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論文

フライアッシュ高含有シリカフュームセメントの低アルカリ性発現機構と化学平衡モデル

星野 清一; 根岸 久美*; 本田 明

コンクリート工学論文集, 25, p.97 - 107, 2014/05

フライアッシュ高含有シリカフュームセメント(HFSC)のRegion Iの領域を中心に、低アルカリ性発現機構を検討するとともに、その機構を反映させたHFSCの化学平衡モデルを検討した。その結果、HFSCのRegion Iにおける低アルカリ化は、SO$$_{4}$$$$^{2-}$$の溶解析出挙動が一因となっていることが示された。また、もう一つの要因として挙げられたアルカリ成分(Na,K)の吸着を反映した化学反応モデルを作成し、そのモデルによりHFSCの浸漬試験のトレース解析を行った。その結果、モデルによる解析結果は実験結果を再現した。以上の結果より、HFSCのRegion Iにおける低アルカリ化は、SO$$_{4}$$$$^{2-}$$の溶解析出挙動とアルカリ成分の吸着の両者に起因していることが示された。また、アルカリ成分の吸着を反映したより適切なHFSCの化学平衡モデルを示した。

論文

Modeling of diffusive mass transport in micropores in cement based materials

山口 徹治; 根岸 久美*; 星野 清一; 田中 忠夫

Cement and Concrete Research, 39(12), p.1149 - 1155, 2009/12

 被引用回数:20 パーセンタイル:35.95(Construction & Building Technology)

放射性廃棄物処分の長期安全評価においてセメント系材料からのアルカリ成分の溶出を評価するため、セメント系材料中の微小間隙を介する物質拡散現象をモデル化した。まず、間隙構造に関する既往の知見に基づき、物質移動に有効な間隙の量を評価する物質移動間隙モデルを開発した。セメントペースト硬化体の間隙構造を観察し、画像解析することにより、このモデルの妥当性を提示した。さらに、セメントペースト硬化体中におけるトリチウム水の有効拡散係数を実験的に取得し、物質移動間隙率に比例することを示した。セメント系材料中の拡散係数を、細孔拡散モデルに調和的に評価するモデルを完成した。

報告書

普通ポルトランドセメント水和物と海水系地下水との反応によるpH上昇現象の評価手法

増田 賢太; 小田 治恵; 中西 博*; 佐々木 良一*; 高瀬 敏郎*; 赤木 洋介*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*; 本田 明

JAEA-Research 2008-104, 194 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-104.pdf:9.43MB

海水系地下水に含まれる高濃度の塩化物イオンは、セメント水和物のハイドロガーネットと反応してフリーデル氏塩を生成し、間隙水のpHを上昇させる可能性がある。本研究では、普通ポルトランドセメントペースト(OPCペースト)に含まれるアルミネート系水和物及びポルトランダイトを使って海水レベルの濃度の塩化ナトリウム水溶液(塩水)による浸漬実験を行い、その反応によるpH上昇を確認した。またOPCペーストの塩水への浸漬を行い、pH上昇が実際に起こるのかを確認し、その評価方法について検討した。その結果、ハイドロガーネットとポルトランダイトが塩水と反応すると、フリーデル氏塩を生成し、間隙水のpHが上昇することを実験的に確認し、化学平衡計算により再現できることを示した。また塩水によるOPCペーストの浸漬実験では、既往の熱力学的モデルによる計算結果ほどpHが上昇しないことを確認した。そこで、初期セメント水和物中のアルミニウムの分配を実験的に測定し、セメント初期水和物モデルを考案することにより、OPCペーストと塩水との反応におけるpH上昇を再現することができた。この初期水和物モデルはOPCペーストと人工海水との反応にも適用できることを確認した。

論文

Modeling of pH elevation due to the reaction of saline groundwater with hydrated ordinary Portland cement phases

本田 明; 増田 賢太; 中西 博*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1124, p.365 - 372, 2009/00

The pH elevation due to the reaction of saline groundwaters with hydrated ordinary Portland cement phases was modeled. The pH elevation is attributed to hydroxyil ion generation accompanied with the precipitation of Friedel's salt from the reaction of portlandite and hydrogarnet with chloride ions. The pH elevation was confirmed using actual hydrated OPC phases. However, in this case the pH elevation was lower than expected in this case. This deviation can be explained by the residual aluminum, after being consumed as AFt and AFm, not being wholly assigned to hydrogarnet and a better agreement between the thermodynamic calculations and the experimentally measured results can be made assuming a fraction of aluminum is incorporated into the CSH gel phase.

論文

硝酸塩がセメント水和物の溶脱挙動へ及ぼす影響

藤田 英樹*; 根岸 久美*; 大澤 勉*; 本田 明

セメント・コンクリート論文集, (61), p.262 - 269, 2008/02

普通ポルトランドセメントペースト硬化体を用いた通液試験により硝酸ナトリウムがセメント水和物の溶脱へ与える影響を評価した。純水に比べ1mol dm$$^{-3}$$硝酸ナトリウム溶液を通液した場合では水酸化カルシウムの溶脱が1.5倍程度促進された。硝酸ナトリウム濃度を変えながら活量を補正し、水酸化カルシウムの平衡濃度を計算した結果、硝酸ナトリウム濃度が1mol kg-1付近でCa濃度が最大となり、純水の約1.5倍と評価され通液試験結果と整合した。試験後の供試体の物性は純水に比べ、圧縮強度の低下,劣化部の空隙率増大が起こった。硝酸ナトリウム溶液通液中は透水係数は低下し、空隙率の結果と一見矛盾するものであったが、劣化部に高濃度に存在したNaが関連している可能性が示唆された。

論文

Development and verification of a reactive transport model for long-term alteration of bentonite-cement-seawater systems

山口 徹治; 山田 文香; 根岸 久美*; 星野 清一; 向井 雅之; 田中 忠夫; 中山 真一

Physics and Chemistry of the Earth, 33(Suppl.1), p.S285 - S294, 2008/00

ベントナイトとセメントが共存する放射性廃棄物処分場の人工バリアシステムの長期的な変質を評価することは安全評価上重要である。これまでに実施してきた研究成果に基づく評価手法整備をさらに進めるため、本研究ではまず、セメント系材料の変質で生成する可能性のある鉱物を既往の知見から選定し、二次鉱物生成モデルを作成した。セメント硬化体の変質試験を実施して、このモデルを検証した。また、既に開発していたベントナイトの透水係数モデルに、温度に依存する粘性項を付加し、この新しいモデルを原環センターが報告していた80$$^{circ}$$Cにおける透水試験の推移と照合することで検証した。さらにこれらのモデルを用いて、セメントとベントナイトが共存する人工バリアシステムの10,000年間に渡る変質を解析し、その計算結果を詳細に検討することにより、温度が変質挙動に強く影響すること、変質はベントナイト中の主要な鉱物の溶解速度が遅いことや、拡散でしか物質が移行しないことにより制限されること、はじめの1,000年間に比べてその後は変質速度が有意に遅くなること、地下水中の塩濃度は変質挙動に複雑な影響を与えることなどを見いだした。

論文

Experimental study on long-term safety assessment considering uncertainties for geological disposal of radioactive wastes; JAERI status at 2005

山口 徹治; 坂本 好文; 飯田 芳久; 根岸 久美; 瀧 洋; 赤井 政信; 神野 文香; 木村 祐一郎; 上田 正人; 田中 忠夫; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

地層処分の長期評価では不確かさの定量化が必要である。日本原子力研究開発機構の確率論的核種移行評価は確率論的な評価結果の分布を計算するだけでなく、パラメータ不確かさやモデル不確かさを提示することができる。これにより、核種移行解析結果の不確かさに相関の大きいパラメータが明らかになる。これらのパラメータのうち、定量的に解明されていないものがわれわれの実験的研究の対象である。優先的に取り組むべき研究対象は具体的には、セメントの影響を受けた高pH環境下におけるベントナイト系緩衝材の変質,放射性核種の溶解度,ベントナイト系緩衝材中拡散,深地下の還元的環境を維持したまま採取した地層試料に対する重要核種の収着である。不確かさをもたらす原因としては、海水系地下水の浸入によるイオン強度の上昇,TRU廃棄物に含まれる硝酸ナトリウムの溶解に伴うNO$$_{3}$$$$^{-}$$, NO$$_{2}$$$$^{-}$$及びNH$$_{3}$$濃度の上昇,セメント系材料に起因する高pH環境,オーバーパック腐食に伴う間隙水化学組成の変化を考慮する。本論文はこの研究の現状を報告するものである。

論文

Long-term alteration of bentonite; For safety evaluation of deep geological disposal

田中 忠夫; 坂本 好文; 山口 徹治; 高澤 真由美; 赤井 政信; 根岸 久美; 飯田 芳久; 中山 真一

JAERI-Conf 2005-007, p.105 - 110, 2005/08

放射性廃棄物処分場で使用されるセメント系材料に起因する高アルカリ性環境により、ベントナイト系緩衝材の主要な成分であるモンモリロナイトは溶解変質する。放射性廃棄物地層処分の長期安全評価において求められるのは、放射性廃棄物処分場で使われるベントナイト-砂混合土圧縮体の透水係数の長期的な変化の予測である。「緩衝材透水係数の長期的な変化」の予測を目的としたベントナイト長期変質の定量化は、圧縮体,粉体ベントナイトなど種々の供試体の使用並びにバッチ実験,カラム実験など種々の手法で蓄積した知見に基づき整合性ある検討が行われるべきである。本報告では、実験システムの違いにより得られる知見の特徴や効果的な利用のあり方を整理するとともに、整合性ある実験研究アプローチを提案した。

論文

Data acquisition on migration of radionuclides under deep geological environments

飯田 芳久; 瀧 洋; 山口 徹治; 田中 忠夫; 根岸 久美; 中山 真一

JAERI-Conf 2005-007, p.230 - 235, 2005/08

放射性廃棄物処分の確率論的安全評価を行ううえで、パラメータ変動の定量的評価が不可欠である。放射性核種の移行解析において不確実性が大きく、定量的に見積もられていないパラメータについて実験的にデータ取得を行った。これらのパラメータに不確かさをもたらす化学的擾乱として、海水の浸入やTRU廃棄物起源の硝酸塩に起因する高イオン強度,セメント起源の高アルカリ環境,オーバーパックの腐食による地下水組成の変動を考慮した。本報告では、核種の溶解度及び拡散について研究の現状を紹介する。

論文

Experimental and modeling study to predict long-term alteration of bentonite buffer materials with alkaline groundwater

高澤 真由美; 根岸 久美; 坂本 好文; 赤井 政信; 山口 徹治; 飯田 芳久; 田中 忠夫; 中山 真一

JAERI-Conf 2005-007, p.236 - 241, 2005/08

処分場構造材であるセメントの溶出に起因するアルカリ性地下水はベントナイト系緩衝材を変質させ、その物理的隔離機能である止水性を長期的に低下させる可能性がある。そこで、高アルカリ水溶液によるベントナイトの変質を定量化し、止水性の変化を把握することを目的に、変質試験,アルカリ拡散試験,透水係数測定・調査を実施した。また、セメントの二次鉱物生成モデルとセメント内の空隙モデルを明らかにする実験を始めた。これらの試験・検討から得られる知見を結びつけて、ベントナイト系緩衝材の透水性について長期的な予測解析を行う。これらの、ベントナイト系緩衝材における地球化学的反応とベントナイト系緩衝材が変質することによる物理的パラメータの変化を考慮した物質移行を連成させた解析コードを整備した。

論文

放射性廃棄物処分の長期的評価のための実験的研究,2; 核種移行データ取得研究

山口 徹治; 根岸 久美; 江橋 勝弘; 稲垣 真吾*; 柴田 光敦*; 田中 忠夫; 中山 真一

JAERI-Conf 2004-011, p.139 - 140, 2004/07

放射性廃棄物地層処分の安全評価における評価期間は数千年以上の長期に及ぶため、評価結果には種々の不確かさが含まれることになる。時間的・空間的な変動要因を特定し、それらが評価結果にもたらす不確かさを定量する必要がある(確率論的評価)。われわれは、安全評価結果(地下水シナリオ)との相関が高く、しかも現在の知見では不確かさが大きいパラメータ(溶解度,緩衝材中拡散係数,天然バリアへの分配係数)についてデータを取得し、パラメータの不確かさを低減するとともに、その不確かさを定量化して確率論的安全評価に提供することを目指して実験的研究を実施している。パラメータの不確かさを増大させる原因として、地下水の高pH化,廃棄体からの硝酸塩,塩水の影響,オーバーパック腐食を考慮している。本報告では平成16年2月までに得られた成果を発表する。

報告書

セメント系材料の水理・力学特性の変遷に関する研究II(概要)

武井 明彦*; 大和田 仁*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*; 日比谷 啓介*; 横関 康祐*; 渡邉 賢三*

JNC-TJ8400 2003-047, 120 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-047.pdf:4.46MB

セメント系材料の変遷はベントナイトや岩盤の変遷にも大きな影響を与える。本研究ではニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムモデル構築のためのデータ取得を目的とし、通水法ならびに浸漬法によってセメント系材料の変質供試体を作製しその物理的・化学的特性を評価した。また、モデル化に必要な「変遷指標間の関係」を確認した。研究成果を以下に示す。1 水セメント比85%ならびに105%のセメントペーストを試料として、通水法による劣化過程での各特性の変化を取得した。液固比500 にて試料全体のCa の約60%が溶出し、ポルトランダイトの溶脱が固相の力学特性や空隙率の変遷に大きく寄与していることがわかった。しかしながら、劣化部のCa 溶出率は通水初期の段階から60%以上の高い値となり、力学特性との間には信頼性の高い関係を導くことは困難であった。一方、空隙率および透水係数と圧縮強度との間には高い相関性が認められ、モデル化に有効である可能性が示された。またビッカース硬度もCa 溶出率との間の相関性は低かったが、圧縮強度や水理特性との間には相関性が認められた。2 水セメント比が40%から105%までのセメントペースト試料をイオン交換水に浸漬し、拡散による物理特性(透水係数、圧縮強度)変化について実験的に検討した。その結果、空隙率は、浸漬64 週で初期値より10$$sim$$20%程度増加することが分かった。また、カルシウム溶出率と空隙率の関係と、空隙率と透水係数の既往の検討結果を用い、カルシウム溶出時の透水係数を推定した。ビッカース硬度は、水と接していた表面近傍で低下する結果となり、浸漬期間が長く、水セメント比の大きい方がその低下領域が大きいことが分かった。また、ビッカース硬度や空隙率と力学特性(圧縮強度、ヤング係数)の関係を用い、カルシウム溶出時の力学特性を推定する手法を提案した。これらの結果から、通水法と浸漬法相互のデータを補完する可能性が示された。また、各変遷指標間の関係から、水理・力学特性に関するモデル化手法の方向性を示した。

報告書

セメント系材料の水理・力学特性の変遷に関する研究II

武井 明彦*; 大和田 仁*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*; 日比谷 啓介*; 横関 康祐*; 渡邉 賢三*

JNC-TJ8400 2003-046, 282 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-046.pdf:8.26MB

セメント系材料の変遷はベントナイトや岩盤の変遷にも大きな影響を与える。本研究ではニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムモデル構築のためのデータ取得を目的とし、通水法ならびに浸漬法によってセメント系材料の変質供試体を作製しその物理的・化学的特性を評価した。また、モデル化に必要な「変遷指標間の関係」を確認した。研究成果を以下に示す。1 水セメント比85%ならびに105%のセメントペーストを試料として、通水法による劣化過程での各特性の変化を取得した。液固比500 にて試料全体のCa の約60%が溶出し、ポルトランダイトの溶脱が固相の力学特性や空隙率の変遷に大きく寄与していることがわかった。しかしながら、劣化部のCa 溶出率は通水初期の段階から60%以上の高い値となり、力学特性との間には信頼性の高い関係を導くことは困難であった。一方、空隙率および透水係数と圧縮強度との間には高い相関性が認められ、モデル化に有効である可能性が示された。またビッカース硬度もCa 溶出率との間の相関性は低かったが、圧縮強度や水理特性との間には相関性が認められた。2 水セメント比が40%から105%までのセメントペースト試料をイオン交換水に浸漬し、拡散による物理特性(透水係数、圧縮強度)変化について実験的に検討した。その結果、空隙率は、浸漬64 週で初期値より10$$sim$$20%程度増加することが分かった。また、カルシウム溶出率と空隙率の関係と、空隙率と透水係数の既往の検討結果を用い、カルシウム溶出時の透水係数を推定した。ビッカース硬度は、水と接していた表面近傍で低下する結果となり、浸漬期間が長く、水セメント比の大きい方がその低下領域が大きいことが分かった。また、ビッカース硬度や空隙率と力学特性(圧縮強度、ヤング係数)の関係を用い、カルシウム溶出時の力学特性を推定する手法を提案した。これらの結果から、通水法と浸漬法相互のデータを補完する可能性が示された。また、各変遷指標間の関係から、水理・力学特性に関するモデル化手法の方向性を示した。

報告書

セメント系材料に対する硝酸塩等の影響評価II; 概要

武井 明彦*; 大和田 仁*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*

JNC-TJ8400 2003-042, 67 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-042.pdf:4.7MB

セメント系材料に対する硝酸塩およびその変遷物質の影響を評価するため、1M NaNO3または1M NaNO3-0.5M NH3混合水溶液による液透過試験を実施した。pHが約12.5でポルトランダイトと平衡していると考えられる期間中、1M NaNO3の場合は、イオン交換水の場合に比べてCaの溶出が促進され、浸出液中のCa濃度は約1.5倍であった。NH3の影響は認められなかった。固相側のCa溶脱領域には、Naの濃集が認められた。

報告書

セメント系材料に対する硝酸塩等の影響評価II

武井 明彦*; 大和田 仁*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*

JNC-TJ8400 2003-041, 152 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-041.pdf:7.93MB

TRU廃棄物は硝酸イオンを含むものがあり,TRU廃棄物処分システムの性能評価を行うためには,処分システム構成要素に与える硝酸塩の影響を評価する必要がある。本研究では,セメント系材料に対する硝酸イオンおよび硝酸塩起源の化学物質の影響を評価した。昨年度の検討において,硝酸ナトリウム溶液を通水したケースでは,イオン交換水を通水したケース(以下,ブランク)よりもカルシウム溶脱による変質が促進されることがわかった。今年度は,さらに変質が進行した試料の透水係数,物理的・化学的特性を評価した。また,還元環境下では硝酸イオンからアンモニアへと化学形態が変遷することが考えられる。そこで,アンモニア含む溶液がセメント系材料の変質に与える影響についても評価した。本年度の研究成果を以下に示す。1) セメント系材料の変遷に及ぼす硝酸イオンの影響の検討 硝酸ナトリウム水溶液を用いて通水試験を行い,各特性の変化を評価した。その結果,硝酸ナトリウムを通水している期間は,液相のカルシウム濃度がブランクよりも高く,カルシウムの溶脱による試料の変質が促進されることがわかった。さらにイオン交換水を通水し,試料の変質を評価した結果,積算液固比が大きくなるにつれて,化学的特性及び物理的特性ともにブランクとの差異は小さくなった。2) セメント系材料の変遷に及ぼすアンモニアの影響の検討 硝酸イオンとアンモニアを含む溶液を用いて通水試験を行い,各特性の変化を評価した。その結果,硝酸ナトリウム,アンモニア水溶液を通水中は,液相のカルシウム濃度がイオン交換水を通水したケースより高く,1mol/1硝酸ナトリウム水溶液を通水したケースと同程度であった。固相の変質も硝酸ナトリウム水溶液を通水したケースと同程度であると判断された。また,透水係数についても硝酸ナトリウム水溶液を通水したケースと同じ傾向が見られ,通水液を硝酸ナトリウム,アンモニア水溶液からイオン交換水に切り替えた直後に透水係数が増大した。以上から,アンモニアがセメントの変質に与える影響は認められなかった。

報告書

セメント等への殿物混合の影響及び長期安定性に関する調査

長安 孝明; 武井 明彦*; 大和田 仁*; 根岸 久美*; 須藤 俊吉*

JNC-TJ6400 2003-001, 44 Pages, 2003/02

JNC-TJ6400-2003-001.pdf:3.09MB

人形峠環境技術センター殿の製錬転換施設で発生した殿物は、今後の最終処分を見越して合理的な対応をしていく必要がある。そこで、昨年度までの調査において、殿物を人形峠環境技術センター殿所内で処理、あるいは利用できる可能性がある技術を検討してきた。平成14年度は、上記の検討の結果得られた課題を踏まえて、固体状の放射性廃棄物を固型化するための固型化材料として殿物を使用可能する上で特に重要と考えられる点について調査・検討した。あわせて、殿物と同様の転換試験を通じて発生した、N-F及びアルミナについて固化体を作成し、物理化学的性状を調査・検討した。

報告書

模擬廃棄物固化体の有害物質による影響分析

長安 孝明; 武井 明彦*; 大和田 仁*; 根岸 久美*; 須藤 俊吉*

JNC-TJ6420 2002-007, 28 Pages, 2002/03

JNC-TJ6420-2002-007.pdf:0.38MB

製錬転換施設において発生する放射性廃棄物は、可能であれば除染して有効利用することを考えているが、除染困難な物質については、固化体として保管管理することがひとつの方策である。しかしながら、製錬転換施設から発生する廃棄物の多くは、微量の硫酸根やフッ素を含有しているため、これらの固化体の長期保管に際しては、これら有害物質の影響を考慮しておく必要がある。本報告では、核燃料サイクル開発機構殿が作製し、各種条件において保管しておいた試験用固化体について浸出試験を行い、固化体より溶出する可能性のある有害物質を溶出挙動を検討した。

報告書

セメント固形化材料浸出挙動に関する調査

長安 孝明; 武井 明彦*; 大和田 仁*; 根岸 久美*; 須藤 俊吉*

JNC-TJ6420 2002-006, 12 Pages, 2002/03

JNC-TJ6420-2002-006.pdf:0.2MB

人形峠環境技術センター製錬転換施設では、天然ウランを用いた湿式によるUF6転換および回収ウランを用いた乾式法によるUF6転換にかかる基礎試験から実用規模に至る技術開発を行ってきた。これに伴い発生するウラン等を含む廃液は、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を添加し、中和沈殿物(以下、「沈殿」という)CaF2として回収・保管されている。これら殿物の合理的な処理方法の一つとして、固体状の放射性廃棄物を固型化するためのセメント系材料に殿物が適用可能であるか調査・検討を行っているが、殿物を使用しないセメント化硬化材料の基本性状を把握する必要がある。そこで、本研究ではセメント系材料を用いた硬化体が、処分後に水と接触した場合を想定し、どのような挙動をしめすかについてモルタル硬化体の浸漬試験を実施した。

報告書

セメント系材料に対する硝酸塩等の影響評価-研究概要-

武井 明彦*; 大和田 仁*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*

JNC-TJ8400 2002-033, 60 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-033.pdf:1.97MB

TRU廃棄物には、硝酸イオンはじめとして種々の化学物質を含むものがあり、これらの物質が処分システム構成要素へ与える影響を評価しておく必要がある。また、地下深部は地表面より温度が高く、TRU廃棄物には放射性物質の崩壊熱により発熱しているものもあることから、温度上昇が処分システム構成要素へ与える影響を評価しておくことも必要である。そこで、本研究では、TRU廃棄物処分システムの構成要素であるコンクリートに着目し、セメント系材料の溶解変質に対する硝酸イオンおよび、再処理過程で発生するプロセス廃液をホウ酸塩で固化した固化体(以下、ROBE固化体という)起源の化学物質の影響を評価した。また併せて、セメント系材料の熱変質の影響を評価した。本年度の研究成果を以下に示す。1)セメント系材料の化学的変遷に及ぼす硝酸イオンの影響の検討 硝酸イオンがセメント系材料の変質に与える影響を評価するために、硝酸ナトリウム水溶液を用いて通水試験を行い、各特性の変化を評価した。その結果、1mol/l硝酸ナトリウム水溶液を通水中は、液相のカルシウム濃度がイオン交換水を通水した場合(以下、ブランク)より高かったこと、及び、固相のカルシウム溶脱による変質領域が広かったことから、ブランクよりカルシウムの溶出量が多く、カルシウム溶脱による試料の変質は促進されたと判断された。また、透水係数は、硝酸ナトリウム水溶液の通水中はブランクを下回ったが、その後、通水液を硝酸ナトリウム水溶液からイオン交換水に切り替えた直後に急増し、積算液固比180の時点ではブランクをやや上回る傾向が見られた。空隙率は、同一液固比では硝酸ナトリウム水溶液を通水した場合のほうがブランクよりもやや大きくなり、圧縮強度は低くなった。また、AFm相は通水初期の段階で硫酸塩型に転移し、硝酸イオンの供給がなくなると、炭酸塩型に変化することがわかった。

報告書

セメント系材料の水理・力学特性の変遷に関する研究-概要-

武井 明彦*; 大和田 仁*; 藤田 英樹*; 根岸 久美*; 竹田 哲夫*; 横関 康祐*; 渡邊 賢三*

JNC-TJ8400 2002-029, 79 Pages, 2002/02

JNC-TJ8400-2002-029.pdf:1.58MB

セメント系材料の変遷はベントナイトや岩盤の変遷にも大きな影響を与える。本研究ではニアフィールド水理場の長期的変遷評価システムモデル構築のためのデータ取得を目的とし、通水法ならびに浸漬法によってセメント系材料の変質供試体を作製しその物理的・化学的特性を評価した。また、モデル化に必要な「変遷指標間の関係」を確認した。本年度の研究成果を以下に示す。1.水セメント比85%ならびに105%のセメントペーストを試料として、通水法による劣化過程での各特性の変化を取得した。実測の見かけ透水係数から劣化部の透水係数を計算により求めた結果、通水量が増すに従って透水係数は増大した。また、通水により空隙率は劣化の顕著な試料上部で増加した。圧縮強度は劣化の顕著な試料上部の値を示すものと考えられ、通水によりその値は低下した。空隙率、劣化部の透水係数、ビッカース硬度の各要因は、圧縮強度との間には相関が認められた。固相の化学的評価、通水液のpHやCa濃度から劣化過程はポルトランダイトが溶出する領域であると考えられ、固相物性の変化はポルトランダイトの溶出に起因するものと推測された。2.水セメント比が40%から105%までのセメントペースト試料をイオン交換水に浸漬し、拡散による物理特性(透水係数、圧縮強度)変化について実験的に検討した。その結果、浸漬12週の時点では溶出率が小さく、劣化が顕著に進んでいないものの、以下のことが分かった。空隙率は、浸漬12週で初期値より4$$sim$$10%程度増加しており、水セメント比が大きいと空隙率の増加量が大きいことが分かった。また、空隙率と透水係数の既往の検討結果を用い、カルシウム溶出時の透水係数を推定した。ビッカース硬度は、水と接していた表面近傍で低下する結果となり、水セメント比の大きい方がその低下領域が大きいことが分かった。また、ビッカース硬度と力学特性(圧縮強度、ヤング係数)の関係を用い、カルシウム溶出時の力学特性を推定した。これらの結果から、通水法と浸漬法相互のデータを補完する可能性が示された。各変遷指標間の関係を導くために、今後さらに整備が必要なデータセットが明らかとなった。

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