• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2023 年度 実施状況報告書

亜硝酸塩系硬化促進剤を用いた高炉スラグセメントコンクリートのひび割れ予測手法

研究課題

研究課題/領域番号 22K04254
研究機関北見工業大学

研究代表者

崔 希燮  北見工業大学, 工学部, 教授 (70710028)

研究分担者 井上 真澄  北見工業大学, 工学部, 教授 (00388141)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード高炉スラグ微粉末 / 低温環境 / 亜硝酸カルシウム / 硝酸カルシウム / 膨張収縮挙動 / びひび割れ予想 / 自由膨張収縮実験 / 拘束収縮実験
研究実績の概要

低温環境下において,亜硝酸カルシウムおよび硝酸カルシウムを主成分とする硬化促進剤(CN)は,高炉スラグ微粉末を混入したセメント(以降,高炉スラグセメント,Blast-Furnace Slag Cement;BFSC)に対して添加すると硬化促進や凍結点低下などの性能を発揮し,初期強度改善効果が期待できる。さらに,寒中施工におけるBFSCの短所を克服できる可能性があるため,近年は環境負荷低減型寒中コンクリート施工技術として,BFSCとCNを併用したコンクリートに関する研究が進められている。しかし,多くの研究はBFSCを用いたコンクリートの初期凍害防止の観点から初期材齢における強度発現に着眼しており,初期以降における耐久性,特にコンクリートの劣化の起点となる収縮ひび割れに関する研究は極めて少ないのが現実である。
令和5年度では,各種拘束条件下でのCNを混入したBFSCコンクリートの膨張収縮挙動およびひび割れ予想などについて定量的な評価を目的として,自由膨張収縮実験および拘束収縮実験を行った。実験は,CN混入BFSCコンクリートの温度依存性への適用を確認するため,多様な養生温度条件を設定して一連の実験を行い,特に,拘束収縮実験は,供試体の内部に拘束鋼材を配置し,鋼材のひずみから拘束収縮ひずみを求めた。拘束ひずみから拘束応力を算出し,同材齢の拘束応力に対するひび割れ発生強度比からCN混入BFSCコンクリートのひび割れポテンシャルを評価し,膨張収縮予測およびひび割れの予測がある程度可能なことが分かった。さらに実験によるCN混入セメントマトリクス中の水分挙動と水和反応の相関関係による膨張収縮挙動を明らかにした。

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

理由
令和4年度でのCN混入BFSCコンクリートの膨張反応の温度依存性および細孔構造と水和生成物とのメカニズムに基づき,CN混入硬化体を用いて,自由膨張収縮実験および拘束収縮実験を行い,多様な養生温度条件下のCNの添加量によるコンクリートの収縮ひずみの比較・評価を行った。その結果,CN 添加量が増えると、同材齢でのモルタルの収縮によって内部鋼材リングに生じる拘束収縮ひずみは大きくなり、拘束引張応力が大きくなることでひび割れが早く発生した。また、ひび割れポテンシャルの結果から、CN 添加量が増えるとひび割れ発生時のひび割れポテンシャルの値が非常に大きくなることから、CN 添加量が増えるとひび割れ発生の可能性が非常に大きくなることが示された。従って,石こうなどのアルカリ活性剤を用いて,CN混入BFSCコンクリートの収縮量を制御する必要がある。以上は当初評価どおりであることから概ね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

令和4・5年度の検討結果に基づき,石こうなどのアルカリ活性剤を用いたCN混入BFSCコンクリートの収縮量の制御のため,アルカリ活性剤の種類による膨張反応の温度依存性および細孔構造と水和生成物との相関関係を明らかにするための多様な実験を行う。その後,各種拘束条件下でのアルカリ活性剤の種類によるCN混入BFSCコンクリートの膨張収縮挙動およびひび割れ予想などについて定量的な評価を目的として,自由膨張収縮実験および拘束収縮実験を行う。最後に,実験およびモデル化により予測シミュレーションを行い,各パラメータの設定およびモデルの適合性を確認する。モデルの適合性の検討は,力学的特性および体積変化モデルを併せて総合評価することで,各材料物性の根源的なパラメータを用いて統一的に説明できる連成モデルの開発を試みる。一方,体積モデルを適用し,アルカリ活性剤を用いたCN混入BFSCコンクリートの初期物性発現と,それに基づく応力の予測および予測した応力と引張強度(あるいはひび割れ発生強度)の大小関係から,膨張収縮挙動およびひび割れ予測を検討するとともに,厳冬期における実大施工実験を実施することで最終的にアルカリ活性剤を用いたCN混入BFSCコンクリートのひび割れ予測最適化手法を開発・提案する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023

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 (4件)

  • [雑誌論文] Effects of Nitrite/Nitrate-Based Accelerators on Strength and Deformation of Cementitious Repair Materials under Low-Temperature Conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Heesup Choi, Masumi Inoue, Hyeonggil Choi, Myungkwan Lim, Jihoon Kim
    • 雑誌名

      Journal of the Materials

      巻: 16 ページ: 1-15

    • DOI

      10.3390/ma16072632

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 硬化促進剤を添加した高炉スラグ微粉末含有コンクリートの強度発現性と収縮特性に及ぼす遅延剤の影響2023

    • 著者名/発表者名
      外川浩輔,飯塚玲央,井上真澄,崔希燮,須藤裕司
    • 学会等名
      令和4年度土木学会北海道支部論文報告集
  • [学会発表] 亜硝酸塩系耐寒促進剤を添加したセメント系複合材のC-S-Hの組成とゲル空隙の相関関係の考察2023

    • 著者名/発表者名
      三浦也実,崔希燮,井上真澄
    • 学会等名
      令和4年度土木学会北海道支部論文報告集
  • [学会発表] 硬化促進剤を添加した高炉スラグ微粉末含有コンクリートの強度発現性と収縮特性に及ぼす遅延剤の影響2023

    • 著者名/発表者名
      外川浩輔,井上真澄,崔希燮,須藤裕司
    • 学会等名
      土木学会第78回年次学術講演会論文集
  • [学会発表] フライアッシュを用いた耐寒促進剤コンクリートの流動性と初期強度発現性に関する基礎的研究2023

    • 著者名/発表者名
      町田 康介,崔希燮,井上真澄,吉岡 憲一
    • 学会等名
      土木学会第78回年次学術講演会論文集

URL: 

公開日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi