2022 Fiscal Year Research-status Report
Crack Prediction Method of Blast Furnace Slag Cement Concrete by using Nitrite-based Accelerator
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22K04254
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
崔 希燮 北見工業大学, 工学部, 准教授 (70710028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 真澄 北見工業大学, 工学部, 教授 (00388141)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 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 / 温度依存性 / 細孔構造 / 水和生成物 / 微細分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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4年度では，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相関関係を明らかにするため，まず，CNを混入した普通コンクリートにおいて，CN混入コンクリートの反応速度，水和発熱速度などに関する多様な分析試験(Calorimeter，MIP)を行い，CN混入コンクリートの水和によって発生する熱量の定量化を行った。また，同ケースにおいて，硬化体の空隙構造や水和物の種類・量的変化などに関する微細分析試験(XRD，TG-DTA，SEM，固体NMR)の結果に基づいて膨張反応と空隙構造形成や水和物との相関関係を分析した。その結果，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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
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究明の一環として，まず，硬化促進剤(CN)の主成分である亜硝酸カルシウムおよび硝酸カルシウムの化学反応モデル構築の可能性を確認した。そのため，CN混入硬化体を用いて，Calorimeter，MIP，XRD，TG-DTA，SEM，固体NMRなどの微細分析を行い，CNの添加量によるコンクリートの膨張反応と空隙構造形成や水和物との相関関係の比較・評価を行った。その結果，耐寒促進剤を多量添加したコンクリートの場合の体積増加率は，初期材齢からエーライト(C3S)とアルミネート(C3A)の反応を促進し，水酸化カルシウムやモノサルフェートの生成量が多くなることから耐寒促進剤の水和反応による毛細管空隙の増加率を考慮し、水和過程の初期領域における空間拡大と水和生成物の密度の差により，徐々に緻密化になることが確認できた。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。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度の検討結果に基づき，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う。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う。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る。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予想について検討する。
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| Causes of Carryover |
次年度の物品費に追加して使用する予定です。
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Research Products
(11 results)
