Calcium silicate hydrate (C-S-H) gel solubility data and a discrete solid phase model at 25C based on two binary non-ideal solid solutions

カルシウムシリケート水和物(C-S-H)ゲルの溶解データ及び二組の二元系非理想固溶体とみなし固相組成を離散的に与えた25Cでの溶解モデル

Walker, C.; 須藤 俊吉; 小田 治恵  ; 三原 守弘  ; 本田 明

Walker, C.; Suto, Shunkichi; Oda, Chie; Mihara, Morihiro; Honda, Akira

セメント系材料の変質挙動を定量的に予測するためには、カルシウムシリケート水和物ゲル(C-S-H)の溶解挙動をモデル化することが重要である。本研究では、C-S-Hゲルの溶解データの実験値について、既往の文献値とCa/Si比0.20.83における新規データとを収集・抽出した。これらのデータを用いて、水溶液中における二組の二元系非理想固溶体(SSAS)とみなし、離散的なCa/Si比を有する固相(DSP)として設定したC-S-Hゲルの溶解モデルを構築した。本研究で構築したDSP型のC-S-Hゲルの溶解モデルの特長は、Ca/Si比2.70でのC-S-Hゲルの溶解データ(pH値、Ca濃度及びSi濃度)の再現性が良好であること、Ca/Si比1.65以上ではポルトランダイトを含むこと、Ca/Si比0.85での調和溶解を再現すること、Ca/Si比0.55以下でアモルファスシリカを含むことである。Ca/Si比0.55以下でアモルファスシリカを含むことは、本研究におけるIR分析によって確認された。

Modeling the solubility behavior of calcium silicate hydrate (C-S-H) gel is important to make quantitative predictions of the degradation of hydrated ordinary Portland cement (OPC) based materials. Experimental C-S-H gel solubility data have been compiled from the literature, critically evaluated and supplemented with new data from the current study for molar Ca/Si ratios = 0.2-0.83. All these data have been used to derive a discrete solid phase (DSP) type C-S-H gel solubility model based on two binary non-ideal solid solutions in aqueous solution(SSAS). Features of the DSP type C-S-H gel solubility model include satisfactory predictions of pH values and Ca and Si concentrations for all molar Ca/Si ratios = 2.7 0 in the C-S-H system, portlandite (CH) for Ca/Si ratios 1.65, congruent dissolution at Ca/Si ratios = 0.85, and amorphous silica (SiO) for Ca/Si ratios 0.55 as identified in the current study by IR spectroscopy.