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大和田 仁*; 三原 守弘; 入矢 桂史郎*; 松井 淳*
JNC TN8400 99-057, 43 Pages, 2000/03
高レベル放射性廃棄物ならびにTRU廃棄物の地層処分にはセメント系材料の使用が考えられている。しかし、セメント系材料からの浸出液はpHが高く、カルシウム濃度も高いために、周辺の岩盤や緩衝材を変質させてしまう。そのため、放射性核種の溶解度や分配係数などが変化し、核種の移行に影響を及ぼすことが懸念されている。これらの影響を抑制する対策として、現在、浸出液のpHの低いセメント系材料の使用が考えられている。本研究では、まず上述の低アルカリ性セメントの必要性についてまとめ、さらにセメントの低アルカリ性化の考え方を整理するとともに、実用性に向けて必要となる課題を抽出した。さらに、本研究では、抽出した課題に基づいてセメントペーストの浸出試験、モルタルの流動性試験ならびに、モルタルとコンクリートの模擬構造物への打設試験を行った。セメントペーストを用いた浸出試験結果から、ポゾラン材料を添加したセメント(HFSC)の低アルカリ性化を確認した。また、モルタルの流動性試験の結果から、実用性評価に用いるセメントの配合を検討した。さらに、模擬構造物への打設試験によって、得られた低アルカリ性セメントの実用性を評価した。これらの検討の結果、シリカフォーム(SF)およびフライアッシュ(FA)を添加することでセメントからの浸出液のpHを下げられることが分かった。また、良好なワーカビリチーを得るためにはSFとFAとを同時に添加する必要があることが明らかになった。さらに、実用性の評価の結果、SFとFAとを同時に加えたセメントは、普通ポルトランドセメントと同等のワーカビリチーおよび強度を示した。この結果から、HFSCはポルトランドセメントと同等の実用性を備えていることが示された。
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PNC TJ1201 97-001, 264 Pages, 1997/03
本研究は、1)高pHの原因となるセメントの改良を行ってpHを下げる研究と2)セメントの高pHがベントナイトに与える影響の研究に大別される。特にセメントに関しては、本年度は、昨年度実施した化学的見地からの研究を進めて施工性や強度面を重視した実用性中心の研究を行った。本年度の研究を通じて得られた成果を以下に示す。1)に関して1)フライアッシュと普通ポルトランドセメントさらにシリカフュームを加えたセメントによって水和反応が修了した時点でのセメント間隙水のPHを11.0以下にできるセメントのプレンドが可能である。またこのセメントは、施工可能な強度を有し、流動性にも優れている。2)セメントの実用化試験においてシリカフュームを高含有したセメントは、セメント間隙水のpHを低くできるが混練性や流動性が悪く、高性能AE減水剤を多量に添加してもその性能は改善しない。3)高炉スラグを添加したセメントは、初期強度が高く施工性には優れたいるが初期pHが12.0以上あって高い。リーチング試験においてその低下する速度は、普通ポルトランドセメントと大差はない。4)フライアッシュを高含有したセメントは、初期強度が低い。水セメント比を下げて高強度化を図ることによって改善はできるが、限界があるので使用部位を検討する必要がある。セメントの組成を早強型に変更することで初期強度の確保ができる可能性がある。2)に関して1)ベントナイトの溶解速度を検討するために、NaOH水溶液を反応溶液とした試験を行った。その結果、ベントナイトの溶出はpH 11.0ではわずかであるがpHが高くなるにともなって増大している。溶出は2次反応と考えられるが、現状では明らかになっていない。2)変質生成物を検討するための試験は、Ca(OH)2水溶液に加え、Ca(OH)"にNaとKを混合した反応溶液についても試験を行ったが、いずれの場合も生成物はCSHでありNaとKの有無による明確な差異は認められなかった。
