【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0054
利用課題名 / Title
煆焼アロフェンを用いたCO2削減型セメントとカーボンニュートラルコンクリートの開発
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
無機系材料,核磁気共鳴/ Nuclear magnetic resonance,資源使用量低減技術/ Technologies for reducing resource usage
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
斎藤 豪
所属名 / Affiliation
東京大学 大学院工学研究科建築学専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
大木忍
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-102：500MHz固体高分解能NMRシステム
NM-103：800MHzナローボア固体高分解能NMRシステム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
煆焼アロフェンの化学組成や比表面積がAFm相の生成挙動に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする.
実験 / Experimental
国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)の800MHz固体高分解能NMRシステム(27Al MAS NMR)及び500MHz固体高分解能NMRシステム(29Si MAS NMR)を利用し、特性が異なる煆焼アロフェンと水酸化カルシウムを配合した場合におけるストラトリンガイトの生成量を比較した。具体的には、Al2O3/SiO2比および比表面積が異なる天然のアロフェン2種、合成アロフェン3種と水酸化カルシウムを配合し、材齢7日および28日で水和停止したサンプルを対象に、MAS回転数は20 kHz、積算回数は256回、待ち時間は1秒とし測定を実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
天然アロフェン系では、材齢7日時点で既にストラトリンガイト構造に起因するピークが観察された。具体的には、main layerの6配位Alに帰属される10.6 ppmのピークとinterlayerの4配位Alに帰属される61.8 ppmのピークが出現した。高比表面積のアロフェンの方がこれらのピーク強度が強く、ストラトリンガイトの生成速度が大きいことが示唆された。一方、合成アロフェン系では、材齢7日時点で10.6 ppmのピークが顕著に出現し、61.9 ppmのピークは微弱であった。材齢28日では、61.9 ppmのピーク強度が顕著に増加した。これは、初期にヘミカーボネートが生成し、時間経過とともにストラトリンガイトへと変化する過程を示唆している。 総合的に、アロフェンの高比表面積がAl溶出を促進しmain layer形成を加速、Si含有量がinterlayer形成を制御することでストラトリンガイト生成を促進する二段階メカニズムを提唱した。天然アロフェン系では早期から安定相が生成する一方、合成アロフェン系では中間生成物を経由する経路が明らかとなり、材料設計における比表面積と組成制御の重要性が示された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 天然アロフェン系の27Al MAS NMRスペクトル（材齢7日）
図2 天然アロフェン系の27Al MAS NMRスペクトル（材齢28日）
図3 合成アロフェン系の27Al MAS NMRスペクトル（材齢7日）
図4 合成アロフェン系の27Al MAS NMRスペクトル（材齢28日）
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件