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報告書

幌延深地層研究計画における人工バリア性能確認試験; プラグコンクリートの配合検討

中山 雅; 丹生屋 純夫*; 三浦 律彦*; 竹田 宣典*

JAEA-Research 2017-016, 62 Pages, 2018/01

JAEA-Research-2017-016.pdf:19.99MB

幌延深地層研究計画では、堆積岩を対象に研究開発を実施するものであり、深地層の科学的研究、地層処分技術の信頼性向上や安全評価手法の高度化等に向けた基盤的な研究開発を実施している。幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」および「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施している。平成22年度からは第3段階の調査研究を開始しており、平成26年度からは幌延URLの350m調査坑道(試験坑道4)において、人工バリア性能確認試験を実施している。本試験は、幌延の地質環境をひとつの事例に、処分孔竪置き方式を対象として実規模の人工バリアを設置し、実環境下において人工バリア定置後の再冠水までの過渡期におけるTHMC連成挙動の検証データを取得する事を目的としている。本報告は、プラグコンクリートの配合について、原位置での打設前に検討した配合について取りまとめたものである。配合の検討に際しては、原子力機構が開発し、幌延URLの試験坑道で施工試験を通じて施工実績のある、低アルカリ性セメントの配合を基本とし、プラグの要求性能を考慮して試験を行い、実機試験練り用の配合を決定した。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成27年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷 正明*; 竹田 宣典*; 三浦 律彦*; 石田 知子*; 畑 浩二*; 鵜山 雅夫*; 佐藤 伸*; 大熊 史子*; 早金 沙綾香*; 松井 裕哉; et al.

JAEA-Technology 2016-035, 153 Pages, 2017/02

JAEA-Technology-2016-035.pdf:37.6MB

超深地層研究所計画における平成27年度の工学技術に関する検討のうち、「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の研究の一環として、現在実施中の再冠水試験に伴う止水壁や冠水坑道周辺岩盤の挙動に関する詳細検討を行った。その結果、特に止水壁の温度変化については、解析結果と止水壁内の計測結果がよく一致しており、設計時に検討したクーリング対策工により温度応力によるひび割れの発生は防止できたと考えられる。また、冠水に伴う止水壁と岩盤境界の挙動についても、水-応力連成解析結果と種々の計測結果との比較検討により、解析で設定したモデルは概ね適切との結論を得た。

報告書

瑞浪超深地層研究所における工学技術に関する検討(平成26年度); 掘削影響の修復・軽減技術の開発(委託研究)

深谷 正明*; 畑 浩二*; 秋好 賢治*; 佐藤 伸*; 竹田 宣典*; 三浦 律彦*; 鵜山 雅夫*; 金田 勉*; 上田 正*; 原 朗*; et al.

JAEA-Technology 2016-002, 195 Pages, 2016/03

JAEA-Technology-2016-002.pdf:46.3MB
JAEA-Technology-2016-002-appendix(CD-ROM).zip:16.11MB

瑞浪超深地層研究所計画における平成26年度の工学技術に関する検討5「掘削影響の修復・軽減技術の開発」の研究の一環として、将来実施が計画されている冠水坑道を地下水で満たす試験に必要となる止水壁他の検討を行った。具体的には、(1)止水壁の機能, 構造, 材料, 施工及び品質管理方法等の検討、(2)冠水坑道を地下水で満たす試験時の止水壁周辺岩盤への影響の解析的予測、を実施した。その結果、予測される最大水圧,温度応力及び地震力に対する岩盤を含む構造安全性、漏水抑制、冠水坑道へのアクセス確保及び計測ケーブルの貫通等の要求を満足する止水壁等の仕様を決定するとともに止水壁設置後の冠水による止水壁周辺岩盤の挙動に関する予察的な知見を得た。

報告書

幌延深地層研究計画における低アルカリ性セメントの適用性に関する研究,2(委託研究)

中山 雅; 小林 保之; 松田 武*; 納多 勝*; 入矢 桂史郎*; 竹田 宣典*

JAEA-Research 2009-035, 70 Pages, 2009/11

JAEA-Research-2009-035.pdf:11.27MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分施設では、坑道の空洞安定性などの観点から、支保工,覆工などにセメント系材料の使用が想定されている。セメント系材料が、地下水と接触することで地下水のpHが12$$sim$$13程度に上昇することが考えられ、人工バリア材料や天然バリアを変質させ、処分システムの長期性能に影響を及ぼす可能性がある。このような影響を低減することを目的として、原子力機構ではポゾラン反応を利用した低アルカリ性セメント(HFSC)の開発を進めており、幌延深地層研究計画において、HFSCを地下施設建設工事に実際に使用する原位置施工試験を計画している。平成19年度は、HFSC中の鉄筋腐食挙動の評価,HFSCを用いたコンクリート材料のpH低下挙動の把握及びこれまでの知見の整理を実施した。6年間の海洋暴露試験結果からHFSCを用いた鉄筋コンクリートの腐食ひび割れの発生時期を評価した結果、HFSCを用いた鉄筋コンクリートでは鉄筋径を適切に選定することで最大150年程度はひび割れが発生しないことが示唆された。pH低下挙動については、蒸留水への長期浸漬供試体の分析を実施し、pHが緩やかに低下する傾向であることを確認した。また、これまでに得られた知見を整理し、実施工における品質管理手法を取りまとめた。

論文

ポゾラン高含有鉄筋コンクリートの長期海洋暴露試験

竹田 宣典*; 桑江 ひとみ*; 中山 雅; 小林 保之

コンクリート工学年次論文集(DVD-ROM), 31(1), p.895 - 900, 2009/07

pHが11.0程度の低アルカリ性を有するフライアッシュ高含有シリカフュームセメント(HFSC)について、鉄筋コンクリートとしての適用性を評価することを目的として、コンクリート供試体の6年間の海洋暴露試験を行い、圧縮強度,塩化物イオン侵入量,鉄筋腐食について調査し、腐食ひび割れの発生時期を予測した。その結果、6年間の海洋環境下における圧縮強度の低下はなく、塩化物イオンの侵入は普通ポルトランドセメントに比べて少ないことが明らかになった。また、鉄筋腐食は、塩化物イオンの侵入が少ない時期に生じるが、その進行は遅く、かぶり100mm,鉄筋径22mmの場合の腐食ひび割れ発生時期は50$$sim$$100年後と予測される。以上のことから、HFSCを鉄筋コンクリートに適用する場合には、鉄筋径や使用部位を適切に選定することが重要となることが示唆された。

論文

低アルカリコンクリートの鉄筋腐食ひび割れの予測に関する研究

竹田 宣典*; 入矢 桂史郎*; 人見 尚*; 小西 一寛*; 栗原 雄二*

大林組技術研究所報(CD-ROM), (72), 8 Pages, 2008/00

高レベル放射性廃棄物処分場に適用が検討されているポゾランを多く含む低アルカリセメントを用いたコンクリートの鉄筋コンクリートとしての適用性を評価することを目的として、水セメント比が30%のコンクリートについて、6年間の海洋暴露試験を行い、圧縮強度,塩化物イオンの侵入,鉄筋腐食などの経時変化を調査した。また、これらの結果に基づき、海水起源の地下水を有する環境下で、鉄筋腐食の進行及び腐食ひび割れの発生時期の予測を行った。その結果、下記のことが明らかになった。(1)6年間の海洋環境下における圧縮強度の低下はない。(2)塩化物イオンの侵入は、普通ポルトランドセメントを用いたコンクリートに比べて少ない。(3)鉄筋腐食は、塩化物イオンの侵入がなくても開始するが、暴露6年までの進行は遅い。(4)海水起源の地下水中における低アルカリセメントを用いたコンクリート中の鉄筋の腐食速度は0.30$$sim$$0.55mg/(cm$$^{2}$$・年)程度と予測され、かぶり100mm,鉄筋径22mmとした鉄筋コンクリート構造物に用いる場合、建設後50$$sim$$100年後に鉄筋腐食に起因したひび割れが発生すると予測される。

報告書

低アルカリ性コンクリートの実用性試験及び変質評価(II)(概要)

入矢 桂史郎*; 藤井 健介*; 田島 孝敏*; 竹田 宣典*; 久保 博*

JNC-TJ8400 2003-063, 49 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-063.pdf:2.06MB

低アルカリ性コンクリートの実用性試験及び変質評価について研究を行なった。

報告書

低アルカリ性コンクリートの実用性試験及び変質評価(II)

入矢 桂史郎*; 藤井 健介*; 田島 孝敏*; 竹田 宣典*; 久保 博*

JNC-TJ8400 2003-062, 110 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-062.pdf:5.12MB

低アルカリ性コンクリートの実用性試験及び変質評価について研究を行なった。

報告書

幌延深地層研究センターにおけるコンクリート材料の施工性に関する研究, III

入矢 桂史郎*; 三上 哲司*; 竹田 宣典*; 秋好 賢治*

JNC-TJ5400 2003-002, 104 Pages, 2003/02

JNC-TJ5400-2003-002.pdf:107.42MB

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仕様が検討されている。核燃料サイクル開発機構殿では,フライアッシュの含有率の高い低アルカリ性セメント「HFSC」を開発し,室内試験や実規模に近いレベルでの試験を通じて施工性を把握してきた。今年度はこれまでの成果を踏まえ,材料の品質のばらつきがコンクリートの性能に与える影響や鉄筋腐食の長期データの取得などを行った。また,幌延深地層研究センターにおける原位置試験の検討を行った。今年度の研究を実施して得られた成果を要約すると以下のとおりである。フライアッシュの種類や混合割合がpHの低下速度に与える影響を測定した結果,フライアッシュの種類の影響は小さかった。フライアッシュの品質のばらつきが高流動コンクリートに与える影響については,硬化コンクリートの強度への影響は小さいが,フレッシュコンクリートにはスランプ変動や空気量変動などの影響を与えることが確認された。しかしその影響は顕著ではなく,事前にフライアッシュの品質を確認して,高性能AE減水剤量を調整することで十分に対応できると判断した。フライアッシュの品質変動は,吹付けコンクリートへはほとんど影響を与えない結果であった。海洋暴露1年試験の結果,HFSCを用いた鉄筋コンクリートでは,塩分は鉄筋まで浸透していないにもかかわらず,鉄筋の腐食は進行していた。また6ヶ月から1年間の腐食の進行は緩やかであった。セグメントの破壊試験を行った結果,設計上期待した性能が満足されていることが確認され,HFSCが構造部材として十分適用できることが実証された。幌延深地層研究センターの建設の際に部分的にHFSCを使用するためのセメントの供給計画について検討し,北海道内で全ての材料を混合してHFSCを供給できることを確認した。

口頭

暴露試験による低アルカリ性コンクリート中の鉄筋腐食に関する検討

小林 保之; 中山 雅; 竹田 宣典*; 松田 武*

no journal, , 

本件は、低アルカリ性コンクリート中に埋め込まれた鉄筋の腐食挙動並びにコンクリート中の塩化物イオンの浸透挙動について海洋環境下における暴露試験によって調査したものである。調査の結果、普通コンクリートに比べ低アルカリ性コンクリートは塩化物イオンの浸透量が少ないものの鉄筋の腐食は早期に開始した。ただし、腐食形態は鉄筋の表層に広がるものがほとんどであり、塩害で観察されるような局部的な腐食は認められなかった。これらの要因としては、低アルカリ性のため、鉄筋表面に不動態皮膜が生成されにくいことが考えられた。今後は、腐食ひび割れの発生時期の予測が必要と考えられる。

口頭

幌延URLにおける人工バリアの性能確認試験,9; 低アルカリ性セメントのプラグコンクリートへの適用

中山 雅; 三浦 律彦*; 石田 知子*; 竹田 宣典*; 丹生屋 純夫*; 城 まゆみ*

no journal, , 

幌延深地層研究センターの地下施設(幌延URL)で実施する人工バリア性能確認試験)では、実物大の模擬人工バリアを設置し、坑道の埋め戻しまでを行う計画である。坑道の埋め戻し部を閉塞するために設置するプラグコンクリートは、原子力機構が開発した低アルカリ性セメント(HFSC)を使用する。HFSCは幌延URLの水平坑道において吹付けコンクリートとしての使用実績はあるが、プラグのような構造躯体に対する施工実績はない。本報では、人工バリア性能確認試験でのプラグに必要とされる要件を整理し、それらを達成する配合の検討結果について報告する。

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