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2020 年度 実績報告書

大幅な発生CO2削減が可能な高活性β-C2Sを主原料とした再生セメントの材料設計

研究課題

研究課題/領域番号 19H02211
研究機関新潟大学

研究代表者

斎藤 豪  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (90452010)

研究分担者 佐伯 竜彦  新潟大学, 自然科学系, 教授 (90215575)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード再生セメント / Ca/Si 比 / C-S-H / 比表面積 / β-C2S / Far-FT-IR / 吸着熱
研究実績の概要

本研究は,発生CO2,焼成エネルギーおよび天然資源(原材料)を同時かつ大幅に削減することが可能な,全く新しいセメント材料設計のかたちとして,「高活性β-C2Sを主原料とした“再生可能なセメント(再生セメント)”」の材料設計思想を提案し,その実現性を検証するものである.具体的には,水和時に水酸化カルシウム(CH)を生成しない高活性β-C2Sを脱水焼成によって得るために,本年度は目的の中の②合成したC/S比=2.0の非晶質C-S-Hを焼成し,高活性β-C2Sを得ることを主な目的とし,実験を行った.具体的には,昨年度検討した中から、主に共沈法および錯体重合法によって作製した高C/S比C-S-Hを使用し、高活性β-C2Sの作製とその水和反応機構へと実験を遂行し、再生セメント設計の確立を模索した.その結果、以下のような知見が得られた。
(1) 錯体重合法を用いて合成した高い比表面積を有するC2Sの水和により、CHの共存しない高C/S比の非晶質C-S-H が生成した。
(2) 本研究で生成した高C/S比のC-S-HはGartnerの提唱したC/S比が2.0のC-S-Hに整合する構造を有することが示唆された。
(3) 29Si NMRの結果から、乾燥条件によってSiO4の結合状態が変化することが示された。しかし一方で、乾燥による水蒸気吸着等温線の形状変化が、従来のセメントペーストよりも小さかったことから、C-S-Hの凝集体構造は乾燥によりほぼ変化しないことが確認された。これにより、本研究で生成したC-S-Hが、乾燥による影響を受けにくい材料である可能性が示唆された。

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

錯体重合法を用いて合成した高い比表面積を有するC2Sの水和により、CHの共存しない高C/S比の非晶質C-S-H が生成し、この材料の乾燥による水蒸気吸着等温線の形状変化が、従来のセメントペーストよりも小さいこと、C-S-Hの凝集体構造は乾燥によりほぼ変化しないことが確認され、これにより、本研究で生成したC-S-Hが、乾燥による影響を受けにくい材料である可能性が示唆されたことから、材料の耐久性面への言及ができたため、順調であるといえる。

今後の研究の推進方策

昨年度作成した高C/SC-S-Hの構造評価を、水蒸気吸着試験から詳細に検討するとともに、目的③の得られた高活性β-C2Sの水和反応機構を解明し,水和にはCHが共存せず,かつ①で合成したものと同様のC/S比=2.0の非晶質C-S-Hのみが生成する「“再生セメント”」設計の確立を行う。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件)

  • [雑誌論文] STUDY ABOUT C-S-H WITH HIGH C/S RATIO SYNTHESIZED BY COMPLEX POLYMERIZATION METHOD2021

    • 著者名/発表者名
      IGAWA Yoshitaka、SAITO Tsuyoshi、SUZUKI Kazuho、HOSOKAWA Yoshifumi
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 325~332

    • DOI

      10.14250/cement.74.325

    • 査読あり
  • [雑誌論文] EFFECT OF DEFFERENCES OF Al OR CURING DEGREE ON CRYSTAL OF TOBERMORITE2021

    • 著者名/発表者名
      MITSUMORI Yosuke、SAITO Tsuyoshi、SAEKI Tatsuhiko、SUZUKI Kazuho
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 2~8

    • DOI

      10.14250/cement.74.2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] HYDRATION REACTION AND CONSIDERATIONS FOR SOILS TREATED BY BLAST-FURNACE SLAG, ANHYDRITE AND LIME STONE POWDER2021

    • 著者名/発表者名
      INO Takumi、SAITO Tsuyoshi、SUZUKI Kazuho、SAEKI Tatsuhiko
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 349~356

    • DOI

      10.14250/cement.74.349

    • 査読あり
  • [雑誌論文] THE EFFECTS OF SODIUM CHLORIDE ON THE HYDRATION MECHANISM OF THE HIGHLY REACTIVE <i>β</i>-2CaO・SiO<sub>2</sub>2021

    • 著者名/発表者名
      SUZUKI Kazuho、SAITO Tsuyoshi、IGAWA Yoshitaka、HOSOKAWA Yoshifumi
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 357~364

    • DOI

      10.14250/cement.74.357

    • 査読あり
  • [雑誌論文] STUDIES ON SYNTHESIS OF HIGHLY REACTIVE <i>β</i>-C<sub>2</sub>S BY LOW-TEMPERATURE HEATING OF CARBONATED C-S-H WITH Ca/Si=2.0 AND UTILIZATION OF CARBONATION REACTION2021

    • 著者名/発表者名
      KONDO Shota、SAITO Tsuyoshi、SUZUKI Kazuho、HOSOKAWA Yoshifumi
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 365~372

    • DOI

      10.14250/cement.74.365

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FUNDAMENTAL STUDY ON HIGHLY REACTIVE <i>β</i>-C<sub>2</sub>S SYNTHESIZED BY COMPLEX POLYMERIZATION METHOD AND APPLICATION TO CONCRETE2021

    • 著者名/発表者名
      KONAKAWA Takumi、SAITO Tsuyoshi、SUZUKI Kazuho、SAEKI Tatsuhiko
    • 雑誌名

      Cement Science and Concrete Technology

      巻: 74 ページ: 373~379

    • DOI

      10.14250/cement.74.373

    • 査読あり

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公開日: 2021-12-27  

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