産業廃棄物を用いた混合セメント水和物の中性子散乱による構造解析

利用中子散射对工业废料混合水泥水合物进行结构分析

• 批准号: 20656087
• 负责人: 梅村 靖弘
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656087/
• 关键词: コンクリート; セメント; 産業廃棄物; 混和材料; シリカフューム; エーライト; ビーライト; ケイ酸カルシウム水和物; セメント水和物; 結晶; 中性子; X線; リートベルト解析; 混和材; 鉄鋼スラグ; フッ素アパタイト; コンクリート; セメント; 産業廃棄物; 混和材料; シリカフューム; エーライト; ビーライト; ケイ酸カルシウム水和物; セメント水和物; 結晶; 中性子; X線; リートベルト解析; 混和材; 鉄鋼スラグ; フッ素アパタイト

近年のコンクリート高強度化技術の進歩はめざましく,設計基準強度100MPaを超えるような超高強度コンクリート構造物の施工実績が増えているが,この高強度化にはセメント分散剤である高性能減水剤とフライアシュと同じ人工ポゾラン材である超微粒子のシリカフューム(SF)が必要不可欠である。一般に超高強度コンクリートの水セメント比は極めて低く,SFのポゾラン反応によりケイ酸カルシウム水和物(C-S-H)が生成され微細空隙を充填するが,各セメント鉱物の水和反応に及ぼすSFの影響や,SFのポゾラン反応におけるC-S-Hの詳細な生成機構については分かっていない。そこで本年度は,SFがセメント水和反応の反応に及ぼす影響さらに生成するC-S-Hのケイ酸アニオン構造(オリゴマーサイズのシロキサン鎖の鎖長)に及ぼす水結合材比の影響について検討を行った。本研究ではセメントは低熱ボルトランドセメントを使用し,SFの添加率はセメントの内割10,20%置換,砂結合材比1.0水結合材比(W/B)は15,22,30%として実験検討を行った。実験結果より以下のことが明らかとなった。セメント鉱物であるエーライト(C_3S)の水和反応率は,SFの置換率に拘わらず材齢7日でW/Bが15%で約60%,20%で約70%,30%で約80%に達しそれ以降の水和は停滞した。一方,ビーライト(C_2S)の水和反応率はSF添加率が10%から20%へ増加すると反応が若干抑制され,W/Bが15～30%の範囲では反応率に大きな差異は認められなかった。一例としてW/Bが22%,SF添加率が10%の場合,材齢7日で約10～15%,材齢28日で約20～30%,91日で約35～40%となった。生成されるC-S-H量は,SF添加率の増加により若干増加が認められ,W/Bの低下により減少した。C-S-Hのケイ酸アニオンの鎖長は、W/Bの増加により増加しSFの増加により抑制された。

近年来，提高混凝土强度的技术进步非常出色，设计标准强度超过100 MPa的超高强度混凝土结构的数量也增加了。对于这种提高的强度，高性能除水剂，水泥分散剂和人造码头材料的超细二氧化硅烟雾（SF）至关重要。通常，超高强度混凝土的水泥比极低，硅酸钙水合物（C-S-H）是由SF的孢子反应产生的，填充了细小的空隙，但是SF对每种水泥矿物质的水合反应的影响以及SF反应中C-S-H的详细形成机制的详细地层。因此，今年，我们研究了SF对产生的C-S-H的硅酸盐水平反应反应的影响以及水粘合剂比对C-S-H的硅酸盐阴离子结构（低聚物大小的Siloxane链的链长）的影响。在这项研究中，低热玻晶水泥被用作水泥，实验研究的添加速率在水泥中为10,20％，而砂生成夹的比例为1.0水活页夹（w/b）为15,22,30％。从实验结果中揭示了以下内容：水泥矿物铝的水合反应速率（C_3S）在15％，20％时达到60％，60％，30％的70％和80％在7天龄的年龄，无论SF的取代率是什么，此后的水合均处于停滞状态。另一方面，当SF添加速率从10％增加到20％时，贝利特（C_2S）的水合反应速率略有抑制，并且在15％至30％之间的反应率范围内没有观察到反应速率的显着差异。例如，当w/b为22％并且SF添加率为10％时，7天龄的数量约为10-15％，在28天的年龄为20-30％，在91天大的年龄约为35-40％。由于SF的增加速率增加，产生的C-S-H的量略有增加，并且由于w/b的减少而减少。 C-S-H的硅酸盐阴离子的链长通过w/b的增加而增加，并因SF的增加而抑制。