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。

本研究旨在阐明“延迟钙矾石”的形成和膨胀机制，据说这是硬化水泥和混凝土 I 中称为“硫酸盐劣化”和“延迟钙矾石形成（DEF）”的膨胀和劣化现象的一个因素。正是抱着这个目标进行了研究。 2017年度，我们进行了一项研究，以了解单硫酸盐的预处理干燥条件以及共存物质对延迟钙矾石形成的影响。具体而言，合成一硫酸盐和水合硅酸钙(以下简称C-S-H)作为纯化学品，然后在相对湿度0％、11％和66％的条件下干燥。然后，使用硫酸钠水溶液将单硫酸盐单独或单硫酸盐+其他水合物(质量比1:1)混炼并水合，并通过粉末X射线衍射测定混炼前后产生的钙矾石的量。此外，通过FT-IR评估了单硫酸盐的结合状态，并分析了影响钙矾石形成的液相pH和Ca2+浓度。此外，进行 27Al-NMR 测量以评估样品中 Al 的化学形态。得到的结果如下。 (1) 研究表明，当SO42-的局部对称性随着干燥湿度的降低而降低时，单硫酸盐会促进钙矾石的形成。 ②我们首次通过实验证明，当C-S-H与单硫酸盐共存时，钙矾石的产生量显着增加。 C-S-H共存对钙矾石形成的促进作用无法用液相pH、Ca2+浓度和化学成分等指标来确定。 ③在27Al-NMR测定中，仅在C-S-H共存样品中观察到源自C-A-S-H的四配位Al峰，因此认为C-S-H通过改变Al的配位数来促进钙矾石的形成。