速水　悠二

混和材を用いたASR抑制対策の実験的検討と膨張挙動予測モデルの構築

下村　匠

近年，アルカリ骨材反応を抑制するため，フライアッシュ等の混和材による抑制対策の活用が期待されている。混和材のASR抑制効果は多くの研究者により実証されているが，未だ合理的な混和材使用量の決定方法，混和材を用いた際の抑制効果の照査方法が確立されていない。混和材による抑制対策を実用的にするためには，添加する混和材量から得られる抑制効果を知る必要がある。
本研究では，種々の反応性骨材，混和材，セメントを組み合わせ，アルカリレベルと骨材反応性に応じた混和材の抑制効果を実験的に確認した。その結果，ASR抑制に要する混和材添加量は骨材反応性やアルカリレベルに影響されることや混和材の種類によって抑制効果に違いがあることが示された。また，混和材の抑制機構の検討のため細孔溶液分析を行い，混和材の抑制機構の一つとして，混和材がアルカリ分を吸着・消費するという抑制機構があり，その吸着・消費量は混和材の種類によって異なることが示された。しかし，混和材の抑制機構がアルカリ濃度の減少のみでは説明しきれない報告もあるため，Chatterjiの膨張圧説など他の抑制機構の是非や影響度についても検討が必要である。
このように混和材の抑制効果を実験的に確認するには長時間を要するため，実用に際しては短時間で確認できる方法が必要である。本研究では骨材反応性の化学分析とモルタルの膨張過程を予測できる数値解析モデルのハイブリッドによりこの問題が解決可能だと考え，既存のハイブリッド法であるU.F.O.モデルを改良・拡張し，混和材効果が評価可能なモデルの構築を行った。検討を進めるうちに既往のU.F.O.モデルは膨張量が過大となると実験値と乖離することが明らかとなったが，本研究では物理現象を反映したモデルを取り込みこの問題を解決した。その上で混和材の抑制効果の導入を行った。事前の予想通り，フライアッシュとシリカヒュームの抑制効果はアルカリ消費だけでは表現できないため，適当な低減係数を設定し各混和材の抑制効果を表現可能とした。種々の実験結果により修正U.F.O.モデルの検証を行ったところ，計算結果は実験結果と概ね整合した。また，このモデルは長期的な膨張挙動を予測できるので，ASRに対する性能照査の実現の可能性が示された。しかし，初期アルカリ量や材齢によっては誤差が大きくなる場合があるので，今後もモデルの改良が必要である。

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