JP2000065992A - 放射性廃棄物処分場用セメント系材料 - Google Patents
放射性廃棄物処分場用セメント系材料Info
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
ント系材料の低アルカリ化。 【解決手段】 放射性廃棄物処分場の構造部材として用
いられるコンクリートにおいて、セメントと、フライア
ッシュやシリカフュームなどのシリカ質混和材とを含
み、シリカ質混和材の合計重量が、セメントの重量より
も大きくなるようにした。
Description
分場用のセメント系材料に関し、特に、この種の処分場
における他の人工バリア材料への影響を低減する技術に
関するものである。
に亙って放射性核種を閉じ込める性能を保証しなければ
ならない。この種の処分場は、止水バリアとしてベント
ナイトを使用し、構造部材としてコンクリートを用い、
地下深部の安定な岩盤中に建設される可能性が高い。
棄物処分場には、以下に説明する技術的な課題があっ
た。
は、水和反応するとアルカリ性を呈して、そのpHが1
2.5〜13になることが知られている。放射性廃棄物
処分場においては、構造部材のコンクリート中にセメン
トが含まれていて、構造部材は、高いpHになってい
る。
10000年以上の長期間であり、これほどの長期に亙
って、ベントナイトや岩盤が構造部材と接触していて、
高いアルカリ雰囲気に晒された場合、ベントナイトなど
の変質が懸念され、期待されている放射性核種の閉じ込
め性能が発揮されなくなる可能性がある。
れたものであって、構造部材としての機能低下をできる
だけ少なくしつつ、ベントナイトなどの長期的な変質を
低減させることができる放射性廃棄物処分場用セメント
系材料を提供することにある。
に、本発明は、放射性廃棄物処分場の構造部材や充填材
として用いられるセメント系材料において、セメント
と、フライアッシュやシリカフュームなどのシリカ質混
和材とを含み、前記シリカ質混和材の合計重量が、前記
セメントの重量よりも大きくなるようにした。セメント
間隙水のpHは、セメント水和物中のカルシウム/シリ
カ比に依存する。そこで、本発明では、このカルシウム
/シリカ比を下げることにより間隙水のpHが低いセメ
ント系材料を得るようにした。一般には、セメントのカ
ルシウム/シリカ比をに小さくすると、初期強度が極端
に低下し、施工性が悪くなり、放射性廃棄物処分場用の
構造部材としての機能が得られない。本発明では、この
ような不具合を克服するために、シリカフュームを添加
する。シリカフュームは、シリカ含有量が98%以上
と、極めて高く、セメントのカルシウム/シリカ比を下
げる物質としては、目的に合致した材料である。ところ
が、シリカフュームは、微粉末のために多量添加すると
施工性が低下するなどの欠点が顕在化する。そこで、本
発明では、シリカフュームの混入率を抑えて、その代り
に粒径の大きいフライアッシュを使用することにより、
施工性を改善し、強度をできる限り低減させることな
く、低pH化を達成した。つまり、本発明では、セメン
ト,シリカフューム,フライアッシュの3つの成分を組
合せ、かつ、これらの3成分の割合を、3成分の総合計
重量に対して、フライアッシュとシリカフュームとの合
計重量が、セメントの重量よりも大きくなるようにする
ことで、強度を維持しつつ、pHを下げようとするもの
である。より具体的には、セメントが早強ポルトランド
セメントの場合、このセメントと前記フライアッシュお
よびシリカフュームの重量比率を3:5:2にする。ま
た、セメントが普通ポルトランドセメントの場合、この
セメントと前記フライアッシュおよびシリカフュームの
重量比率を4:4:2にする。このような配合比率を採
用すると、コンクリートの初期のpHを10.5以下に
することが可能になる。
について、比較例とともに詳細に説明する。本発明の作
用効果を確認するために、以下の配合比率のモルタルを
作製し、間隙水の所定量ごとのpH測定,物理試験,流
動性試験,凝結試験,圧縮強度試験をそれぞれ行い、実
用性を評価した。
ント,中庸熱セメント,早強ポルトランドセメント,シ
リカフューム,フライアッシュ,高炉スラグを準備し、
以下の表1に示す配合比率の〜の8種類のモルタル
を準備し、水セメント比は、45%に設定した。
例であり、これ例外の供試体が比較例である。なお、供
試体については、練混ぜを試みたが、均一に練り混ぜ
ることができなかったので、その後の試験から除外し
た。各供試体のpHを、以下に示した試験の実行前に測
定したところ、表1に示す結果が得られた。
は、セメント(普通ポルトランドセメント,早強ポルト
ランドセメント)と、フライアッシュおよびシリカフュ
ームからなるシリカ質混和材とを含み、シリカ質混和材
の合計重量(フライアッシュ+シリカフューム)が、セ
メントの重量よりも大きくなるような配合としており、
このような配合にすると、pHが、10.4ないしは1
0.5になることが判る。
生する度に、間隙水のpH値を測定し、pH値の経時的
な変化を得た。図1に個の測定結果を示している。同図
に示した測定結果から明らかなように、本発明の実施例
である,のモルタルでは、pH値が経時的にも11
以上になることがない。
物理試験方法」に準拠して測定した。凝結は、同試験方
法に準拠し、モルタル中に針を降下させ、針の貫入量が
所定の状態になるまでの時間を測り、これを凝結時間と
して示している。 安定性は、同試験方法に準拠し、モル
タルを水中で加熱させた後に、ひび割れやそりの有無か
ら安定性を判断した。 フロー値は、同試験方法に準拠し
て測定した。 水和反応熱は、JIS R 5203「セ
メントの水和熱測定方法」に準拠して測定した。 各供試
体の物性試験の結果を以下の表2に示している。
ように、本発明の実施例である供試体,において
は、凝結に若干時間がかかるが、水和反応熱が他の供試
体よりも低く、放射性廃棄物処分場へ適用することが可
能で、現在標準的に施工されているモルタルと大差なく
施工できることを確認した。また、表2において、シリ
カフュームを70重量パーセント以上添加した供試体
においては、混練不能となり、施工することが不可能に
なることを確認した。
体の作り方」に準拠して、各モルタルを用いた試験体を
作り、JIS A 1108「コンクリートの圧縮試験
方法」に準拠して、材齢91日の圧縮強度をそれぞれ測
定した。得られた試験結果を表3に示している。本発明
の実施例である,では、若干圧縮強度が劣るもの
の、放射性廃棄物処分場用のコンクリートとしては、十
分実用性があることが確認された。
本発明にかかる放射性廃棄物処分場用セメント系材料に
よれば、間隙水のpHを低下することができるので、ベ
ントナイトや岩盤と接触している構造部材に適用する
と、ベントナイトや岩盤の変質を大きく低減させること
ができ、期待されている性能を長期に亙って発揮させる
ことが可能性になる。
隙水のpH測定結果を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 放射性廃棄物処分場の構造部材や充填材
として用いられるセメント系材料において、 セメントと、フライアッシュやシリカフュームなどのシ
リカ質混和材とを含み、前記シリカ質混和材の合計重量
が、前記セメントの重量よりも大きくなるようにしたこ
とを特徴とする放射性廃棄物処分場用セメント系材料。 - 【請求項2】 前記セメントは、早強ポルトランドセメ
ントであり、このセメントと前記フライアッシュおよび
シリカフュームの重量比率を3:5:2にすることを特
徴とする請求項1記載の放射性廃棄物処分場用セメント
系材料。 - 【請求項3】 前記セメントは、普通ポルトランドセメ
ントであり、このセメントと前記フライアッシュおよび
シリカフュームの重量比率を4:4:2にすることを特
徴とする請求項1記載の放射性廃棄物処分場用セメント
系材料。
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