一般財団法人
Department of Architecture
School of Engineering
The University of Tokyo
Building Material Laboratory

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大成学術財団 第4回 研究成果発表会

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一般財団法人 大成学術財団 第4回 研究成果発表会

はじめに• セメント製造に伴うCO2排出
第四期⽕⼭噴出物を⽤いた地産地消低炭素型
⾼性能コンクリート⽤混和材の開発

友寄

CaCO3 + 熱エネルギー → CaO + CO2

⽔+化学混和剤

セメント+混和材

粗⾻材

細⾻材• 反応性を有する混和材をセメントに置換する• シラスから⾼性能混和材を製造する技術確⽴• コンクリートの低炭素化・⾼耐久化に寄与→⽕⼭ガラス微粉末のJIS制定（2020年3⽉）

篤2022.10.14
コンクリートの構成材料• ⾼性能な混和材を製造する技術の各地の原鉱への適⽤可能性を検証©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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使⽤した原鉱©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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使⽤した原鉱• 北海道、宮崎県、⿅児島県の5ヶ所

えびの市
加久藤

• 北海道、宮崎県、⿅児島県の5ヶ所• 北海道、宮崎県、⿅児島県の5ヶ所• ⿅屋市から北⾒市=約1800km

旭川市
神居町

霧島市
国分町

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一般財団法人 大成学術財団 第4回 研究成果発表会• ⿅屋市から北⾒市=約1800km• ⿅屋市から北⾒市=約1800km

串良表⼟
北⾒市
留辺蘂町

• ⺟マグマや噴出・堆積形式の違い

北⾒市留辺蘂町
串良• 物性の安定、各地の変動が課題• ⺟マグマや噴出・堆積形式の違い• ⺟マグマや噴出・堆積形式の違い• 物性の安定、各地の変動が課題• 物性の安定、各地の変動が課題• エアテーブルによる選別・粉砕

⿅屋市
串良町

霧島市国分町©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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旭川市神居町

串良および串良表⼟• 焼成の必要ない簡易な動⼒©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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実験結果（JIS適合性試験）

VGPの製造と試験概要
6種類の原鉱に対してJIS適合性試験
集塵機

サイクロン

エアテーブル

原鉱

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一般財団法人 大成学術財団 第4回 研究成果発表会• 化学組成• 強熱減量• ⽐表⾯積粉塵(CF)
⾵化物
留辺蘂
神居町
加久藤

細粒(VG)
⽕⼭ガラス

重粒⼦(⼩)
結晶鉱物

ジェットミル
Jet mill

ローラミル(VGR)

サイクロン(cyclone)

重粒⼦(⼤)
結晶鉱物
微粉 RJF
粗粉 RJC
微粉 RF
粗粉 RC

軽粒⼦
軽⽯
留辺蘂
神居町
加久藤
串良町
霧島市

• 活性度指数試験
北海道産2種類に対してコンクリート試験• 強度• 凍結融解抵抗性• 促進中性化©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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実験結果（JIS適合性試験）©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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実験結果（JIS適合性試験）

JIS適合性（強熱減量、SiO2）• 加久藤、留辺蘂、神居町の原料を⽤いた場合にJISを満たさない⾵化の進⾏• ⾵化物CF（原鉱に含まれる微粒分）では、いずれも満たさない

SiO2とAl2O3の関係

SiO2とAl2O3+Fe2O3の関係©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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SiO2と強熱減量の関係©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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実験結果（JIS適合性試験）

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実験結果（コンクリート試験）留辺蘂RF、VGR、神居町VGRをセメントに15%置換したコンクリート試験→置換してもOPCより強度発現性がよい→低炭素化

⽐表⾯積と7⽇活性度指数の関係

⽐表⾯積と28⽇活性度指数の関係• JISの物性を満たさなくとも活性度指数を満たす（加久藤、留辺蘂、神居町）• ⾵化の傾向を⽰した粉塵は⽐表⾯積ほどには強度発現性を⽰さない

VGPを⽤いたコンクリートのC/WとFの関係©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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実験結果（コンクリート試験）

60N/mm2の調合におけるセメント削減量©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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まとめ標準ビルの躯体⼯事におけるCO2排出量を最⼤30%程度削減1)
OPC単味と同程度の凍結融解抵抗性、中性化抵抗性は既報と同程度、流動性良好• これまで検証されてきた⼊⼾⽕砕流堆積物以外の6種類の⽕⼭性堆積物を原料とした場合にも、JIS A 6209に適合するコンクリート⽤⽕⼭ガラス微粉末を製造することができた。
• ただし、SiO2および強熱減量がJISの規定を満たさなくても、活性度指数を満たすケースがあり、今後のJIS改定に対し、重要な知⾒が得られた。
• ⽐表⾯積が200000cm2/g程度までは⽐表⾯積が⼤きくなるほど活性度指数も⼤きくなる。 400000cm2/g程度になると活性度指数は⼤きくならず、⾵化の影響が考えられる。
• 北海道の⽕⼭灰を原料とした⽕⼭ガラス微粉末を⽤いたコンクリートにも良好な流動性、強度発現性、耐久性を⽰し、標準的な事務所ビルにおける躯体⼯事に伴うCO2排出量を最⼤30%ほど削減できる結果が⽰された。

60N/mm2を⽤いた新築⼯事の排出量⽐較

凍結融解試験の結果

1) 友寄篤ほか︓⽕⼭ガラス微粉末利⽤による環境負荷低減効果に関する研究、コンクリート⼯学年次論⽂集、Vol.42、2020©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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まとめ• 「セメントニ適質の⽕⼭灰ヲ混スルトキハ啻ニ其耐久ノ性ヲ附興スルニ有効ナルノミナラス費⽤ヲ省減スルノ利アルコト」,⼩樽築港⼯事報⽂（前編）、1905• 「本⼯場内⼆於テ採集セシ⽕⼭灰ヲ以テ」1908年• 「採掘後先ツ之ヲ乾燥シ粉末機ヲ以テ「セメント」ト同⼀程度ノ細末ヲ為ス」→⾠野⾦吾は⽇銀⼩樽⽀店の基礎・⽬地に余市産⽕⼭灰を採⽤（1912年竣⼯）

廣井勇
北防波堤の⼯事（⼩樽市総合博物館所蔵）

辰野金吾©BME Lab @ The Univ. of Tokyo
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