ケイ酸ゲルによるコンクリート空隙の閉塞メカニズムの解明：補修材が拓く深海への挑戦

阐明硅酸凝胶封闭混凝土空隙的机理：修复材料对深海的挑战

• 批准号: 22K18828
• 负责人: 吉田 亮
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18828/
• 关键词: ケイ酸; ゲル; 補修; 止水; 含浸

コンクリート標準示方書の耐久性照査は、点検負担の大きい中性化から、水分浸透に基づいた鉄筋腐食へと転換しつつある。この転換には、照査体系の整備に加え、水分浸透を抑制する補修材の開発が必要不可欠である。ケイ酸塩系表面含浸材（補修材）に関する申請者の研究では、従来の工程を省略したところ、本来期待できない高い水分浸透抵抗性が確認された（特願2020-190615）。この結果からは、コンクリート空隙中においてケイ酸の凝集体（ゲル）が生成され、ゲルの吸水膨潤により空隙が閉塞したことで、水分浸透が抑制されるという仮説を得た。本課題では、【課題1】空隙におけるケイ酸ゲルの生成メカニズム（仮説）を検証することで、【課題2】コンクリートの空隙に生成させたケイ酸ゲルの膨潤作用によって、鉄筋腐食をもたらす雨水や海水の浸透を止めるという、新しい補修コンセプトを創出する。そして、【課題3】ケイ酸ゲルの持つ水圧緩衝や耐Ca溶脱抵抗性などの特性（深海生物が生成するゲル状アルミニウムも同じ効果を持つ）を生かし、深海構造物への適応性についても探る。2022年度では、ケイ酸のゲル化メカニズム【課題1】について、ゼータ電位による粒子間の斥力とvan der Waals力による引力の大小関係から、シリカ粒子の凝集と分散性状を示すことで明らかにし、論文としてまとめた（2023年コンクリート工学年次論文）。本メカニズムを基に、ゲルを生成させたいセメント硬化体中の空隙構造の環境を想定した条件についても検討し、新たな補修効果のヒントも見出すことができ、特許申請の準備を進めている。また開発した補修材によるコンクリートの耐久性向上効果の検証【課題2】については、乾燥収縮試験、中性化促進試験、そして塩水浸漬試験を開始しており2023年度に結果が得られる予定である。

标准混凝土指令的耐用性检查开始从中和，这是检查的重大负担，转变为基于水分渗透的钢筋腐蚀。除了建立审查系统外，必须开发抑制水分渗透的维修材料。在申请人对基于硅酸盐的表面浸渍材料（修复材料）的研究中，当省略了常规过程时，无法预期的高水分穿透性耐药性（日本专利应用程序2020-190615）。该结果给出了一个假设，即在混凝土空隙中形成了硅酸盐（凝胶）的团聚物，并且由于凝胶吸收和肿胀的肿胀而阻止了空隙，从而抑制了水分渗透。在此任务中，我们将检查空隙中硅胶形成的机制（假设），并创建一个新的维修概念，其中停止了混凝土空隙中硅胶的肿胀作用，从而停止了雨水和海水的渗透，从而导致钢筋腐蚀。此外，[问题3]利用硅胶的特性，例如水压缓冲和Ca浸出耐药性（深海生物产生的凝胶状铝也具有相同的效果），我们还将探索它们与深海结构的兼容性。在2022年，硅酸的胶凝机制[问题1]通过显示基于Zeta电位引起的颗粒的大小和大小和由范德华力引起的颗粒引起的颗粒的大小和大小来阐明二氧化硅颗粒的聚集和分散性能，并作为范德华力引起的吸引力，并作为纸张编译为纸（2023 Cycrete Year Year Year）。基于这种机制，我们还考虑了假设水泥固定水泥中空隙结构的环境的条件，该环境可用于生产凝胶，并能够找到新的维修效果，并准备申请专利。此外，关于使用开发的维修材料验证混凝土改善的有效性，我们已经开始干燥收缩测试，中和促进测试和盐水浸入测试，并有望在2023年获得结果。

项目成果

分子動力学法を用いたC-S-H微小空隙中の水分移動に関する基礎的検討

基于分子动力学方法的C-S-H微腔中水运动的基础研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Peter Kuira Macharia;N'Da Yacoub Bouadou;Lai Lai Mon and Ryo Yoshida，;中田諒，小林亮，吉田亮
• 通讯作者: 中田諒，小林亮，吉田亮

表面含浸材に用いられるコロイダルシリカの凝集・分散メカニズムに関する研究

表面浸渍材料用胶体二氧化硅的聚集与分散机理研究

• 发表时间: 2023
• 期刊: コンクリート工学年次論文報告集
• 作者: Yoshitaka Iwase;Shota Nakayama;Yutaro Sugeno;Atsushi Hosoi;Makoto Kitano;Hiroyuki Kawada,;吉田亮，加藤諄，近藤政晴，藤正督，
• 通讯作者: 吉田亮，加藤諄，近藤政晴，藤正督，

名古屋工業大学 地球・建設材料研究室

名古屋工业大学地球与建筑材料实验室

長七たたきにおける骨材種類が強度特性および衝撃吸収性に及ぼす影響に関する研究

集料类型对铫下泷强度性能和减震性能影响的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: N'Da Yacoub Bouadou;Peter Kuira Macharia;Lai Lai Mon and Ryo Yoshida，;伊藤真弥，吉田亮
• 通讯作者: 伊藤真弥，吉田亮

Study of Water Absorption Properties in Actual Structural Concrete Based onPore structure

基于孔隙结构的实际结构混凝土吸水性能研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Peter Kuira Macharia;N'Da Yacoub Bouadou;Lai Lai Mon and Ryo Yoshida，
• 通讯作者: Lai Lai Mon and Ryo Yoshida，