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Low alkaline cement used in the construction of a gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory

低アルカリ性セメントを用いた幌延の地下施設の坑道の施工

中山 雅; 佐藤 治夫; 杉田 裕; 伊藤 誠二*; 南出 賢司*; 北川 義人*

Nakayama, Masashi; Sato, Haruo; Sugita, Yutaka; Ito, Seiji*; Minamide, Masashi*; Kitagawa, Yoshito*

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設は地下深部に建設されるため、坑道の空洞安定性確保などのため、セメント系材料が支保工に使用される。この場合、セメント系材料からの高アルカリ成分の溶出により、周辺の地下水のpHが13程度となり、緩衝材であるベントナイトや周辺岩盤を変質させ、そのバリア性能に影響を与えることが懸念されている。日本原子力研究開発機構では、このような影響を抑制するために低アルカリ性セメントを開発し、そのpH低下挙動や支保工としての実用性について検討を行っている。本報告では、幌延深地層研究センターの地下施設の深度140m調査坑道において、開発した低アルカリ性セメントを吹付けコンクリートとして使用した原位置施工試験について述べる。施工試験の結果、HFSCは、OPCと同等の施工性を有することが確認できた。また、施工後の日常管理計測から、内空変位についてもOPCと同等の傾向を示し、空洞安定性が確保されることを確認した。以上の結果から、地下坑道の施工においてHFSCを吹付けコンクリートとして適用できると判断された。今後は、10年程度に渡って、壁面からのコアの採取や採水などを実施し、坑道周辺の地下水及び岩盤に与える影響を確認する計画である。

In Japan, any high level radioactive waste repository is to be constructed at over 300 m depth below surface. Tunnel support is used for safety during the construction and operation, and shotcrete and concrete lining are used as the tunnel support. Concrete is a composite material comprised of aggregate, cement and various additives. Low alkaline cement has been developed for the long term stability of the barrier systems whose performance could be negatively affected by highly alkaline conditions arising due to cement used in a repository. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has developed a low alkaline cement, named as HFSC (Highly fly-ash contained silicafume cement), containing over 60wt% of silica-fume (SF) and fly-ash (FA). HFSC was used experimentally as the shotcrete material in construction of part of the 140 m deep gallery in Horonobe URL. The objective of this experiment was to assess the performance of HFSC shotcrete in terms of mechanics, workability, durability, and so on. HFSC used in this experiment is composed of 40wt% OPC (Ordinary Portland Cement), 20wt% SF, and 40wt% FA. This composition was determined based on mechanical testing of various mixes of the above components. Because of the low OPC content, the strength of HFSC tends to be lower than that of OPC in normal concrete. The total length of tunnel using HFSC shotcrete is about 73 m and about 500 m$$^{3}$$ of HFSC was used. The workability of HFSC shotcrete was confirmed in this experimental construction.

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