遅れエトリンガイトの生成によるコンクリート膨張・ひび割れメカニズムの解明

阐明延迟钙矾石形成引起的混凝土膨胀和开裂机理

基本信息

批准号：
16J04111
负责人：
佐藤賢之介
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、セメント・コンクリート硬化体の“硫酸塩劣化”や“Delayed ettringite formation（DEF）”と呼ばれる膨張劣化現象の要因とされている、“遅れエトリンガイト”の生成機構および膨張発生機構について解明することを目標として研究を行った。平成29年度においては、モノサルフェートの前処理乾燥条件および、共存物質が遅れエトリンガイトの生成に及ぼす影響を把握するための検討を行った。具体的には、モノサルフェートおよびケイ酸カルシウム水和物（以下、C-S-H）などを純薬合成し、相対湿度0%、11%、66%の条件の下で乾燥処理を施した。その後、モノサルフェート単体や、モノサルフェート＋他水和物（質量比1:1）の配合で、硫酸ナトリウム水溶液を用いた練混ぜ水和を行い、練り混ぜ前後における粉末X線回折によってエトリンガイト生成量を定量した。また、モノサルフェートの結合状態をFT-IRによって評価し、エトリンガイト生成に影響を及ぼす液相pHやCa2+濃度の分析を行った。さらに、試料中のAlの化学形態の評価を行うため、27Al-NMR測定を実施した。得られた成果は下記の通りである。①モノサルフェートは、乾燥湿度の低下に伴ってSO42-の局所的対称性が低下した場合に、エトリンガイトが生成しやすくなることを明らかにした。②モノサルフェートにC-S-Hを共存させた場合、エトリンガイト生成量が顕著に増大することを初めて実験的に明らかにした。C-S-Hの共存によるエトリンガイト生成の促進は、液相pH、Ca2+濃度、化学組成といった指標では整理できなかった。③27Al-NMR測定において、C-S-H共存試料にのみC-A-S-Hに由来する4配位Alピークが観測されたため、C-S-HはAlの配位数を変化させることでエトリンガイトの生成を促進しているものと考察した。

进行这项研究的目的是阐明形成和扩张生成“延迟的Ettringite”的机制，据说这会导致“硫酸盐降解”和“延迟的伊特林特石的形成（DEF）”的现象的硬化水泥和混凝土体。在2017财年中，进行了研究，以了解单硫酸盐的预处理和干燥条件以及共存物质对延迟Ettrite的形成的影响。具体而言，单硫酸盐和硅酸钙水合物（以下称为C-S-H）由纯化学物质合成，并在相对湿度为0％，11％和66％的条件下进行干燥。此后，单独使用单硫酸盐或单硫酸盐加其他水合物（质量比1：1），并使用硫酸钠水溶液混合并进行水合，并在混合前和之后通过粉末X射线衍射量定量产生的脂肪酸含量。此外，通过FT-IR评估了单硫酸盐的结合状态，并对影响Ettringite形成的液相pH和Ca2+浓度进行了分析。此外，还进行了27个NMR测量，以评估样品中Al的化学形态。所获得的结果如下：1）表明，当SO42的局部对称性随着干燥湿度的降低而降低时，单硫酸盐更可能产生Ettringite。 2）实验表明，当C-S-H在单硫酸盐中共存时，产生的Ettrite量会显着增加。由于C-S-H的共存，无法使用液体pH值，Ca2+浓度和化学组成等指标来促进eTringite形成。 ③在27AL-NMR测量值中，仅在C-S-H共存样品中观察到源自C-A-S-H的四个配位Al峰，并且认为C-S-H通过更改Al的配位数来促进Ettringite的形成。