Comments
Description
Transcript
セメント系材料の生産と環境 「エコマテリアル」 エコ
Tohoku University Tohoku University 「エコマテリアル」 Environment Conscious Materials ：環境と調和した材料 セメント系材料の生産と環境 Ecological Materials ：生態系と調和した材料 1. 環境負荷としてのセメント・コンクリート ・ 地球環境への低負荷 ・ 資源の循環利用 2. 環境負荷低減への貢献 3. 新しい環境対応技術 エコマテリアルとしてのコンクリートとは？ 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #1 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #2 Tohoku University エココンクリート 「アース＆ecoコンクリートマガジン」セメントジャーナル社、Vol.1、p.22 生物対応型 エココンクリート 環境負荷低減型 エココンクリート Tohoku University HPFRCC High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite 引張応力 架橋繊維 局所化 LC全体 使用期間 で環境負 中に環境 荷低減 負荷低減 建設・解体時の 環境負荷低減 生物の棲息場 への影響低減 HPFRCCの繊維架橋による複数ひび割れ発生プロセスの概念図 その他 低アルカリのコンクリート 低被覆面積のコンクリート 透水型コンクリート その他 緑化コンクリート 微生物棲息用 ポーラスコンクリート 空間・ 空洞形成型 コンクリート 表面粗度調整型 コンクリート その他 ポーラスコンクリート その他 長寿命コンクリート その他 スラグ骨材利用 コンクリート 再生骨材コンクリート 混合セメント利用 コンクリート エコセメント利用 コンクリート 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) 生物棲息空 間の提供 ライフタイム工学 #3 ・複数ひび割れの発生により個々の ひび割れ幅の拡大が抑制される ・小さなひび割れ幅を有するひび割れが数多く発生する 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #4 Tohoku University 酒田みらい橋 30mm ひずみ硬化特性 Tohoku University 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #5 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #6 Tohoku University 中性化と鉄筋の腐食確率 Tohoku University 耐久設計基準強度 日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の耐久設計 施工指針(案)・同解説」p.94（解説図5.2.1） 表面から の距離 JASS5 表3.1 計画供用期間の級 かぶり厚さの分布 短期 大規模な改修は30年程度不要 鉄筋かぶり 厚さの位置 標準 重複部分が鉄筋 腐食確率を表す 超長期 中性化速度式 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) 100年 長期 大規模な改修は100年程度不要 中性化深さの分布 0 15年 50年 大規模な改修は65年程度不要 大規模な改修は200年程度不要 材齢 t (年) 耐久設計基準強度（N/mm2） 18 24 30 36 主に中性化に対する抵抗性から算定 ライフタイム工学 #7 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #8 Tohoku University Tohoku University FRCCを利用した自律治癒 繊維補強材料の環境性能 堺孝司「コンクリート構造物の環境負荷低減に向けた技術とシステム －現状と 展望－」コンクリート工学、VOL.45、No.5、pp.4-15 - 高い曲げ強度と靭性 により部材の軽量化 し、投入材料を削減 ひび割れ幅が小さい（0.1mm以下） の場合に、ひび割れ閉塞が顕著 - 鉄筋を省略することに より工数を削減 [Air] CO2 H2CO3 CO2 - 無筋構造物であるた め、鉄筋腐食によって 構造物の寿命が定ま らない Crack CO32- 水 UFC/PC橋架設に関わるCO2の排出量 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #9 微細な沢山のひび割れ 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) CO3 + Ca2+ 2- CaCO3 Ca2+ [Concrete] ライフタイム工学 #10 Tohoku University ひび割れ部分への析出 （PE繊維） Tohoku University ひび割れ部分への析出 （PVA繊維） 使⽤繊維と最⼤ひび割れ幅 PE6-1（99µm） PE6-2（337µm） 0 使⽤繊維と最⼤ひび割れ幅 PE6-3（1030µm） 0 架橋繊維なし 経過⽇数︵⽇︶ 経過⽇数︵⽇︶ 良好な修復状況 3 14 繊維の周囲に析出物 3 PVA6-3（815µm） PVA12-3（363µm） 架橋繊維なし 良好な修復状況 繊維の周囲に 多量の析出物 修復が⾒られる 14 修復は⾒られない 28 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) PVA6-1（270µm） 28 ライフタイム工学 #11 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #12 Tohoku University 建築の性能低下 マイクロスコープ観察 PVAシリーズ ひび割れ閉塞率 [%] 100 90 PE ~100μm PE 100μm~ 80 PVA ~100μm PVA 100μm~ Tohoku University 表面部分に繊維の架橋がない大きなひび割 れ部でも、自己修復物質が多く付着している 箇所があった。 70 建築物の性能 初期性能 60 50 適切な補修・改修 ひび割れ幅が100μm以上 ⇒ PEシリーズに比べ PVAシリーズのは 治癒の状況が良好 40 30 20 維持保全 限界状態 10 0 0 10 20 PE 30 日数 [day] PVA (CH2-CH2) n (CH2-CH) OH n 時間 設計耐用年数 極性の存在によって化学的な付着が促進 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) 耐久性の高い材料 要求性能 ライフタイム工学 #13 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) Tohoku University ポーラスコンクリート ライフタイム工学 #14 Tohoku University ポーラスコンクリート セメント協会ホームページより http://www.jcassoc.or.jp/cement/1jpn/je3.html ■ポーラスコンクリート舗装の特徴 ・低騒音 ・透水性、かつ空隙つぶれしない ・強度もあり、耐久性が高い 版厚を厚く設定し、貯留構造にすれば、雨水を一時 貯留することも可能。 ■貯留できるメリット 雨水を一時貯留できれば、都市河川流域における浸 水被害の防止対策となる可能性がある。 また、路面温度の上昇を抑制する効果もあり、都市 部におけるヒートアイランド現象の対策にも役立つ可能 性がある。 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #15 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #16 Tohoku University Tohoku University CO2吸収コンクリート コンクリートによる炭素固定 cf: 黒田 泰弘, 菊地 俊文. 解体コンクリートによる二酸化炭素の固 定. コンクリート工学論文集. 2009;20(15-22). 「CO2-SUICOM」 鹿島・中国電力・電気化学工業 • セメントの一部を特殊混和材と置換 （γ型C2S（ビーライト）・CO2と反応硬化＞CaCO3） • CO2高濃度環境中でCO2を強制的に 吸収・反応させる強制炭酸化養生 【中性化】CO2との反応によりアルカリが失われる Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O 錆の発生：Fe2++2OH- →Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2O2 →４FeOOH+2H2O 不動態皮膜の消失 CO2・塩化物 http://www.kajima.co.jp/news/press/201201/30a1-j.htm など 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #17 マイクロ波加熱方式を用いた表面改質骨材の完全回収および有効利用の技術開発 崔 希燮（北見工業大学）・野口 貴文（東京大学） Tohoku University マイクロ波加熱特性 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #19 19 May, 2014｜#5 Concrete (3) ライフタイム工学 #18