セメント硬化体の精密微細モデル構築とひび割れ中の物質透過性の推定

本研究では、セメントの硬化過程における構造、構成化合物の組成がどのようなものであるかを視覚的に明らかにし、それぞれの組成が物性にどのような影響を与えるかについて検討を行った。(1)普通、低熱、早強ポルトランドセメントの粉体から、それに含まれている構成化合物量の測定を行う手法を開発した。その手法は、反射電子像とエネルギー分散型X線分析により得られた元素分布像を組み合わせて解析することにより、エーライト、ビーライト、アルミネート及びフェライト相の分布及びそれらの量を明らかにするものである。その手法を用いた結果、以前から指摘されているようにボーグ式と異なる傾向を示し、本手法により直接的にセメントの構成化合物量の測定が可能であることが示された。(2)(1)で提案した手法を用いて硬化セメントペーストを測定及び解析をした結果、強度発現には画像解析で測定可能な粗大な空隙が大きく影響を及ぼしていることを明らかにした。さらに未水和セメント粒子から水和反応率を測定することを可能とし、硬化セメントペースト中の水酸化カルシウム量、CSH量、空隙量、未水和セメント量を定量的に表すことを可能とした。(3)また、画像解析から得られた水和セメントペースト中の相組成とXRDリートベルト法により測定した相組成では未反応セメント量はほぼ同じ値であり、セメント水和率に関してもほぼ同じ値であった。この傾向はエコセメントを用いた場合においても同様であることを確認した。(3)定量的に明らかにしたそれぞれの組成からセメント硬化体中の塩分浸透性について検討した結果、同じ空隙率であればCSHゲルを含む水和生成物量が多いほど塩分浸透性は低下することを明らかにした。

本研究では、セメントの硬化過程における構造、構成化合物の組成がどのようなものであるかを視覚的に明らかにし、それぞれの組成が物性にどのような影響を与えるかについて検討を行った。(1)普通、低熱、早強ポルトランドセメントの粉体から、それに含まれている構成化合物量の測定を行う手法を開発した。その手法は、反射電子像とエネルギー分散型X線分析により得られた元素分布像を組み合わせて解析することにより、エーライト、ビーライト、アルミネート及びフェライト相の分布及びそれらの量を明らかにするものである。その手法を用いた結果、以前から指摘されているようにボーグ式と異なる傾向を示し、本手法により直接的にセメントの構成化合物量の測定が可能であることが示された。(2)(1)で提案した手法を用いて硬化セメントペーストを測定及び解析をした結果、強度発現には画像解析で測定可能な粗大な空隙が大きく影響を及ぼしていることを明らかにした。さらに未水和セメント粒子から水和反応率を測定することを可能とし、硬化セメントペースト中の水酸化カルシウム量、CSH量、空隙量、未水和セメント量を定量的に表すことを可能とした。(3)また、画像解析から得られた水和セメントペースト中の相組成とXRDリートベルト法により測定した相組成では未反応セメント量はほぼ同じ値であり、セメント水和率に関してもほぼ同じ値であった。この傾向はエコセメントを用いた場合においても同様であることを確認した。(3)定量的に明らかにしたそれぞれの組成からセメント硬化体中の塩分浸透性について検討した結果、同じ空隙率であればCSHゲルを含む水和生成物量が多いほど塩分浸透性は低下することを明らかにした。