ナノサイズ粒子間力から紐解く超高強度コンクリートの流動挙動とその応用

纳米颗粒间力揭示超高强混凝土流动行为及其应用

• 批准号: 12J01469
• 负责人: 後藤 卓
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J01469/
• 关键词: ポリカルボン酸系分散剤; セメントペースト; 凝集・分散; 粒子間力; 立体力; レオロジー; 水和反応; サスペンジョン

本研究の目的は、ポリカルボン酸系分散剤(以下PCとする)のナノサイズの物性と超高強度コンクリートの粘度を関連付ける数理モデルの構築にある。そこで本年度では、まず数理モデルの精密化として、粒度分布がサスペンジョンの粘性に及ぼす影響を粒子のランダム充填率により評価し、数理モデルに組み込むことに成功した。この成果は2013年度セメント・コンクリート論文集にまとめられている。また、流動時の粘度と静止時の降伏応力ではその粘性の発現機構が異なることから、降伏応力に関する数理モデルの構築を行ない、凝集性のアルミナサスペンジョンを用いて、その妥当性を示した。次に、水和反応を生じない凝集サスペンジョンに対して、化学構造、分子量が明確であり、主鎖側鎖比の異なるPCを用いて、昨年度に取得した吸着挙動に関するデータに加えて、流動挙動に関するデータを取得した。その結果、モノマーユニット換算でのPC吸着量あたりの粘性低減効果はPCの主鎖長によらず等しく、側鎖の長いPC程高い効果を発揮することが明らかとなった。さらに、数理モデルによる吸着層厚の推定および、粒子表面の錯体反応の考慮によるPC吸着サイト分布の計算の併用によりPCの吸着形態を検討した結果、従来定説とされてきた単分子層の吸着形態ではなく、多層に吸着する可能性が示された。この成果は2013年度セメント・コンクリート論文集に記載されている。さらに、上記と同様の液相、固体表面の条件において、原子間力顕微鏡により、PCの吸着形態を測定したとろ、PC1分子よりもはるかに大きい凝集物が確認され、その吸着層厚さは数理モデルによる推定値と良く一致し、提案する数理モデルの妥当性を示すことができた。セメント系では、用いるセメント種、PC種を変化させることで、イオン量や水和物量が異なる系に対する吸着挙動と流動挙動の測定を行なった。この成果は、2014年度セメント技術大会にて発表する。また、PC化学構造と吸着形態に対する温度変化の影響についても実験データの取得を終えており、その成果を近く公表する予定である。

The purpose of this study is to establish a mathematical model for the physical properties, viscosity and ultra-high strength of acid dispersions (PC). This year, the mathematical model was refined, particle size distribution was evaluated, particle filling rate was evaluated, and particle size distribution was successfully evaluated. The results of this research are listed in the 2013 Annual Report. The viscosity at flow and the yield at rest are different in the development mechanism of viscosity, and the yield is related to the mathematical structure of viscosity, aggregation, and suitability of viscosity. The secondary, secondary and tertiary aggregates are related to the chemical structure, molecular weight, and the main lock ratio. As a result, the PC adsorption capacity is reduced, and the viscosity of the PC is reduced. The main lock length of the PC is reduced, and the side lock length of the PC is increased. In addition, the estimation of adsorption layer thickness and the calculation of adsorption morphology of PC based on particle surface interaction are discussed. The possibility of adsorption morphology of single molecular layer and multilayer adsorption is also shown. The results were recorded in the 2013 Annual Report. In addition, the conditions of the liquid phase and solid surface of the same solvent, the atomic force microscope, the adsorption morphology of PC, and the aggregation of PC1 molecules are confirmed, the adsorption layer thickness of the same solvent is estimated, and the mathematical validity of the proposed solvent is demonstrated. For example, in the case of water and matter, the adsorption and flow of water and matter are measured. The results were presented at the 2014 Annual Technical Conference. The effect of temperature variation on PC chemical structure and adsorption morphology is discussed in detail below.

项目成果

凝集系レオロジーモデルによる一次粒子径の影響評価

使用附聚流变学模型评估初级粒径的影响

• 发表时间: 2013
• 作者: 坂口 淳;赤林 伸一;文 欣潔;有波 裕貴;畠山葵，名和豊春;森永祐加，粟村友貴，畠山葵，名和豊春;佐川孝広，名和豊春;齋藤聖也，上仲壮，合田義，名和豊春;上仲壮，合田義，名和豊春;後藤卓，安藤雅将，田中健貴，名和豊春;安藤雅将，後藤卓，田中健貴，名和豊春;後藤卓,名和豊春
• 通讯作者: 後藤卓,名和豊春

A rheological approach to estimate floc structure in concentrated and flocculated suspensions

评估浓缩和絮凝悬浮液中絮凝结构的流变学方法

• 发表时间: 2013
• 作者: Suguru GOTOH;Toyoharu NAWA
• 通讯作者: Toyoharu NAWA

分散剤の化学構造と炭酸カルシウム粒子表面の吸着サイトが分散剤の吸着挙動に及ぼす影響

分散剂化学结构及碳酸钙颗粒表面吸附位点对分散剂吸附行为的影响

• 发表时间: 2013
• 期刊: セメント・コンクリート論文集
• 作者: Sohma;A.;Y. Sekiguchi;H. Shibuki;G. Kobayashi;T. Hasumi;T. Kuwae;and M. Akai;森田大志,後藤卓,名和豊春
• 通讯作者: 森田大志,後藤卓,名和豊春

粒度分布を考慮した濃厚系凝集サスペンジョンの流動性予測

考虑粒度分布的浓缩凝聚悬浮液的流动性预测

• 发表时间: 2014
• 期刊: セメント・コンクリート論文集
• 作者: Madhu Errampalli;Masashi Okushima and Takamasa Akiyama;渡辺謙太・桑江朝比呂;上仲壮，合田義，名和豊春;Ahmad SAIFIZUL Abdullah;桑江朝比呂;Masashi Okushima;後藤卓，安藤雅将，名和豊春
• 通讯作者: 後藤卓，安藤雅将，名和豊春

On Rheological Approach to Estimate Fractal Dimension of Aggregate in Concentrated and Flocculated Suspension

• DOI: 10.1678/rheology.40.157
• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of the Society of Rheology, Japan
• 作者: Suguru Gotoh;T. Nawa