Study on long-term leaching behavior of low alkaline cement

浸漬試験による低アルカリ性セメントの長期溶出挙動に関する研究

人見 尚*; 入矢 桂史郎*; 中山 雅 ; 佐藤 治夫

Hitomi, Takashi*; Iriya, Keishiro*; Nakayama, Masashi; Sato, Haruo

日本における高レベル放射性廃棄物処分場では、構造材料にコンクリートの使用を検討している。処分場では止水材にベントナイトを用いるため、カルシウム溶出量の低い低アルカリ性セメントが適すると考えられている。本研究では、低アルカリ性セメントにHFSC(Highly Fly-ash containing Silica-fume Cement)を用い、1cmに加工したHFSCの試験体を用いて北海道幌延地域の地下水に対する浸漬試験を行った。2年11か月のまでの試験の結果、以下に示す溶出特性を得た。浸漬水のpHは、開始時のHFSCの8.9程度、普通ポルトランドセメント(OPC)の11.5程度から、緩やかな減少傾向を見せ、試験期間終了時ではHFSCで7.9程度、OPCで8.5程度まで減少した。HFSC及びOPCとも水結合材比にかかわらず同様にこの傾向を示した。浸漬試験体(以下、試験体)を採取し、FE-SEMを用いた試料表面観察を行い、HFSCのすべてのW/Bの試料の水接面に近い深さ1mm周辺の領域において、変質を示す結果を得た。OPCでは、ほぼすべての観察像で組織の変化とともに、空隙部分の面積の増大が見られた。試験体の断面について、EPMAによる元素分布を求めた結果、HFSC及びOPCのいずれの試料においても水接面からのCa溶脱が認められた。いずれのW/BにおいてもHFSCの溶脱範囲はOPCの1/2以下と考えられ、OPCと比較すると高い溶脱抵抗性を持つことがわかった。

Leaching procedure is studied on Low alkaline cement in which pozzolanic reaction is used for decreasing pH of pore water of cement hydrate to avoid influence on rock and other materials. Leached depth of Low alkaline cement (HFSC) by the immersion examination with Horonobe simulated ground was smaller than depth of ion-exchanged water. Water exchanging is smaller than that of Ordinary Poltland Cement (OPC) with the same water binder ratio, since soluble Portlandite was not produced and dissoluble Calcium Silicate components were mainly produced. Although simulated groundwater in Horonobe URL was used for immersion examination, the low alkaline cement hydrates is more durable for leaching degradation than OPC. For all cements, groundwater showed tendency of accelerate leaching compared to ion exchanged water. This study shows that HFSC has higher durability for leaching degradation to groundwater than OPC.