幌延深地層研究センターにおけるコンクリート材料の施工性に関する研究(II)

Study on construction method of concrete in the underground research laboratory (II)

入矢 桂史郎*; 三上 哲司*; 秋好 賢治*; 上垣 義明*

Iriya, Keishiro*; Mikami, Tetsuji*; Akiyoshi, Kenji*; Uegaki, Yoshiaki*

幌延深地層研究センターは、処分場の設計建設技術に関する確認検証を行うことがその役割の1つとしてあげられている。処分場の建設の際に使用されるセメントは、周辺岩盤や緩衝材に与える影響を最小限とするために、低アルカリ性セメントの使用が検討されている。核燃料サイクル開発機構殿では、フライアッシュを高含有した低アルカリ性セメント(HFSC)を開発し、室内試験を通じてその性能を研究してきた。しかし、構造物としてのコンクリート系材料に求められる施工性や物理性能などは、いまだ十分研究されていない。本研究は、実際の処分場において、コンクリートが使用される状況(吹付コンクリート、覆工コンクリート、グラウトなど)を想定して施工性を検討するとともに、要求通りの性能を発揮できるかどうかの検討を行ったものである。吹付けコンクリートに関しては、模擬トンネルの施工試験を行い、吹付け施工が可能であることを実証した。施工性に関しては良好な結果を得た。低アルカリ性セメント中では鉄筋などの鋼材の腐蝕する挙動が普通セメント中と異なっている可能性がある。鉄筋腐蝕に関しては、昨年度の研究で作った供試体を海中および飛沫帯における暴露試験を開始した。塩分浸透量や埋込んだ鉄筋の腐蝕状況などの調査を来年度以降実施する予定である。HFSCはシリカヒュームを含んでおり高性能AE減水剤でワーカビリティを確保するコンクリートである。従って、吹き付け以外のコンクリートでは、高流動コンクリートとなる。ここでは覆工コンクリートがプレキャストコンクリートである場合を想定して、セグメントの製造方法の検討を実施した。セグメントは上記の理由により、高流動コンクリートとして製造する計画とした。製造に先立て通常のシールドセグメントを例に試設計を行い、その断面形状にて2ピース試作を行った。セグメントを製造することにおいて問題はないことを確認した。グラウトに関しては、微粒子セメント、石灰石粉微粉末、シリカフュームを組み合わせることによって、低アルカリ性を示す微粉体ができることがわかった。上記の実験結果を踏まえて課題の抽出と今後の研究開発の方向を示した。もっとも大きな課題は、強度発現が遅いことである。吹付けコンクリートにおいても、セグメントコンクリートにおいても、普通セメントでは材令28日で満足できる強度に、HFSCでは28日材齢では到達できなかっ

The underground research laboratory, which will be constructed in Horonobe, plays a role of demonstration of construction technique upon nuclear waste repositories. Low alkalinity cement is one of candidates for repositories as a cementitious material in order to prevent alteration of bentonite and rock by hyper alkaline solution. JNC has developed a low alkalinity cement (HFSC) which contains a lot of fly ash, and has studied the physical and chemical properties by laboratory test. However workability which is required for construction procedure of repositories has not been studied enough yet. This study shows if requirements in actual construction, such as shotcreting, self-compacting, and, grouting, are fulfilled, and if the workability is preferable for tunneling construction. It is demonstrated that HFSC is applicable for shotcreting by testing in a modeled tunnel. It is pointed out that re-bars have a possibility of corrosion in low alkalinity cement. In-site test for saline water which may accelerate corrosion is started by setting specimen made in last year. Analyzing and assessing will be done next year. Construction method of tunnel lining is investigated in case of applying pre-cast segments. Self-compacting concrete is adopted, since added silica-fume needs superplasticizer and its workability is very flowable. Two piece of segment were made for the section which designed for a ordinary urban tunnel. It is noted that pre-casting concrete can be made by HFSC. Super fine cement powder for grouting which indicate low alkalinity can be selected by combination of grinned lime stone powder and silica fume with grinned ordinary Portland cement. The items to be improved toward using in Horonobe construction are pointed out by results of this study and summarized a study plan is described. Major problem to be solved is delaying compressive strength generation of HFSC. It is recognized in shotcrete and self-compacting concrete. Selecting types of fly ash and ...