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2023 Fiscal Year Annual Research Report

System optimization of volcanic glass powder-based geopolymer by parameter design of dynamic characteristics

Research Project

Project/Area Number 22H01566
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

尾上 幸造  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50435111)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 重石 光弘  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50253761)
佐川 康貴  九州大学, 工学研究院, 准教授 (10325508)
新 大軌  島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (70431393)
福永 隆之  九州大学, 工学研究院, 助教 (20869408)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords火山ガラス微粉末 / アルカリ活性材料 / タグチメソッド / 動特性 / 最適化 / 養生条件 / 圧縮強度 / 反応生成物
Outline of Annual Research Achievements

2023年度は、はじめに火山ガラス微粉末(VGP)と高炉スラグ微粉末(GGBS)をベースとするアルカリ活性材料(AAM)の配合および製造条件の最適化を試みた。具体的には、タグチメソッドにおける動特性のパラメータ設計を適用し、入出力関係を安定化するための各種設計パラメータ(SS/SH:水ガラス(SS)と水酸化ナトリウム水溶液(SH)の質量比、SH濃度、加熱養生の保持温度、前置き時間、加熱養生の積算温度)の最適水準の組合せについて検討した。直交表にはL18を用い、入力値として粉体とアルカリ溶液の容積比P/Lを0.6、0.7、0.8の3水準に設定した。出力値は15打フロー値、曲げ強度、および圧縮強度とした。また、ノイズ条件としてVGPの製造ロット(総数2)を取り上げた。計108回の実験により得られたSN比の算定結果より、SS/SH = 1、SH濃度 = 6 M、保持温度70℃、前置き時間6時間、積算温度1000℃・hがそれぞれ最適と判定された。SH濃度および積算温度については研究代表者らが過去に実施したフライアッシュをベースとするジオポリマーの最適水準と一致した。
次に、同AAMの強度発現および反応機構に及ぼす養生条件の影響について検討した。モルタル打設後の1次養生を加熱または常温封緘、2次養生を20℃気中または20℃水中とした場合の影響について調べた。その結果、1次養生を常温封緘、2次養生を20℃水中とした場合に最も圧縮強度が大きくなり、さらに熱重量分析の結果からC-A-S-Hおよび反応生成物の総量が最も多くなることが明らかとなった。また、SEM観察より、1次養生を加熱とした場合には微細ひび割れや亀裂が発生していたのに対し、1次養生を常温封緘とした場合には比較的隙間が少なく連続的かつ緻密な構造を形成していたことがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた計画に従い、過去2年度間でVGPの活性フィラーとしてのポテンシャル評価、タグチメソッドを適用した設計パラメータ水準の最適化まで完了することができ、さらに研究を進める上で派生した養生条件の影響まで明らかにすることができたため。

Strategy for Future Research Activity

2024年度は、これまでに得られた知見を踏まえ、はじめに1次養生を常温封緘、2次養生を水中としたVGP-GGBS系AAMについて、アルカリ溶液の設計パラメータの最適水準について確認を行う。その後、最適化されたAAMについて、塩分浸透や耐火性などの耐久性、圧縮強度や静弾性係数などの力学特性について検討を行い、将来的な実用化へ向けた基礎データを取得するとともに課題を抽出する。

  • Research Products

    (5 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] 火山ガラス微粉末をベースとするアルカリ活性材料の強度発現および反応機構に及ぼす養生条件の影響2024

    • Author(s)
      大迫雄馬,尾上幸造,下條啓人,阿部隼士
    • Journal Title

      コンクリート工学年次論文集

      Volume: 46 Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 火山ガラス微粉末を用いたアルカリ活性材料の圧縮強度に関する影響因子の評価2023

    • Author(s)
      下條啓人,大迫雄馬,尾上幸造
    • Journal Title

      第11回九州橋梁・構造工学研究会シンポジウム

      Volume: - Pages: -

  • [Presentation] 1次養生を常温封緘としたVGP-GGBS系AAMの圧縮強度と反応生成物2024

    • Author(s)
      大迫雄馬,尾上幸造,下條啓人,阿部隼士,大塚彩未
    • Organizer
      令和5年度土木学会西部支部研究発表会
  • [Presentation] 火山ガラス微粉末ベースのアルカリ活性材料の圧縮強度に及ぼす活性フィラーおよび養生条件の影響2023

    • Author(s)
      大迫雄馬,尾上幸造,下條啓人
    • Organizer
      令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会
  • [Presentation] 火山ガラス微粉末ベースのアルカリ活性材料の配合および製造条件が圧縮強度に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      下條啓人,尾上幸造,大迫雄馬
    • Organizer
      令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会

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Published: 2024-12-25  

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