セメント材料の熱容量測定

Heat capacity measurements of cement materials

佐々田悠斗*; 宮崎裕司*; 中野元裕*; 松尾隆祐*; Walker, C.*; 笹本広 ; 三原守弘

Sasada, Yuto*; Miyazaki, Yuji*; Nakano, Motohiro*; Matsuo, Yusuke*; Walker, C.*; Sasamoto, Hiroshi; Mihara, Morihiro

セメント材料は、放射能レベルの高いTRU廃棄物の地層処分において多量に使用される予定である。セメント水和物の熱力学データは、地下水とセメント材料の反応に伴うセメント材料の長期的な溶解挙動をモデル化する上で重要になる。ポルトランダイト(Ca(OH) $_{2}$ )は、水和したポルトランドセメントの20-25wt%を占める主要な成分の一つである。今回、3種のポルトランダイト(低純度,高純度,巨大結晶)の試料を対象に低温熱容量測定を行い、純度依存性が確認された。巨大結晶では、低温側の熱容量がデバイのT $^{3}$ 則に従い、低純度及び高純度の試料では熱容量の上昇が認められ、恐らく、吸着水や方解石の混入の影響が示唆された。セメント水和物として、エトリンガイト(Ca $_{6}$ (Al(OH) $_{6}$ ) $_{2}$ (SO $_{4}$ ) $_{3}$ (H $_{2}$ O) $_{n}$ )及びモノサルフェート(Ca $_{4}$ Al $_{2}$ (OH) $_{12}$ (SO $_{4}$ )(H $_{2}$ O) $_{n}$ )の熱容量を測定し、水和水の関与によるものと示唆される相転移が観測された。

Cementitous materials are to be used in large quantities in the geological disposal of highly radioactive TRU waste. Thermodynamic data on cement hydrate minerals are important to model the long-term dissolution behavior of cement materials during the reaction of these materials with groundwater. Portlandite (Ca(OH) $_{2}$ ) is a major component (20 to 25 wt%) of hydrated Portland cement. Low temperature heat capacity measurements of three types of portlandite (low purity, high purity, and large crystal) showed purity dependence. The large crystal sample followed Debye's T $^{3}$ rule at low temperatures, while the high and low purity samples showed upturn of heat capacity, possibly due to difference in absorbed water vapor and/or calcite (CaCO $_{3}$ ) contamination. Heat capacities of the cement hydrates (ettringite:Ca $_{6}$ (Al(OH) $_{6}$ ) $_{2}$ (SO $_{4}$ ) $_{3}$ (H $_{2}$ O) $_{n}$ and monosulfate:Ca $_{4}$ Al $_{2}$ (OH) $_{12}$ (SO $_{4}$ )(H $_{2}$ O) $_{n}$ ) exhibited phase transitions associated with the hydration water.

使用言語	:	Japanese
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発表会議名	:	第58回熱測定討論会
開催年月	:	2022/10
開催都市	:	東京
開催国	:	日本
キーワード	:	熱容量; セメント材料; ポルトランダイト; エトリンガイト; モノサルフェート

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使用施設	:	ENTRY(地層処分基盤研究施設)
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受委託・共同研究相手機関	:	大阪大学大学院理学研究科

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登録番号 : BB20221047
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