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2023 年度 実績報告書

ケイ酸ゲルによるコンクリート空隙の閉塞メカニズムの解明:補修材が拓く深海への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 22K18828
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

吉田 亮  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40548575)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワードケイ酸 / ゲル / 補修 / 止水 / 含浸 / 中性化 / 塩害
研究実績の概要

コンクリート標準示方書の耐久性照査は、点検負担の大きい中性化から、水分浸透に基づいた鉄筋腐食へと転換しつつある。この転換には、照査体系の整備に加え、水分浸透を抑制する補修材の開発が必要不可欠である。ケイ酸塩系表面含浸材(補修材)に関する申請者の研究では、従来の工程を省略したところ、本来期待できない高い水分浸透抵抗性が確認された(特願2020-190615)。この結果からは、コンクリート空隙中においてケイ酸の凝集体(ゲル)が生成され、ゲルの吸水膨潤により空隙が閉塞したことで、水分浸透が抑制されるという仮説を得た。
本課題では、【課題1】空隙におけるケイ酸ゲルの生成メカニズム(仮説)を検証することで、【課題2】コンクリートの空隙に生成させたケイ酸ゲルの膨潤作用によって、鉄筋腐食をもたらす雨水や海水の浸透を止めるという、新しい補修コンセプトを創出する。そして、【課題3】ケイ酸ゲルの持つ水圧緩衝や耐Ca溶脱抵抗性などの特性(深海生物が生成するゲル状アルミニウムも同じ効果を持つ)を生かし、深海構造物への適応性についても探る。
2022年度では、ケイ酸のゲル化メカニズム【課題1】について、ゼータ電位による粒子間の斥力とvan der Waals力による引力の大小関係から、シリカ粒子の凝集と分散性状を示すことで明らかにし、論文としてまとめた。2023年度は、本メカニズムを基に、ゲルを生成させたいセメント硬化体中の空隙構造の環境を想定した条件についても検討し、新たな補修効果のヒントも見出すことができ、補修材によるコンクリートの耐久性向上効果の検証【課題2】については、乾燥収縮試験、中性化促進試験、そして塩水浸漬試験において、補修効果が得られた。この成果は特許として認められ、2024年度の論文に投稿した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] けい酸塩系表面含浸材における施工不良のメカニズムと新たな補修コンセプト2024

    • 著者名/発表者名
      吉田 亮
    • 雑誌名

      防水ジャーナル

      巻: 627 ページ: 62-67

  • [雑誌論文] 中性化した実構造物コンクリートの水分浸透性状と空隙構造に関する研究2024

    • 著者名/発表者名
      後藤悠希,BOUADOU Nda Yacoub,吉田亮,岸利治
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: 46 ページ: ‐

    • 査読あり
  • [雑誌論文] C-S-H層間の水分子が及ぼす圧力変化に関する分子動力学法による検討2024

    • 著者名/発表者名
      滝波将大,吉田亮,小林亮,
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: 46 ページ: ‐

    • 査読あり
  • [雑誌論文] コンニャク石のインターロッキング構造を模倣した免振基礎の開発とその製造方法の提案2023

    • 著者名/発表者名
      岩屋遼,吉田亮,橋本忍,森河由紀弘,太田敏孝
    • 雑誌名

      土木学会論文集

      巻: 79 ページ: 1-11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 表面含浸材に用いられるコロイダルシリカの凝集・分散メカニズムに関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      吉田亮,加藤諄,近藤政晴,藤正督
    • 雑誌名

      コンクリート工学年次論文集

      巻: 45 ページ: 262-267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular dynamics on the pressure exerted by water molecules confined in microporous C-S-H2023

    • 著者名/発表者名
      Shota Takinami, Ryo Yoshida, Ryo Kobayashi
    • 雑誌名

      The 16th International Congress on the Chemistry of Cement 2023

      巻: 1 ページ: 528-531

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water Pressure Variation on Porous Calcium-Silicate-Hydrates Using Molecular Dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Shota Takinami, Ryo Yoshida, Ryo Kobayashi
    • 雑誌名

      Bridge Engineering Institute Conference

      巻: 1 ページ: 318-321

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of Water Absorption Properties in Actual Structure Concrete Based on Pore structure2023

    • 著者名/発表者名
      N'Da Yacoub Bouadou, Peter Kuira Macharia, Lai Lai Mon and Ryo Yoshida
    • 雑誌名

      Bridge Engineering Institute Conference

      巻: 1 ページ: 400-403

    • 査読あり
  • [学会発表] 分子動力学と量子化学に基づいた水分子によるC-S-Hの力学的特性・構造の変化に関する検討2024

    • 著者名/発表者名
      滝波将大,吉田亮,小林亮,原宏明
    • 学会等名
      令和5年度土木学会中部支部研究発表会
  • [学会発表] 長七たたきの締固めによる骨材の粒度変化が強度特性に及ぼす影響2024

    • 著者名/発表者名
      伊藤真弥,吉田亮
    • 学会等名
      令和5年度土木学会中部支部研究発表会
  • [学会発表] 1H-NMR relaxometryによるT1-T2緩和相関測定を用いたOPCペースト硬化体の空隙構造の把握2024

    • 著者名/発表者名
      松長祐弥,吉田亮,原宏明,瀧雅人
    • 学会等名
      令和5年度土木学会中部支部研究発表会
  • [学会発表] 中性化による実構造物コンクリートの空隙構造と水分浸透性状に及ぼす影響,2024

    • 著者名/発表者名
      後藤悠希,N'Da Yacoub Bouadou, Lai Lai Mon,吉田亮
    • 学会等名
      令和5年度土木学会中部支部研究発表会
  • [学会発表] Relationship between pore structure and moisture permeability properties of concrete subjected to different surfaces conditions2024

    • 著者名/発表者名
      N'Da Yacoub Bouadou, Lai Lai Mon,Ryo Yoshida,Haruki Goto
    • 学会等名
      令和5年度土木学会中部支部研究発表会
  • [備考] 表面含浸材: ケイ酸ゲルによるコンクリートの水分浸透抑制

    • URL

      https://conmate.jp/project/rlDcFoNE

  • [産業財産権] セメント硬化体の表面含浸工法及びその表面保護状態の評価方法2023

    • 発明者名
      吉田亮,後藤悠希,近藤政晴,加藤諄
    • 権利者名
      名古屋工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2023-138819

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公開日: 2024-12-25  

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