Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

カーボンマイナス / リサイクル / コンクリート / 強度 / 収縮 / 中性化 / カーボンニュートラル / 非晶質粉体 / アルカリ刺激 / 高強度コンクリート / シリカ / アルミナ / カルシウム / 二酸化炭素吸収 / 資源循環 / アルカリ刺激剤 / 産業副産物 / ガラス質 / 結合水量 / 圧縮強度 / アルカリ活性材料 / ゼロセメント / 超高強度 / 高炉スラグ微粉末 / フライアッシュ / 膨張材 / 高性能減水剤 / 充填率

ポルトランドセメントを使用せず、副産物・廃棄物を改質した粉体、天然未利用資源である非晶質粉体、アルカリ刺激剤、収縮低減剤などを用いて、最高で100MPa程度の強度を発現するとともに、収縮ひび割れが生じにくいコンクリートの研究開発を行った。また、そのコンクリートの耐久性、リサイクル性を検証するとともに、コンクリートの製造段階・使用段階・廃棄段階における二酸化炭素排出量を評価し、高い塩分浸透抵抗性、および骨材のアルカリシリカ反応に対する高い抑制効果を有するとともに、廃棄後には全量セメント原料への再生利用が可能であり、ライフサイクル全体での二酸化炭素排出量がマイナスとなるコンクリートを開発した。

社会資本の整備において必要不可欠と考えられるコンクリートが将来も使用され続けるためには、環境面における配慮（低CO2排出、低廃棄物排出、高耐久性）、安全・安心面での配慮（高強度、高耐久性）、経済面での配慮（低価格、高耐久性）がなされている必要があるが、本研究では、これら3つの要求を満足するコンクリートを開発した。また、これまでに大量の資源が投入されてきたコンクリートを二酸化炭素の吸着のための材料と捉え直すとともに、セメントおよびコンクリートの製造時に排出される廃棄物質・排気ガスも、カーボンマイナスに寄与するための材料として有効活用するための道を示した。

リサイクル / 再生骨材 / 付着 / 水性剥離剤 / パラフィン / 圧縮強度 / コンファインド効果 / コーティング

1、骨材とセメントペーストとの付着力低減技術の開発
粗骨材表面に容易に塗布でき、かつコンクリートの練混ぜ等の外力により剥離しないようなコーテイング材で、コンクリート用材料として経済的に普及可能なものを調査した結果、パラフィンおよび水性型枠剥離剤の2種類を選定した。
2、破砕試験による骨材とセメントペーストとの分離性確認
上記2種類のコーティング材を施した粗骨材および比較用に何も施さない同一の粗骨材の計3種類の粗骨材を用いてコンクリートを製造し、硬化後に改良型ジョークラッシャを用いてコンクリート塊を破砕し、再生骨材を製造した。得られた再生骨材から塩酸を用いて付着したセメント分を除去し、再生骨材中の原骨材の割合を算定した結果、粗骨材表面に何も施さなかった場合には、得られた再生骨材には多くのセメント分が付着しているが、コーティングを施した場合には、セメント分の付着は非常に僅かであった。
3、リサイクル指向型骨材を用いたコンクリートの強度特性評価
上記で製造した3種類のコンクリートの圧縮強度特性について検討した。コンファインド効果を見るために、通常の試験体に加えて、スパイラル筋で補強(ピッチ2cmおよび4cm)した試験体も作製した。圧縮試験の結果、パラフィンを塗布した粗骨材を用いた場合はスパイラル筋の有無に関わらず、通常の試験体と比較して20%程度の強度低下を示したが、水性剥離剤を塗布した粗骨材を用いた場合には、強度低下は全く生じなかった。
従って、水性剥離剤を粗骨材表面に塗布することで、骨材分離型リサイクル指向コンクリートを実現できる。

【研究分担者】
兼松学	東京理科大学	理工学部建築学科	教授	(Kakenデータベース)
北垣亮馬	北海道大学	工学研究院	准教授	(Kakenデータベース)
松田拓	三井住友建設株式会社(技術本部)	技術本部	部長・副部長・副所長	(Kakenデータベース)