電力中央研究所報告建設技術報告書番号：Ｎ０８０４９ポゾランを混入した低熱ポルトランドセメントの材料特性 −ポゾラン置換率が 50%の場合における材齢 10 年時の遮塩性能− 背景沿岸部に立地する鉄筋コンクリート製構造物の長期供用を確実なものとするためには，塩害に対する耐久性能の照査が重要となる．このうち，鋼材の腐食発生を限界状態として照査する場合，海水中の塩化物イオンのコンクリート中への浸透を評価することになる．コンクリート中の塩化物イオンの浸透は，水和特性に起因したセメント硬化体の微視的な組織に依拠するが，現行の JIS 規格のセメントは，水和進行の促進により，基準材齢までの強度発現性が図られている反面，硬化体中に粗大な空隙が生成し，塩化物イオン等の浸透に対する抵抗性（遮塩性能）には必ずしも優れていないことが指摘されていた．このことから遮塩性能を志向した新しいセメントの開発が望まれていた．前報では長期的な水和進行によって緻密な硬化体を生成させることを意図し，低熱ポルトランドセメントにポゾランを JIS 規格以上の 50%を混入した混合セメントを試作したが，長期材齢までの材料特性の把握が課題として残された．目的試作した混合セメントの材齢 10 年までの物理・化学特性を把握し，その遮塩性能を検証する．主な成果１．試作した混合セメントの物理・化学特性試作した混合セメントの材齢 10 年までの水和特性を把握するため，圧縮強度，ケイ酸二カルシウム注 1）の水和率およびポゾランの反応率注 2)を，X 線回折装置等で評価した． (1) 圧縮強度は，①セメントの粉末度が大きいほど，その発現が早いこと，②ポゾランの粉末度の影響はみられないこと，③材齢 10 年時点でも，増大傾向にあること，等が認められた． (2) C2S の水和率やポゾランの反応率は，初期材齢時を除いてほぼ単調に増加し，材齢 10 年時点で，それぞれ 60∼80%，50%程度であった．したがって，今後も C2S の水和進行が見込まれると共に，水和時に副生する Ca(OH)2 によって，ポゾラン反応の進行も併せて期待することができる．２．試作した混合セメントの遮塩性能試作した混合セメントの遮塩性能を検証するため，塩化物イオンの実効拡散係数注 3) や空隙特性（細孔径分布，空隙率および屈曲度注 4））を評価した． (1) 塩化物イオンの実効拡散係数は，低熱ポルトランドセメント単体の場合の 5%程度の値となり，極めて遮塩性能に優れていることが検証された．また，概ねセメントの粉末度に反比例して小さくなることがわかった． (2) 空隙特性のうち，空隙率は，ポゾランを混入しない場合に比べて，C2S の水和率が低いこと等から，大きくなっている．しかし，空隙内部の緻密さを表す屈曲度が 4∼10 倍程度大きく，このことが当該セメントが遮塩性能に優れる原因であることがわかった．さらに，実効拡散係数は，50∼200nm の範囲の細孔と相関が高く，従来のポルトランドセメント硬化体の場合と概ね同様であることがわかった．以上より，試作した混合セメントは，その硬化体が遮塩性能に優れていると共に，今後も加齢に伴って，より一層の向上が見込まれることが明らかとなった．今後の展開ポゾランの種類の相違が，試作した混合セメント硬化体の物理・化学特性に及ぼす影響を把握し，遮塩性能に優れたセメント材料設計法の構築に資する．注 1) 通称ビーライト（以後，C2S）と呼ばれ，一般に材齢 91 日以降の緩やかな水和反応を担う成分とされている．注 2) ポゾランは，セメント硬化体中の粗大な空隙の主成分とされる Ca(OH)2 と反応してセメントと同様な水和物を生成し，その結果空隙の密実化に繋がることから，その反応率はセメント硬化体組織の緻密さを表す指標の一つと位置づけた．注 3) 塩化物イオンの拡散係数の一種で，土木学会で規準化された規準試験法の一つである電気泳動法（直流電圧の印加によって誘因される電気泳動現象を利用した急速促進劣化試験）によって評価される．注 4) 空隙内部の緻密さを簡便に評価する指標の一つであり，シリンダー試験体内部の空隙を単一の円柱とみなしたときの高さを，シリンダー試験体の高さで除したもの．屈曲度が大きいほど，空隙内部が緻密であることを表す．研究報告Ｎ０８０４９キーワード：長期耐久性，低熱ポルトランドセメント，ポゾラン，拡散係数，粉末度関連研究報告書「ポゾランを混入した低熱セメントモルタルの水和特性と強度発現性」U97070 （1998.3）担当者連絡先［非売品・不許複製］松井淳（地球工学研究所構造工学領域）（財）電力中央研究所地球工学研究所 Tel. 04-7182-1181(代) E-mail : [email protected] ©財団法人電力中央研究所平成２１年８月０８−０５２