほど層間距離が小さくなる傾向にあることを明らかにした。また、C-S-Hの空隙構造は1)1H-NMR RelaxometryにおいてもMovableな水で評価されない表面、2)1H-NMR RelaxometryにおいてMovableな層間水に帰属する表面、3)ゲル水に帰属する表面が微細構造中に存在することを明らかにし、Brunauerが提案したC-S-H構造が正しいことを実験的に示した。また、千葉大学では80℃温度で一面乾燥したセメントペースト中の物質移動について、1H-NMR Relaxometryによって移動と変質の同時測定に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度までに完了を予定していた1)1H-NMR Relaxometryによる水分移動の空間・時間領域の測定、2)1H-NMR Relaxometryによる乾燥によるC-S-Hの変化に関するチャンピオンデータの取得を実施した。当初NMRによって測定できるとの仮説ですすめていたC-S-Hの動的な挙動をデータ取得により明らかにした。

今後の研究の推進方策

今後は、千葉大学、名古屋大学を中心として、水分移動の空間・時間領域の測定についてデータを拡充するとともに各機関で実施した測定に基づき、論文の形で示す。また、数値モデル化を行い、時間依存性水分移動モデルを提案する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Hinderance of C-S-H sheet piling during first drying using a shrinkage reducing agent: A SAXS study2021

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Ippei、Igarashi Go、Matsui Kunio、Sakamoto Naoki
    • 雑誌名

      Cement and Concrete Research

      巻: 144 ページ: 106429~106429

    • DOI

      10.1016/j.cemconres.2021.106429

    • 査読あり
  • [雑誌論文] STUDY ON DISTRIBUTION OF DRYING AND HYDRATION IN MORTAR BY EARLY-AGE DEMOLDING─RELATIONSHIP BETWEEN RELATIVE HUMIDITY, WATER CONTENT, AND HYDRATION REACTION─2021

    • 著者名/発表者名
      UMEKI Shota、FUJIMAKI Tetsuya、YOKOUCHI Yuki、MARUYAMA Ippei
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 90~97

    • DOI

      10.14250/cement.74.90

    • 査読あり
  • [雑誌論文] STUDY ON DISTRIBUTION OF DRYING AND HYDRATION REACTION IN MORTAR BY EARLY-AGE DEMOLDING─VISUALIZATION OF WATER LOSS AND EVALUATION OF WATER CONTENT USING X-RAY CR─2021

    • 著者名/発表者名
      UMEKI Shota、FUJIMAKI Tetsuya、YOKOUCHI Yuki、MARUYAMA Ippei
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 82~89

    • DOI

      10.14250/cement.74.82

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reply to Zhou et al.'s “A discussion of the paper “Dynamic microstructural evaluation of hardened cement paste during first drying monitored by 1H NMR relaxometry””2020

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Ippei、Ohkubo Takahiro、Haji Tatsuto、Kurihara Ryo
    • 雑誌名

      Cement and Concrete Research

      巻: 137 ページ: 106219~106219

    • DOI

      10.1016/J.CEMCONRES.2020.106219

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creep behavior of C-S-H under different drying relative humidities: Interpretation of microindentation tests and sorption measurements by multi-scale analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Suwanmaneechot Piyapong、Aili Abudushalamu、Maruyama Ippei
    • 雑誌名

      Cement and Concrete Research

      巻: 132 ページ: 106036~106036

    • DOI

      10.1016/j.cemconres.2020.106036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 中性子画像とX線画像によるモルタル吸水試験の比較評価2020

    • 著者名/発表者名
      藤牧哲也, 丸山一平, 大竹淑江, 水田真紀
    • 雑誌名

      日本コンクリート工学会年次論文集

      巻: 42(1) ページ: 1648~1653

    • 査読あり
  • [学会発表] Shrinkage of C3S paste associated with a dynamic microstructure change under the first drying2021

    • 著者名/発表者名
      Ippei Maruyama
    • 学会等名
      ERICA-CASH II Final Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Impact of drying on performance of concrete and concrete structures2020

    • 著者名/発表者名
      Ippei Maruyama
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Concrete And Steel Technology, Engineering and Design (CASTED 2020)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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