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2021 年度 実績報告書

天然炭酸塩コンクリーション化応用による透水性空隙の長期自己閉塞技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18H03893
研究機関名古屋大学

研究代表者

吉田 英一  名古屋大学, 博物館, 教授 (30324403)

研究分担者 丸山 一平  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (40363030)
勝田 長貴  岐阜大学, 教育学部, 准教授 (70377985)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード球状コンクリーション / 炭酸カルシウム / コンクリーション化剤
研究実績の概要

本研究における『球状コンクリーションに学んだ開発技術』では、炭酸カルシウムを主成分とする球状コンクリーションの生成が非常に速いことを応用して、それを地下岩盤亀裂やコンクリート亀裂などのシーリング/修復のためのコンクリーション化剤を開発することを最終目的としてる。本研究の最終年度として、民間化学工業会社とも共同研究を開始し、コンクリーション化剤の開発に着手することに至った。そのコンクリーション化剤の特徴は、 高圧の間隙水圧下においても、重炭酸カルシウムイオンの濃度勾配のみで微小空隙中に元素が拡散し、炭酸カルシウムを沈殿させ自己的に閉塞(シーリング)を促進させていくところにある。このような元素の濃度勾配に伴う元素移動と充填・閉塞反応は、間隙水圧とは全く関係なく進行し得るだけでなく、長期にわたった炭酸カルシウムによる止水効果の維持が期待される。
これまでの本研究の成果として、我々研究グループでは、この現象の有無を突き止めるため、地下発電所や地下備蓄サイトなどでの事例研究を開始し、実際の地下トンネル周辺岩盤内での自己閉塞(シーリング)現象を確認している。この反応は、球状コンクリーションと同様の元素拡散と沈殿反応が、地下トンネル近傍の岩盤内で生じ、高間隙水圧下での地下水の動きを抑制する方向に働いていることを示す。このように、本申請研究期間において、本研究の成果として、コンクリーション化プロセスに見る自己閉塞メカニズムを幅広く応用、炭酸カルシウムという天然に豊富な「素材」による、トンネルや地下空間の長期的利用における汎用性の高い画期的な止水技術として活用が可能になるだけでなく、自然の機能を十分に活用した自然に優しく、かつ長期にメンテナンスフリーとなる技術を確立できたと言える。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Syngenetic rapid growth of ellipsoidal silica concretions with bitumen cores2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Hidekazu、Kuma Ryusei、Hasegawa Hitoshi、Katsuta Nagayoshi、Sirono Sin-iti、Minami Masayo、Nishimoto Shoji、Takagi Natsuko、Kadowaki Seiji、Metcalfe Richard
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-021-83651-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] コンクリーション化によるEDZおよび水みち割れ目の自己シーリングに関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      吉田英一・山本鋼志・丸山一平・刈茅孝一・中山 雅・櫻井彰孝・佐藤稔紀
    • 学会等名
      応用地質学会
  • [学会発表] 球状コンクリーションの理解と応用2021

    • 著者名/発表者名
      吉田英一
    • 学会等名
      地質学会
    • 招待講演
  • [備考] 球状コンクリーションに学ぶ

    • URL

      www.num.nagoya-u.ac.jp/dora_yoshida/research.html

  • [産業財産権] コンクリーション化剤2018

    • 発明者名
      吉田英一・丸山一平
    • 権利者名
      吉田英一・丸山一平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特許第6889508号

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公開日: 2022-12-28  

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