Temperature effects on local structure, phase transformation, and mechanical properties of calcium silicate hydrates

Im, S.*; Jee, H.*; Suh, H.*; 兼松 学*; 諸岡 聡; 小山 拓*; 西尾 悠平*; 町田 晃彦*; Kim, J.*; Bae, S.*

Journal of the American Ceramic Society, 104(9), p.4803 - 4818, 2021/09

https://doi.org/10.1111/jace.17881

This study aims to elucidate the effect of heating on the local atomic arrangements, structure, phase transformation, and mechanical properties of synthesized calcium-silicate-hydrate (C-S-H). The alteration in the atomic arrangement of the synthesized C-S-H (Ca/Si = 0.8) and the formation of crystalline phases that occurred in three distinct transformation stages of dehydration (105-200 C), decomposition (300-600 C), and recrystallization (700-1000 C) were investigated via powder X-ray diffraction, Si nuclear magnetic resonance spectroscopy, and thermogravimetric analysis. Further, the deformation of the local atomic bonding environment and variations in mechanical properties during the three stages were assessed via pair distribution function analysis based on in-situ total X-ray scattering. The results revealed that the C-S-H paste before heating exhibited a lower elastic modulus in real space than that in the reciprocal space in the initial loading stage because water molecules acted as a lubricant in the interlayer. At the dehydration stage, the strain as a function of external loading exhibited irregular deformation owing to the formation of additional pores induced by the evaporation of free moisture. At the decomposition stage, the structural deformation of the main d-spacing (d 3.0 ) was similar to that of the real space before the propagation of microcracks. At the recrystallization stage, the elastic modulus increased to 48 GPa owing to the thermal phase transformation of C-S-H to crystalline -wollastonite. The results provide direct experimental evidence of the micro- and nanostructural deformation behavior of C-S-H pastes after exposure to high temperature under external loading.

JAERI Tandem annual report 2002; April 1, 2002 - March 31, 2003

物質科学研究部

JAERI-Review 2003-028, 173 Pages, 2003/11

JAERI-Review-2003-028.pdf:8.28MB

本年次報告書は、東海研究所の原研タンデム加速器で、2002年4月1日から2003年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転状況及び開発(2)原子核構造(3)原子核反応(4)核化学(5)原子核理論(6)原子分子物理及び固体物理(7)材料の照射効果の7部門にまたがる54編の研究報告,公表された文献,関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

JAERI Tandem annual report 2000; April 1, 2000 - March 31, 2001

物質科学研究部

JAERI-Review 2001-030, 147 Pages, 2001/11

JAERI-Review-2001-030.pdf:6.99MB

本年次報告は、東海研究所の原研タンデム加速器で2000年4月1日から2001年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究,(2)核構造,(3)核反応,(4)核化学,(5)核理論,(6)原子核物理・固体物理,(7)材料の照射効果の7部門にまたがる46編の研究報告,公表された文献,関与した職員及び大学等の協力研究のリストを収録している。

JAERI Tandem annual report 1999; April 1, 1999 - March 31, 2000

物質科学研究部

JAERI-Review 2000-018, 151 Pages, 2000/11

JAERI-Review-2000-018.pdf:7.5MB

本年次報告書は、東海研究所の原研タンデム加速器で1999年4月1日から2000年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究,(2)核構造,(3)核反応,(4)核理論,(5)原子分子物理・固体物理及び材料の放射線効果の5部門にまたがる49編の研究報告、公表された文献、関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

JAERI Tandem & V.D.G annual report 1997; April 1, 1997-March 31, 1998

物質科学研究部

JAERI-Review 98-017, 126 Pages, 1998/10

JAERI-Review-98-017.pdf:4.99MB

本年次報告書は、東海研の原研タンデム及びバンデグラフ加速器で、1997年4月1日から1998年3月31日までの間に行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究、(2)核構造、(3)核反応、(4)核理論、(5)原子分子物理・固体物理及び材料の放射線効果の5部門にまたがる40編の研究報告、公表された文献、関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

JAERI TANDEM & V.D.G. annual report 1996

原子炉工学部

JAERI-Review 97-010, 135 Pages, 1997/09

JAERI-Review-97-010.pdf:4.45MB

本年次報告は、原研タンデム及びバンデグラフ加速器で、1996年4月1日から1997年3月31日までの間に東海研で行われた研究活動をとりまとめたものである。(1)加速器の運転と開発研究 (2)核構造 (3)核反応 (4)核理論 (5)原子分子物理、固体物理及び材料の放射線照射効果の5部門にまたがる48編の研究報告、公表された文献、関与した職員及び大学等との協力研究のリストを収録している。

Measurement of hyperfine structure of the 4f5d G-4f6pH in PrII by collinear laser-ion-beam spectroscopy

飯村 秀紀; 中原 嘉則; 市川 進一; 小谷 和広*; 若杉 昌徳*; 堀口 隆良*

Journal of the Physical Society of Japan, 59(12), p.4208 - 4210, 1990/12

https://doi.org/10.1143/JPSJ.59.4208

PrII(プラセオジム-価イオン)の4f(I゜)5d G゜-4f(4I゜)6pH(=604.83)と4f(4I゜)5dG゜-4f(4I゜)6pHの2つの遷移に係る超微細構造をコリニアーレーザー・イオン・ビーム分光法によって初めて測定した。測定スペクトルから、磁気双極子定数Aと電気四重極定数Bの核定数を求めた。

Atomic structure of an impurity neon in liquid metallic hydrogen

千原 順三

Strongly Coupled Plasma Physics, p.315 - 328, 1987/00

高密度プラズマに不純物原子を入れて、それから生じるX線分光を通じて密度温度の診断が行われている。高密度プラズマに原子が混入したとき、その原子核のまわりのポテンシャルは、周辺のイオン・電子のために大きく変化し、電離度・束縛電子のエネルギー準位は、密度温度に依存する。これらの計算法はまだ確立していない。ここで密度汎関数法と古典液体で成功を修めているHNC近似を用いて水素プラズマ中のNeの場合の計算を行なった。1.610個/cm~210個/cm,1.610~1.610Kの密度温度領域でのLymonの変化などを計算した。

多重電子配位DIRAC-FOCK法の構造; J.P.Desclauxのプログラムをめぐって

佐々木 健

JAERI-M 82-006, 24 Pages, 1982/02

JAERI-M-82-006.pdf:0.74MB

原子構造を計算するための自己無撞着Dirac-Fock法の自然な拡張である多重電子配位Dirac-Fock法の理論的構成について比較的精しい解説を行なった。この論文で導かれた数式は、これまでDesclanxやGrantの論文に書かれている諸式よりも正確であり、また精しいので、この方法を具体化した彼等の計算プログラムのアルゴリズムの解読をより容易にするであろう。また、Desclanxプログラムの主要な欠点とされる適用上の制限、すなわち、一電子ハミルトニアンの非対角行列要素を生ずるような電子配位を混合されてはいけない、という禁忌について、かなり精しい分析を行なった。最後に、この制限を克服するための一つの提案を行なった。

Fundamental study on wettability of pure metal using a low-melting temperature alloy; A Theoretical approach

斉藤 淳一; 小林 洋平*; 澁谷 秀雄*

no journal, , 

Wettability of pure metal by liquid sodium has been studied in order to control the wettability. In order to understand theoretically the wettability the electronic state of interface between liquid metal and substrate metal calculated and an atomic bonding at interface obtained. Consequently, it became clear that the contact angle which is one of indications of wettability was related with the atomic bonding at interface. An electronic state of interface between liquid low-melting temperature alloy and pure metal was calculated to evaluate the experimental results of wettability of pure metal using the low-melting temperature alloy. And the contact angle was evaluated by the atomic bonding of interface. The molecular orbital calculation was utilized for the calculation of electronic state of interface. The low-melting temperature alloy consists of bismuth, tin and indium. Aluminum, titanium, iron, nickel, copper, zirconium, niobium and molybdenum were selected as the substrate metal. From the calculation result an electronic density of state of interface was similar to that of bulk metal. It means the electronic state of interface was expressed well in this calculation. It became clear that an atomic bonding at interface changed with the atomic number of substrate metal. We will report a relationship between the atomic bonding and the contact angle of wettability in the presentation.