水和物の粒子間架橋効果に着目した高炉水砕スラグの不飽和地盤材料としての有用性解明

阐明粒化高炉矿渣作为不饱和研磨材料的有用性，重点关注水合物的颗粒间交联效应

• 批准号: 22K04314
• 负责人: 原 弘行
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04314/
• 关键词: 高炉水砕スラグ; 飽和度; 強度; 水和物; 水和反応; X線CT; 不飽和; 飽和; 硬化; 高炉水砕スラグ; 飽和度; 強度; 水和物; 水和反応; X線CT; 不飽和; 飽和; 硬化

高炉水砕スラグは「水硬性」を有しているが，淡水環境では1年以上硬化しないと考えられている．しかし，実際に，現場で施工された水砕スラグの試験盛土は短期間で著しく硬化しており，室内試験結果とは大きく乖離していた．試験盛土造成時の飽和度は30%程度であるのに対して，今までの室内試験はそのほとんどが飽和状態で検討されており，実際の現場の飽和度を再現できていない．本研究は，不飽和状態における高炉水砕スラグの強度発現機構を解明し，水砕スラグを陸上工事の地盤材料として利用促進を図ろうとするものである．令和4年度はアルカリ刺激剤として高炉スラグ微粉末を質量比で10%添加した水砕スラグの飽和および不飽和環境下における硬化挙動を確認した．飽和度は10, 20, 30, 50, 80, 100%に加えて浸漬させるケースを用意した．作製した水砕スラグ供試体に対して力学試験として一軸圧縮試験を，機器分析としてマイクロフォーカスX線CT撮影，熱重量示差熱分析を実施した．その結果，得られた一軸圧縮強さは飽和度によって傾向が大きく異なることが確認された．養生初期では飽和度が小さいものが高い強度を発揮する傾向にあるが，養生84日以降には飽和度が高い供試体についても硬化が進行することが示された．しかし，飽和度が低すぎると強度発現が進行せず，飽和度10%については養生14日以降，飽和度20%については養生56日以降の強度増加はほとんどみられなかった．乾燥後の水砕スラグに対して実施したマイクロフォーカスX線CT撮影から水砕スラグ・水和物・間隙の3つに分類し，CT画像を3値化して示すことができた．その結果，飽和度が高い場合ほど水和物量が多く生成されていることが推定された．これは，熱重量示差熱分析や電子顕微鏡観察結果とも符合した．したがって，強度と水和物の生成量が必ずしも相関しないことが確認された．

爆炸炉颗粒是“耐水的”，但被认为在淡水环境中不加热一年以上。但是，实际上，现场安装的地面炉渣的测试路堤在短时间内显着硬化，这与实验室测试的结果显着不同。测试路堤构建过程中的饱和度约为30％，但以前的大多数实验室测试都已饱和研究，并且尚未再现现场的实际饱和水平。这项研究旨在阐明在不饱和状态下高炉颗粒的强度发展的机制，并促进将颗粒矿渣用作土地建设工作的地面材料。在2022财年，我们确认了地渣的固化行为，在饱和且不饱和的环境中，将高炉渣粉的质量比的10％添加为碱性兴奋剂。我们已经准备了一种情况，即饱和水平为10、20、30、50、80和100％，并且需要浸入。将制造的地面炉渣样品作为机械测试进行单轴压缩测试，微型焦点X射线CT成像和热重差分热分析作为仪器分析。结果，已经确认所获得的单轴抗压强度取决于饱和水平显着不同。在固化的早期阶段，低饱和度倾向于表现出很高的强度，但是已经表明，即使在固化84天后具有高饱和度的标本，硬化也会进展。但是，如果饱和水平太低，强度没有进展，并且在10％的饱和度水平上，固化14天后的强度几乎没有增加，并且在20％的饱和水平下，固化56天后的强度几乎没有增加。在干燥的接地炉渣上进行的微焦点X射线CT成像分为三类：颗粒矿渣，水合物和间隙，CT图像是三价。结果，估计饱和度越高，产生水合物量越高。这与热重分析和电子显微镜的差分热分析的结果一致。因此，已经证实，产生的水合的强度和量不一定相关。