| 研究課題/領域番号 |
19K05351
|
|---|
| 研究機関 | 九州大学 |
|---|
研究代表者 |
笹岡 孝司 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20444862)
|
|---|
| 研究分担者 |
島田 英樹 九州大学, 工学研究院, 教授 (70253490)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 海洋底資源 / 採掘 / 海洋底被覆材 / 産業副産物 / 環境保護 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本年度は、現在海洋底被覆材として考えられているモルタル(OPC系,TB系,Slug系,FA系)を用いてそれぞれの種々特性を把握し、海洋底被覆材としての適用性評価を行った。
海底被覆材に必要と考えられる性能としてポンプ圧送性、水中拡散性、レベリング性、地形追従性、強度特性、亀裂充填性が挙げられる。これらの性能を評価するために、各種性能試験（ポンプ圧送試験、水中不分離試験、フロー試験、一軸圧縮試験）と粘性試験（動的粘弾性測定）を行った。ポンプ圧送性に関しては、ポンプ圧送試験においてOPC系、TB系、Slug系はポンプが閉塞することなく圧送することが出来たため良好であることが分かった。水中拡散性とレベリング性は、コンクリート標準示方書にて定められる規定を参考に評価をしたところ、水中拡散性に関してはSlug系、FA系、レベリング性に関してはOPC系、TB系、Slug系が良好であることが分かった。地形追従性に関しては、動的粘弾測定よりFA系のみ弾性的な挙動を示すため良好であると考えた。強度特性に関しては、OPC系とTB系のみ強度を持つため強度特性は良好であり、亀裂追従性に関しては、硬化しないSlug系とFA系のみ良好であると考えた。
一連の性能試験の結果から各モルタルの適用性を評価した。OPC系、Slug系は水圧の影響を受けにくいため深海にて適性であり、それに対してTB系,FA系に関しては、深度の浅い現場で適性であることが明らかとなった。またSlug系とFA系に関しては、亀裂充填性に優れるため採掘を行った際に地盤の沈下や亀裂が生じるような現場で適性であると評価した。FA系に関しては地形追従性に優れるため海底が凸凹した現場において適性であることが分かった。以上のように各海洋底被覆材の特性および適用性が明らかになった。
|
| 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
令和元年度に実施を予定していた<Phase1：産業副産物を含む高性能な海洋底被覆材の開発＞について、セメント系材料や産業廃棄物であるスラグやフライアッシュを用いて種々の海洋底被覆材を作成し、一連の室内実験を実施した。その結果、主となる結合材の違いにより海洋底被覆材の流動・固化特性が大きく異なることが明らかとなり、海洋底開発現場の諸条件に応じて適切な海洋底被覆材を選定することで採掘による海洋底環境への影響を効果的に抑制することが可能となり、各海洋底被覆材の適用条件および適用性が明らかとなった。さらに、令和2年度に実施予定の開発した海洋底被覆材を用いた模擬採掘実験装置の設計および製作も進んでおり、おおむね順調に進展している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度開発した海洋底被覆材を用いて、実際の海洋底での採掘を想定して実験室規模での模擬採掘（回収）実験（吸泥実験）を行い、被覆材の効果や吸引に伴う海洋底レアアース泥を模した模擬土壌の吸引挙動を検証する。その際、被覆材の性能や被覆状況を実験パラメータとして、模擬土壌の性状や採掘に伴う周辺水の濁度や土壌・堆積物の飛散を定量的に評価する。併せて数値シミュレーションを用いた濁りの拡散挙動解析や採掘時の模擬土壌および被覆材の変形挙動解析を実施する。また、模擬採掘実験の結果を基に、開発した海洋底被覆材の改良についても検討するとともに、海洋底被覆材の長期安定性および耐久性についても検討・評価を行う。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
模擬採掘実験で用いるコンプレッサー等の実験機器について、当研究室所有の機器である程度代用できたため、当初の予定額と使用額に差額が生じた。なお、模擬採掘実験では種々の実験条件を想定していることから、温度および圧力制御装置を追加購入する必要があり、また数値解析ソフトの購入も必要であることから、令和2年度分として請求した助成金と併せて使用させていただく予定である。
|
