NMRを用いたC-A-S-Hゲルの構造解析

NMR study of C-A-S-H structures

花町 優次*; Walker, C.*; 笹本 広   ; 三原 守弘  

Hanamachi, Yuji*; Walker, C.*; Sasamoto, Hiroshi; Mihara, Morihiro

放射性廃棄物の地層処分において、坑道の支保工材料等として産業副産物であるフライアッシュとシリカフュームセメントを高含有する低アルカリ性セメント(High-volume Fly ash Silica fume Cement, HFSC)の使用が検討されている。日本原子力研究開発機構では、HFSCの主成分であるカルシウムアルミニウムシリケート水和物(C-A-S-H)ゲルを合成し、その化学的な安定性を評価するための実験及びモデル化を行っている。モデル化では、合成したサンプルに含まれるC-A-S-Hゲルや合成の際に付随して生成する副鉱物の組成を把握する必要がある。このため、2020年度には、合成したサンプルを対象にAl及びSi NMRスペクトルを取得し、Al及びSiの分配状態を同定した。その結果から、合成したサンプル中のC-A-S-Hゲルの化学組成を導出した。しかしながら、浸漬期間が28日と短く、C-A-S-Hゲル以外の副鉱物の生成が多く、所期のAl/Siモル比を有するC-A-S-Hゲルの合成には至らなかった。本課題では、より浸漬期間の長い(6ヶ月)試料を対象に、同様な手法によりC-A-S-Hゲルの化学組成を導出するため、NMRスペクトルを取得した。

A High-volume Fly ash Silica fume Cement (HFSC) has been considered as the use of concrete support of drift in deep disposal of radioactive wastes. JAEA has been carried out experiments and modeling studies to evaluate chemical stability of C-A-S-H gel synthesized which would be believed as the dominant component of the HFSC. For the modeling purpose, it is necessary to evaluate the chemical composition both of C-A-S-H gel synthesized and accompanied minerals in the experiment. In the year of 2020, Al and Si NMR measurement were performed to identify Al and Si distribution in the sample and chemical composition of C-A-S-H gel was derived. However, it was impossible to derive the C-A-S-H gel composition having the expected Al/Si molar ratio since there were several accompanied minerals produced in the experiment due to the short term of immersion. This time similar approach to derive C-A-S-H gel composition is adopted using NMR measurement for the sample of longer time (6 months).