System optimization of volcanic glass powder-based geopolymer by parameter design of dynamic characteristics

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2022年度は、まず火山ガラス微粉末（VGP）のアルカリ活性材料（AAM）における活性フィラーとしてのポテンシャルについて調べた。その結果、今回使用したVGPはガラス化率が84.7%と高く、高温環境下でアルカリ溶液中に非晶質部が溶出する一方で、アルミナ分が少ないことに起因して塩基度は低く反応性に乏しいことが明らかとなった。反応生成物分析より、今回検討した配合において、VGP単体では十分な縮重合反応あるいは水和反応は生じないことが確認された。次に、VGPの一部をフライアッシュ（FA）あるいは高炉スラグ微粉末（GGBS）で置換することによる効果を調べた。その結果、FAあるいはGGBSで置換することにより、AAMの流動性および圧縮強度が改善されることを把握した。反応生成物分析より、FAで置換した場合にはゼオライト相、GGBSで置換した場合にはC-A-S-Hの生成が確認された。続いて、VGPの一部をGGBSで置換したAAMの強度発現に及ぼす養生条件の影響について調べた。その結果、脱型までの一次養生を気中とした場合、脱型後の二次養生によらず圧縮強度が増進し、とくに二次養生を水中とすることで大幅に強度が増進することが明らかとなった。さらに、AAMにおけるVGPの役割を確認するため、GGBSの質量置換率を25%とし、残りの75%をVGPまたは石灰石微粉末（LSP）としたAAMを作製し、材齢2日時点での圧縮強度を測定した。その結果、VGPベースのAAMはLSPベースのものよりも圧縮強度が有意に大きくなった。このことから、VGPは単体ではAAMの強度発現に寄与しない一方で、GGBSと組み合わせることで強度増進に寄与することが明らかとなった。