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ベントナイトとコンクリートの長期接触事例の調査

Natural analogue of alteration of bentonite contacting with concrete

今井 淳*

Imai, Jun*

放射性廃棄物の地層処分では、廃棄体オーバーパックの周囲に緩衝材としてベントナイト系材料を用いる事が考えられているが、トンネル等の地中構造物の支保に使われるコンクリートと接触することによるベントナイトの劣化が懸念されている。本調査の目的は、天然環境で長期に共存していたベントナイトとコンクリートを調査することにより、両者の相互作用によるベントナイトおよびコンクリートの変質についての知見を取得することである。今年度は、平成10年度から開始した調査の2年目として、山形県西置賜郡小国町と飯豊町境界に位置し、ベントナイト鉱床を貫通して建設され、現在廃坑となっている国道113号線の宇津トンネルで昨年度に引続き試料採取を行い、ベントナイトとコンクリートの接触面について分析・調査を行った。この結果、建設終了から30年以上経過した状況で、ベントナイトのゼオライト化、イライト化といったものは観察されず、昨年同様、コンクリートから浸出したCaイオンによる接触部近傍数mmの範囲にNa型ベントナイトのCa型化を示す可能性のあるデータが得られた。また、コンクリートについては、接触部から30mm程度までのSイオン(硫酸イオン)の浸入が確認されたが、コンクリートの物理的な劣化は確認されず、健全な状態であることを確認した。さらに、1971年1月に埋設され、2000年3月に発掘されたEXPO70タイムカプセルを収納していたコンクリート容器と充填ベントナイトの調査を行い、試料を採取した。

The objective of this research is to make clear long-term alteration processes of bentonite contacting with concrete under a repository condition for radioactive waste. The Uzu tunnel in yamagata prefecture in Japan, constructed during the term of December of 1963 to July 1967, was selected as an appropriate natural analogue: the tunnel wall was made of portland cement and which has been contacting with a bentonite bed during $$geq$$ 32 years. Sample analyses indicated that the original bentonite was Na$$^{+}$$-type and it changed to Ca$$^{2+}$$-type in the range of a few millimeters from the contact. Although a Ca$$^{2+}$$ leaching was also observed from the concrete near the contact, neither transformation to zeolite nor to illite was recognized. On the other hand, sulfur increased and ettringite (3CaO $$cdot$$ Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ $$cdot$$ 3CaSO$$_{4}$$4 $$cdot$$ 32H$$_{2}$$O) was recognized in the concrete within the depth about 30 mm from the contact.

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