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入矢 桂史郎*; 藤井 健介*; 久保 博*; 上垣 義明*
JNC TJ8400 2002-039, 38 Pages, 2002/02
JNC-TJ8400-2002-039.pdf:4.01MB
放射性廃棄物の処分において、地下深部の岩盤内にベントナイトとセメント系材料を人工バリアとして共存するコンセプトが考えられている。セメント系材料は硬化後の間隙水のpHが12
13程度を示し、長期にわたり高アルカリ性環境を維持するといわれており、高アルカリ性環境下でのベントナイトや周辺岩盤の変質の可能性が懸念されている。高アルカリ溶液によるベントナイトおよび岩石の変質については、平成7年度よりTRUの研究の一部として、セメント間隙水を模擬した溶液を用いた浸出試験を実施してきた。また、セメントを改良してアルカリ性を下げる研究を実施してきた。その成果として、フライアッシュを高含有したHFSCを開発し、その間隙水のpHが10.5から11.0程度であることを確認した。セメント系材料は引張強度が低いために、一般には鋼材と(鉄筋)と組み合わせて使用される。セメントのアルカリ性を下げた場合、鋼材の腐食が促進することが問題となる。低アルカリ性セメントは特殊なセメントであるので、鋼材の腐食に関する試験結果はほとんどない。ここでは、低アルカリ性コンクリート中の鉄筋腐食のデータを得るために促進試験を実施した。また、模擬セメント水中でのベントナイトの変質については実験により確認したが、実際の低アルカリ性セメント間隙水中を用いての長期変質確認は、まだ実施していなかったのでここでは、360日の変質試験を実施した。本研究を通じて得られた結論は次のとおりである。鉄筋腐食に関して1.HFSCの水セメント比60%以上では、これまでの使用してきたJIS規格セメントで施工した構造物で経験した以上に鉄筋が腐食する。2.HFSCの遮塩性は、フライアッシュを含めた水結合材一定の条件で比較して、OPCとHFSCは同等である。3.HFSC30%とOPC60%は28日強度は同等であり、促進試験結果である腐食面積率はあまり差がなかった。しかし、腐食のメカニズムから見るとHFSCは低アルカリ性の影響で塩分浸透しなくても腐食するのに対して、OPCは塩分がある程度浸透しないと腐食しない。
入矢 桂史郎*; 藤井 健介*; 久保 博*; 上垣 義明*
JNC TJ8400 2002-038, 83 Pages, 2002/02
JNC-TJ8400-2002-038.pdf:24.9MB
放射性廃棄物の処分において、地下深部の岩盤内にベントナイトとセメント系材料を人工バリアとして共存するコンセプトが考えられている。セメント系材料は硬化後の間隙水のpHが1213程度を示し、長期にわたり高アルカリ性環境を維持するといわれており、高アルカリ性環境下でのベントナイトや周辺岩盤の変質の可能性が懸念されている。高アルカリ溶液によるベントナイトおよび岩石の変質については、平成7年度よりTRUの研究の一部として、セメント間隙水を模擬した溶液を用いた浸出試験を実施してきた。また、セメントを改良してアルカリ性を下げる研究を実施してきた。その成果として、フライアッシュを高含有したHFSCを開発し、その間隙水のpHが10.5から11.0程度であることを確認した。セメント系材料は引張強度が低いために、一般には鋼材と(鉄筋)と組み合わせて使用される。セメントのアルカリ性を下げた場合、鋼材の腐食が促進することが問題となる。低アルカリ性セメントは特殊なセメントであるので、鋼材の腐食に関する試験結果はほとんどない。ここでは、低アルカリ性コンクリート中の鉄筋腐食のデータを得るために促進試験を実施した。また、模擬セメント水中でのベントナイトの変質については実験により確認したが、実際の低アルカリ性セメント間隙水中を用いての長期変質確認は、まだ実施していなかったのでここでは、360日の変質試験を実施した。本研究を通じて得られた結論は次のとおりである。鉄筋腐食に関して1.HFSCの水セメント比60%以上では、これまでの使用してきたJIS規格セメントで施工した構造物で経験した以上に鉄筋が腐食する。2.HFSCの遮塩性は、フライアッシュを含めた水結合材一定の条件で比較して、OPCとHFSCは同等である。3.HFSC30%とOPC60%は28日強度は同等であり、促進試験結果である腐食面積率はあまり差がなかった。しかし、腐食のメカニズムから見るとHFSCは低アルカリ性の影響で塩分浸透しなくても腐食するのに対して、OPCは塩分がある程度浸透しないと腐食しない。
入矢 桂史郎*; 三上 哲司*; 秋好 賢治*; 上垣 義明*
JNC TJ8400 2002-013, 87 Pages, 2002/02
JNC-TJ8400-2002-013.pdf:1.59MB
幌延深地層研究センターは、処分場の設計建設技術に関する確認検証を行うことがその役割の1つとしてあげられている。処分場の建設の際に使用されるセメントは、周辺岩盤や緩衝材に与える影響を最小限とするために、低アルカリ性セメントの使用が検討されている。核燃料サイクル開発機構殿では、フライアッシュを高含有した低アルカリ性セメント(HFSC)を開発し、室内試験を通じてその性能を研究してきた。しかし、構造物としてのコンクリート系材料に求められる施工性や物理性能などは、いまだ十分研究されていない。本研究は、実際の処分場において、コンクリートが使用される状況(吹付コンクリート、覆工コンクリート、グラウトなど)を想定して施工性を検討するとともに、要求通りの性能を発揮できるかどうかの検討を行ったものである。吹付けコンクリートに関しては、模擬トンネルの施工試験を行い、吹付け施工が可能であることを実証した。施工性に関しては良好な結果を得た。低アルカリ性セメント中では鉄筋などの鋼材の腐蝕する挙動が普通セメント中と異なっている可能性がある。鉄筋腐蝕に関しては、昨年度の研究で作った供試体を海中および飛沫帯における暴露試験を開始した。塩分浸透量や埋込んだ鉄筋の腐蝕状況などの調査を来年度以降実施する予定である。HFSCはシリカヒュームを含んでおり高性能AE減水剤でワーカビリティを確保するコンクリートである。従って、吹き付け以外のコンクリートでは、高流動コンクリートとなる。ここでは覆工コンクリートがプレキャストコンクリートである場合を想定して、セグメントの製造方法の検討を実施した。セグメントは上記の理由により、高流動コンクリートとして製造する計画とした。製造に先立て通常のシールドセグメントを例に試設計を行い、その断面形状にて2ピース試作を行った。セグメントを製造することにおいて問題はないことを確認した。グラウトに関しては、微粒子セメント、石灰石粉微粉末、シリカフュームを組み合わせることによって、低アルカリ性を示す微粉体ができることがわかった。上記の実験結果を踏まえて課題の抽出と今後の研究開発の方向を示した。もっとも大きな課題は、強度発現が遅いことである。吹付けコンクリートにおいても、セグメントコンクリートにおいても、普通セメントでは材令28日で満足できる強度に、HFSCでは28日材齢では到達できなかっ
入矢 桂史郎*; 三上 哲司*; 保岡 哲治*; 上垣 義明*
JNC TJ1400 2001-004, 150 Pages, 2001/05
セメントを結合材としたコンクリート材料は、その間隙水がph12.5程度の高アルカリ性になることから、ベントナイトや岩盤に与える影響が指摘されている。そのため、特に地下水位以下に建設される放射性廃棄物処分場では、ベントナイトや岩盤を変質させないセメント系材料が求められる。そのため、セメントの物理的性能を失わないで間隙水のphが11.0以下を目標とした低アルカリセメントの研究が進められてきた。これまでフライアッシュを多量添加した低アルカリセメントHFSCの研究を進めてきたが、間隙水の化学的特性把握やその挙動評価など基本的な特性は把握されたが、施工性などの建設に関わる課題は抽出されているものの、その検討はなされていない。本研究では低アルカリ性コンクリートについて、幌延深地層研究センターへの適用を視野に入れて」岩盤中の地下施設における施工性を確認するための室内試験レベルのデータを取得するとともに、施工性確認の為に必要な技術開発項目を明らかにすることを目的とする。本研究で得られた結論は以下の通りである。(1)低アルカリ性セメントとしてHFSCとAECLが開発したLHHPCについて、室内試験における湿式吹試験の結果、カルシウムサルホアルミネート系急結剤を使用することによって、目標とした吹付けコンクリートとしての性能(12時間圧縮強度1.0n/m㎡、24時間圧縮強度9n/m㎡)を確保する結果を得た。本実験より、室内試験レベルでは、吹付けの可能性が確認された。(2)低アルカリ性セメント中での鉄筋の腐食挙動を調査するための暴露試験について鉄筋コンクリート供試体を海中に暴露する試験計画を作成した。(3)低アルカリ性を1ヶ月程度で発見するためのセメントの改良として、シリカフュームとセメントの使用量を同量とすることで、低アルカリ性を早期に実現できることがわかった。この期間は温度を上昇させるとph低下速度がさらに急激に上昇する。(4)低アルカリ性セメントを放射性廃棄物処分場において想定すべき使用部位を検討し、実際の使用に向けた実験計画を作成した。