研究者データベース

胡桃澤 清文(クルミサワ キヨフミ)
工学研究院 環境循環システム部門 資源循環工学分野
准教授

基本情報

所属

  • 工学研究院 環境循環システム部門 資源循環工学分野

職名

  • 准教授

学位

  • 博士(工学)(東京工業大学)

論文上での記載著者名

  • 胡桃澤 清文
  • 胡桃沢 清文
  • K.Kurumisawa
  • Kiyofumi Kurumisawa

ホームページURL

J-Global ID

研究キーワード

  • セメント硬化体   反射電子像   物質移動   粗大空隙   電気伝導率   水和反応率   自己相関関数   エネルギー分散型X線分析   セメントペースト   塩分浸透性   弾性係数   構成化合物量   拡散係数   溶脱   高炉スラグ   XRDリートベルト法   相平衡   拡散   界面性状   空隙   元素分布像   イオン   3次元イメージ   熱力学相平衡   動弾性係数   混和材   空間分布   空隙構造   2H NMR   リートベルト法   NMR   耐久性   微細構造   コンクリート   セメント   

研究分野

  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 建築構造、材料
  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 土木材料、施工、建設マネジメント

職歴

  • 2009年 - 2013年 北海道大学 工学(系)研究科(研究院) 准教授
  • 2005年 - 北海道大学大学院工学研究科 研究員
  • 2005年 - Researcher

学歴

  •         - 2003年   東京工業大学   総合理工学研究科
  •         - 2003年   東京工業大学

所属学協会

  • 日本コンクリート工学会   日本建築学会   資源・素材学会   

研究活動情報

論文

  • 胡桃澤 清文
    セメント・コンクリート論文集 73 1 111 - 117 一般社団法人 セメント協会 2020年 [査読有り][通常論文]
     

    北海道などの寒冷地においては冬季にコンクリートを打設する際には適切な養生を行う必要がある。しかしながら高炉セメントを使用した場合には普通ポルトランドセメントを使用する場合より長い養生を必要とする。そのため高炉セメントを積極的に使用するためには初期強度発現の改善が必要である。そこで本研究では高炉スラグ微粉末の反応性に及ぼす各種硬化促進剤の影響を明らかにすることを目的とした。その結果、亜硝酸系の硬化促進剤を用いた場合、高炉スラグ─水酸化カルシウム固化体において初期材齢から強度増進が見られ高炉スラグの反応が促進していることが明らかとなった。また、水和物として亜硝酸型のモノサルフェートが生成されていることを確認した。

  • 山田 優也, 胡桃澤 清文
    セメント・コンクリート論文集 73 1 103 - 110 一般社団法人 セメント協会 2020年 [査読有り][通常論文]
     

    セメント製造時のCO2排出量削減のため高炉セメントの利用が推進されているが、寒冷地において初期強度の低下やスケーリング劣化が懸念される。硬化促進剤や凍害抑制剤を混和することにより対策可能であるが、それらの併用によって初期強度発現が抑制されないか検討がなされていない。また、硬化促進剤及び凍害抑制剤が高炉スラグの反応に及ぼす影響は明らかでない。そこで本研究では、硬化促進剤や凍害抑制剤を混和させたセメント硬化体に対して強度試験や相組成分析を行い、高炉セメント硬化体の強度発現メカニズムを解明した。その結果、硬化促進剤によりC3S、C3A反応率が上昇し、凍害抑制剤はその反応を阻害しないことを明らかにした。

  • Kenta Sasaki, Kiyofumi Kurumisawa, Kouhei Ibayashi
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 216 337 - 346 2019年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Geopolymer concrete presents a major problem regarding its practical application, in that the geopolymer paste has very short setting time. Previous studies have shown that the addition of blast furnace slag to geopolymer paste considerably shortens the setting time. Based on these findings, in the present study, setting retarders were used to lengthen the setting time of the geopolymer paste. The objective of the present study was to identify the effect of a setting retarder on the fluidity and compressive strength of alkali-activated fly ash/blast furnace slag-based materials. It was shown that, by adding a chelator as a retarder, the setting time can be prolonged. However, the setting time was found to be dependent on the type of chelator. Similarly, the compressive strength development of the geopolymer was also found to be dependent on the type of chelator. It was clarified that the concentration of calcium and aluminum in solution during hardening changes with the addition of a chelator, and it was shown that there is a correlation between the concentrations of calcium and aluminum and the setting time. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Ali Jamshidi, Greg White, Mehdi Hosseinpour, Kiyofumi Kurumisawa, Meor Othman Hamzah
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 217 487 - 497 2019年08月 [査読有り][通常論文]
     
    The effects of the reclaimed asphalt pavement (RAP) source and content on the dynamic modulus (E*) of hot mix asphalt concrete were characterized. Two parameters were proposed: the non-dimensional dynamic modulus-temperature index (del E-T*) and non-dimensional dynamic modulus-frequency index (del E-fr*). Parameter del E-fr* indicates the increase of relative E* per unit percent RAP from different sources during frequency and temperature sweeps, while del E-T* characterizes the reduction of relative E* per 1 degrees C temperature increase. An analysis of the results showed that del E-T* of RAP mixes were 6.80% to 12% higher than those of the control samples, indicating less temperature susceptibility. Furthermore, an analysis of del E-fr* trends showed temperature independency at higher temperature ranges. In addition, the results showed that the activation energy (AE) of the mixes was 1.51 MJ/mol/K to 9.86 MJ/mol/K higher than that of the control samples (without RAP), which depends on the RAP content and source. Moreover, E* linearly increases as AE increases. In conclusion, the increase of intermolecular forces owing to the higher AE in the blended binders increased the mix stiffness, which resulted in a higher E* in mixes containing RAP. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Ali Jamshidi, Kiyofumi Kurumisawa, Gregory White, Tatsuo Nishizawa, Toshifumi Igarashi, Toyoharu Nawa, Jize Mao
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 200 713 - 755 2019年03月 [査読有り][通常論文]
     
    Researchers dealing with pavements and experts on materials have been increasingly focused on the structural strength of the pavement materials without paying sufficient attention to the environment and cultural norms. In the 21st century, the concept of pavement design and rehabilitation needs to be modified owing to new requirements such as the additional structural loads derived from the climate change, environmental challenges, social requirements, and aging population. Therefore, the concept of post-modern pavement (PMP) was proposed to address the structural, sustainability, and sociopsychological requirements. In this review of the state-of-the-art, the potential of the interlocking concrete block pavement (ICBP) was evaluated based on its laboratory and field structural performance, sustainability, and social acceptance as a PMP in Japan. Therefore, the relevant literature in English and Japanese, including journals, conference proceedings, technical reports, books, and theses, over a span of 47 years (1971-2018), were studied. It was found that the structural and functional performances of the ICBP in different facilities were satisfying. Furthermore, owing to its waste material use, less noise emission, air purifying characteristics, and heat island reduction, the environmental performance of ICBP was in harmony with sustainable practices. In addition, pavements users, both able and differently abled, rated the ICBP as a more appropriate pavement system owing to its physical appearance, serviceability, aesthetic features, lower heat island effect, rapid maintenance, and positive psychologic effects after earthquake and tsunami events. As a result, the ICBP can be recommended as a PMP for the design and development of resilient transportation infrastructure assets in Japan. (C) 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 小島 真実, 佐々木 健太, 胡桃澤 清文
    セメント・コンクリート論文集 72 1 114 - 121 一般社団法人 セメント協会 2019年 [査読無し][通常論文]
     

    高炉セメントの利用や寒冷地における凍結融解抵抗性増進を目的としたAE剤の利用によって、コンクリートの初期強度が低下する。これを補うためにポリオール系と硫酸塩系を併用した併用型硬化促進剤が開発されており、高い硬化促進効果が得られている。しかしながらその硬化促進メカニズムは詳細には明らかにされていない。本研究では、併用型硬化促進剤混和による高炉セメント硬化体の初期強度発現メカニズムの解明を試みた。その結果、ポリオール系と硫酸塩系を併用することによりアルミネート相の水和反応が促進すること、併用型硬化促進剤が水酸化カルシウムを溶解し、高炉スラグ微粉末の反応を促進させる可能性があることを明らかにした。

  • 胡桃澤 清文
    セメント・コンクリート論文集 72 1 173 - 180 一般社団法人 セメント協会 2019年 [査読無し][通常論文]
     

    サーモポロメトリーは空隙内部の水の凍結融解時に発生する熱量からセメント硬化体の空隙量を推定するものであり、著者らは少量の試料によって測定を行ってきたが本研究ではバルク試料に対してサーモポロメトリーの適用を行った。その結果、少量のサンプルでは測定できていなかったピークを検出でき、高炉スラグ混和による空隙の小径化を明らかにすることができた。また、塩化物イオンの拡散や電気伝導率に及ぼす空隙構造の影響は、サーモポロメトリーの凍結過程における-30℃までに凍結する水量と相関があることが示され、特に塩化物イオンの拡散係数とは非常に高い相関関係を示した。

  • Ali Jamshidi, Gregory White, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Toshifumi Igarashi, Meor Othman Hamzah
    JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION 189 635 - 646 2018年07月 [査読有り][通常論文]
     
    In this study, the effects of the warm-mix asphalt additive content, asphalt type, and various mixing and test temperatures on the creep stiffness and cumulative micro-strain of asphalt mixtures were analyzed. In addition, the correlation between the rheological properties of the warm mix binders and mixtures were evaluated. Furthermore, a new methodology, namely, the hypotenuse length and sustainable angle method, was proposed to analyze the structural environmental performance of the warm mix technology. The results showed that there was a close relationship between the properties of the asphalt binders and mixtures for various binder types and ageing states. Furthermore, the results indicated that this new methodology could be used by pavement and environment engineers to determine whether an asphalt mix is consistent with environmental regulations well as satisfying the structural performance requirements. (C) 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Elakneswaran Yogarajah, Toyoharu Nawa, Kiyofumi Kurumisawa
    JOURNAL OF MATERIALS IN CIVIL ENGINEERING 30 5 2018年05月 [査読有り][通常論文]
     
    In this study, the surface electrical properties of calcium silicate hydrate (C-S-H) and their influence on ionic adsorption have been investigated to be able to predict chloride binding in slag-containing cementitious materials. The experimental data showed that the electrokinetic potential of slag cement paste (SCP) is intermediate between hydrated cement paste (HCP) and C-S-H with Ca/Si of 1.0 (C-S-H:1.0) or slag calcium hydroxide paste (SCHP). Two types of C-S-H available in the hydrated SCP for ionic adsorption are considered: one is similar to the C-S-H of HCP and other is like C-S-H:1.0. The surface complexation modeling parameters for ionic adsorption on C-S-H:1.0 were estimated by fitting the experimental data to simulation results. The estimated parameters for C-S-H:1.0 together with surface complexation modeling parameters for HCP were used to predict the adsorption of chloride on SCP. The simulation results show good agreement with experimental data and follow a Freundlich isotherm. When portland cement is partially replaced by slag, it modifies the surface electrical properties of C-S-H in addition to mineralogy and pore structure and leads to change in the chloride adsorption behavior.
  • Dejeto Rodrigo V, Kurumisawa Kiyofumi
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED AND APPLIED SCIENCES 5 5 110 - 115 2018年05月 [査読有り][通常論文]
  • Ben Li, Lalita Baingam, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Liu XiaoZhou
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 164 554 - 569 2018年03月 [査読有り][通常論文]
     
    The alkali-silica reaction causes long-term degradation of microstructure of cement paste and aggregate, and as results in macroscopic expansion. In this paper, a micro-mechanical expansion model was developed coupling with the damage and thermodynamic theory. First of mortar thermal coefficients were estimating to determine the true expansion due to ASR based on EPMA and MIP results and expansion proposed in this paper were compared with analysis results of Suwito's and Multon's model. The results indicate that the increasing of temperature conducted reduced fluctuations of ASR expansion coefficient of cement paste. In addition, our proposed model accurately reproduces the true-dependency of expansion due to ASR with the lowest error. Overall, the proposed microscopic expansion model is able to apply for numerical analyse of deteriorated due to ASR concrete structure designs with in the deterioration of ASR in the future. (C) 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Ali Jamshidi, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Bijan Samali, Toshifumi Igarashi
    JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION 166 1507 - 1520 2017年11月 [査読有り][通常論文]
     
    (BFS) and fly ash (FA), on the structural performance, energy requirement and environment impacts of a concrete heavy-duty pavement (HDP) at various curing temperatures. The results of the structural performance indicate that HDP containing up to 70% BFS and HDP containing 30% FA can be comparable in controlling the HDPs designed for highways and airports. Moreover, the results of the environmental impact assessment indicate that the synergy of the by-product and warm water can reduce the energy requirement and CO2 footprint by 5.77%-56.54% and 8.16%-55.5% for the highway and airport HDPs, respectively. Although the elevated curing temperature improves the structural performance and sustainability of the concrete pavements, any delay in concrete production increases energy consumption accordingly. Moreover, a new parameter (del(TE)), which is the time gradient per unit energy consumption developed based on the Laplace transformation, is proposed to characterize the effect of the time delay in concrete production. This parameter indicates that the time required for a unit energy consumption (1 TJ) decreases by 50%, as the curing temperature increases. In conclusion, analysis of the structural design, carbon footprint, and the results of del(TE) indicate that 35 degrees C can be proposed as the optimum water curing temperature for the HDP incorporating by-products. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights
  • Ali Jamshidi, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Mao Jize, Gregory White
    JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION 164 367 - 388 2017年10月 [査読有り][通常論文]
     
    Pavements are one of the most energy-intensive infrastructure assets that depend on non-renewable natural resources. Against the background of restrictions on landfill disposal, the increased use of alternative materials such as industrial byproducts in pavement construction has gained great attention from academic and industrial sectors. However, comprehensive research covering various aspects of pavements incorporating different byproducts is lacking. The main purpose of this state-of-the-art study is to bridge this gap via the analysis of the performance of pavements incorporating two types of byproducts, blast furnace slag, and fly ash, from the perspectives of structural performance, energy saving potential, and greenhouse gas emission reduction at various phases of pavement life. Therefore, the contents of 150 published documents, including research papers, theses, and academic and industrial reports published over a span of 49 years (1968-201.7) were analyzed. The major findings indicated that incorporation of the byproducts may have positive or negative consequences in various phases of pavement life. However, the new pavements are advantageous from the viewpoint of raw material processing because of low consumption of raw materials and pertinent environmental footprints. In addition, several scenarios are proposed for ranking the alternative materials on the basis of the technical and environmental requirements for a paving project; these scenarios can be useful for the preliminary selection of alternative materials. Finally, some gaps are highlighted for future research. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Kiyofumi Kurumisawa, Kazuko Haga, Daisuke Hayashi, Hitoshi Owada
    PHYSICS AND CHEMISTRY OF THE EARTH 99 175 - 183 2017年06月 [査読有り][通常論文]
     
    It is very important to predict alterations in the concrete used for fabricating disposal containers for radioactive waste. Therefore, it is necessary to understand the alteration of cementitious materials caused by calcium leaching when they are in contact with ground water in the long term. To evaluate the long-term transport characteristics of cementitious materials, the microstructural behavior of these materials should be considered. However, many predictive models of transport characteristics focus on the pore structure, while only few such models consider both, the spatial distribution of calcium silicate hydrate (C-S-H), portlandite, and the pore spaces. This study focused on the spatial distribution of these cement phases. The auto-correlation function of each phase of cementitious materials was calculated from two-dimensional backscattered electron imaging, and the three-dimensional spatial image of the cementitious material was produced using these auto-correlation functions. An attempt was made to estimate the diffusion coefficient of chloride from the three-dimensional spatial image. The estimated diffusion coefficient of the altered sample from the three-dimensional spatial image was found to be comparable to the measured value. This demonstrated that it is possible to predict the diffusion coefficient of the altered cement paste by using the proposed model. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Ali Jamshidi, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Jize Mao, Ben Li
    JOURNAL OF TRAFFIC AND TRANSPORTATION ENGINEERING-ENGLISH EDITION 4 2 118 - 130 2017年04月 [査読有り][通常論文]
     
    In this study, the effects of the thermal properties of asphalt binders and aggregate materials were characterized in terms of the specific heat capacity (C) for energy consumption and environmental footprints of hot mix asphalt (HMA) and warm mix asphalt (WMA). Asphalt mixes produced using low-C aggregate are found to be more energy-efficient and environmental friendly, irrespective of the binder type and construction technology. Therefore, different fractions of aggregate blends were replaced with the aggregate provided from a low-C source or sustainable source. Analysis of energy consumption clearly indicated that the specific energy and environmental footprints decrease linearly as the low-C aggregate content increases. The amount of energy saving realized in the asphalt industries by the use of low-C aggregate is significant on a national scale in China. In this regard, China was chosen as a case study. Analysis of fuel requirement clearly indicated that the production of WMA using high thermal sensitivity aggregate can yield significant energy saving sufficient to fuel 44,007 to 664,880 Chinese households per year. Therefore, use of low C aggregate in asphalt mix production can be adopted as a strategy to produce WMA and HMA. (C) 2017 Periodical Offices of Chang'an University. Publishing services by Elsevier B.V.
  • Hatanaka Akira, Elakneswaran Yogarajah, Kurumisawa Kiyofumi, Nawa Toyoharu
    Journal of Advanced Concrete Technology 15 8 426 - 439 公益社団法人 日本コンクリート工学会 2017年 [査読無し][通常論文]
     

    The purpose of this study is to determine the tortuosity of cementitious materials containing blast furnace slag (BFS). Furthermore, the influence of tortuosity on multi-species transport into these materials is studied. The porosity and diffusivity of calcium silicate hydrate (C-S-H) were predicted using a three-dimensional spatial distribution model, which were then fitted to Archie's law to determine tortuosity. The tortuosity increased with the slag replacement ratio, suggesting that the diffusion path for ions becomes complicated and lengthy due to slag addition. Thermoporometry was used to determine the pore size distribution of hydrated slag-blended cement. A partial replacement of ordinary Portland cement (OPC) with BFS modified the mineralogy (especially in the types of C-S-H), resulting in changes to the pore structure. The determined tortuosity and porosity were used in a reactive transport model to predict multi-species transport. Experimentally measured and simulated chloride profiles were in good agreement for hydrated OPC and slag-blended cements exposed to sodium chloride solutions. The causes for the low penetration rate of chloride in slag-blended cementitious materials are discussed considering their pore structure and surface electrical properties. The role of tortuosity on Cl-/OH- for the evaluation of chloride induced corrosion was also discussed.

  • 杉山 卓也, 宮本 正紀, 胡桃澤 清文, 畑中 晶
    セメント・コンクリート論文集 71 1 177 - 184 一般社団法人 セメント協会 2017年 [査読無し][通常論文]
     

    既存コンクリート建造物の劣化状況を把握するために、空隙構造を正確に測定することが求められているが、その測定手法としてサーモポロメトリー法が提案されている。そこで、本研究ではフライアッシュセメント硬化体にサーモポロメトリー法を適用し、圧縮強度などの物性を予測できるかを検討した。その結果、圧縮強度と超音波速度はサーモポロメトリー法を用いて算出した総空隙量から推定できるが、電気伝導率と塩化物イオンの拡散については凍結過程において検出される-15℃付近の空隙量によって推定できることを明らかにした。'

  • Ali Jamshidi, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Toshifumi Igarashi
    RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS 64 211 - 236 2016年10月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper discusses the engineering properties of waste glass (WG), including its structural and environmental performance, as an alternative material for the construction of various types of paving systems, including asphalt, concrete, and block pavements. As a first step, an overview of the asphalt, cement, and glass manufacturing industries is provided. Then, a large volume of data is analyzed from various sources in the literature. Particular emphasis is given to laboratory studies of the structural performance and durability of WG. Additionally, the effect of WG on the field performance of the pavements is discussed. The sustainability of the pavements is also evaluated in terms of energy consumption, greenhouse gas emissions, safety, and the heat island phenomenon. In conclusion, the use of WG can improve various phases of pavement life and structure by enhancing the structural performance, durability, environmental friendliness, and aesthetic features of pavements. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Ali Jamshidi, Meor Othman Hamzah, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Bijan Samali
    MATERIALS & DESIGN 95 9 - 20 2016年04月 [査読有り][通常論文]
     
    There are many technologies to produce sustainable asphalt pavements that may affect various phases of pavement life. Therefore, it is difficult to choose the most appropriate technology that addresses all the engineering requirements, especially in the technologies produce the identical outputs. In this study, a PG64 asphalt binder (base binder) was upgraded to PG70 (target binder) through incorporation of two different sustainable approaches: (1) synthetic wax and (2) recovered binder from reclaimed asphalt pavement (RAP). The effects of the different modification methods were evaluated in terms of the engineering properties of materials and the sustainability features of mix production. The results indicated the modified binder (as outputs) have the same performance grade as the target binder, but the incorporation of RAP reduces the environmental pollutants at the stage of raw material processing, while the use of the wax decreases the pollutants during asphalt mix production. Consequently, the selection of the type of sustainable technology for production of cleaner asphalt pavement depends significantly on the stage desired to be modified in the pavement construction. A few scenarios and a new method are also proposed as a guide to selection of the appropriate sustainable approaches based on the binder and engineering properties. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa
    JOURNAL OF ADVANCED CONCRETE TECHNOLOGY 14 3 87 - 94 2016年03月 [査読有り][通常論文]
     
    The transport properties of hardened cement paste (HCP) have been investigated in many studies; the AC impedance method (ACI) is a non-destructive technique employed for this purpose and has been used in investigations of the electrical characteristic and mass transport properties of HCP. However, there are relatively fewer studies investigating chloride ingress in HCP and using the ACI. In this study, the relationship between the electrical conductivity measured by the ACI and chloride ingress was investigated. Backscattered electron image analysis and mercury intrusion porosimetry and water porosity were used to measure the pore structure of HCP, and the chloride ingress depth was measured by an electron probe microanalyzer. There was a high correlation between the porosity and conductivity and between the conductivity and diffusion coefficient of the chloride ions in HCP. This implies that the diffusion coefficient of chloride ions could be estimated by the conductivity measurements.
  • 宮本 正紀, 杉山 卓也, 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 70 1 134 - 140 一般社団法人 セメント協会 2016年 [査読無し][通常論文]
     

    放射性廃棄物処理の充填材としてセメント硬化体の利用が検討されているが、地下環境においてはセメント硬化体のカルシウムが溶脱しその吸着性能の低下に伴い拡散性が変化することが想定される。フライアッシュを用いた混合セメントの利用が考えられるが、溶脱後の吸着量に関しての検討が少ない。本研究では硝酸アンモニウム水溶液を用いた浸漬法によってカルシウム溶脱を促進させたフライアッシュセメント硬化体に対して、塩化物イオン吸着量の定量と既往の吸着量予測式を基に吸着量予測式の構築を試み、Ca/Si比の減少およびAl/Si比の増加に応じた吸着量低下を表現することができた。

  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 70 1 230 - 235 一般社団法人 セメント協会 2016年 [査読無し][通常論文]
     

    コンクリートの耐久性は、その物質透過性能に大きく依存しているため物質透過性能を適切に評価することが必要である。物質透過性を評価する手法として透水試験や透気試験、電気泳動試験などがあげられるが簡便に測定できる手法として交流インピーダンス法による電気伝導率測定があげられる。そこで本研究では、本手法がフライアッシュを混和したセメントペーストにも適用可能かを検討した。その結果、拡散性に及ぼす空隙率の影響はフライアッシュ混和量によって異なる関係を示したが、電気伝導性と塩化物イオンの拡散性には非常によい相関が見られた。したがって電気伝導性を測定することによってフライアッシュを混和したセメント硬化体の物質透過性能を評価することが可能であることを示した。

  • Ali Jamshidi, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa
    INFRASTRUCTURE ASSET MANAGEMENT 2 4 186 - 186 2015年12月 [査読有り][通常論文]
  • Kiyofumi Kurumisawa
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS 101 P1 926 - 931 2015年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Mercury intrusion porosimetry (MIP) has been widely used for the evaluation of the pore structure of hardened cement paste. However, treatment with mercury is dangerous and causes environmental damage. Therefore, we investigated the pore structure of hardened cement paste by thermoporometry (TPM) using low-temperature differential scanning calorimetry (LT-DSC) measurements as an alternative to MIP in this study. The compressive strength, ultrasonic pulse velocity, and electrical conductivity Were measured as the properties of hardened cement paste. Good correlation was demonstrated between the pore volume measured by TPM and these properties. It was shown that it is possible to evaluate the properties of hardened cement paste by TPM using LT-DSC. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Ali Jamshidi, Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Meor Othman Hamzah
    JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION 90 195 - 210 2015年03月 [査読有り][通常論文]
     
    In this study, the effects of various blast furnace slag (BFS) contents on the performance of cement pastes and pavement were investigated at two levels, the micro and the macro. At the micro level, the strength and chemical properties of cement pastes containing various percentages of BFS and subjected to different water curing periods were evaluated. At the macro level, the structural and sustainability performance of airport concrete pavements were studied. In this regard, several structural design charts were developed to determine the thickness of the concrete slab required to withstand traffic loadings for various versions of aircraft design and subgrade strengths. The sustainability of the concrete pavements was assessed in terms of fuel requirements and greenhouse gas (GHG) emissions. In addition, a simple graphical method was proposed for comparing structural and environmental performance of concrete pavements with respect to BFS content, subgrade strength, different versions of the aircraft design, fuel requirements and GHG emissions for pavement construction. Based on the results obtained using the proposed method and the structural and sustainability analyses, scenarios are suggested for choosing preliminary BFS content. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 69 1 207 - 213 一般社団法人 セメント協会 2015年 [査読無し][通常論文]
     
    コンクリート中の物質移動特性の非破壊検査手法として比抵抗測定法があげられる。しかし、細孔内溶液組成が比抵抗測定結果に及ぼす影響は明らかではない。そこで本研究では各種電解質溶液を練混ぜ水として作製した硬化セメントペーストを用いて検討を行った結果、水銀圧入法によって得られた総空隙量と塩化物イオンのみかけの拡散係数の相関は低かった。一方、ACインピーダンス法によって得られた硬化セメントペーストの電気伝導率と塩化物イオンのみかけの拡散係数は線形関係にあることが示された。このことから細孔構造及び細孔内溶液組成が異なる場合においても、電気伝導率測定によって塩化物イオンの拡散係数の推定を行うことが可能であることが示された。
  • 宮本 正紀, 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 69 1 183 - 190 一般社団法人 セメント協会 2015年 [査読無し][通常論文]
     
    セメント系材料の物性を空隙構造から予測することが求められているが、現在広く用いられている水銀圧入法は、前処理における乾燥や高圧力による内部構造の変化が指摘されている。そこで水銀圧入法の問題点を改善しているとされるサーモポロメトリーに基づく低温DSC測定から空隙構造を取得し、物性評価に用いることが可能かを検証した。低温DSC測定と水銀圧入法の結果を比較することにより水銀圧入法の乾燥と圧力による内部構造の変化の可能性を示し、低温DSC測定から取得できる総空隙量が水銀圧入法と同様の精度で物性を評価できることが明らかになった。また、取得した細孔径分布から塩化物イオン拡散に及ぼす影響が大きいしきい径が7nm以上であることを示した。
  • Kiyofumi Kurumisawa, Haruka Abe, Toyoharu Nawa
    CONCREEP 10: MECHANICS AND PHYSICS OF CREEP, SHRINKAGE, AND DURABILITY OF CONCRETE AND CONCRETE STRUCTURES 1046 - 1052 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    The durability of the concrete structure is determined by transport properties of concrete. The transport of chloride ions greatly changes by the amount of adsorption by hydrates. However, there are few studies on change of the amount of adsorption with the calcium leaching. In this study, the purpose is to investigate a change of the amount of adsorption of the chloride ion with the calcium leaching of hardened cement pastes. The amount of chloride ion adsorption increased with the increase of the replacement ratio of the blast furnace slag. We established an equation to predict the amount of chloride ion adsorption on C-S-H and Afm. It was clarified that the amount of chloride ion adsorption on C-S-H of leached hardened cement paste depends on Ca/Si and Al/Si.
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 68 1 171 - 177 一般社団法人 セメント協会 2014年 [査読無し][通常論文]
     
    既存コンクリート構造物の耐久性評価には非破壊検査が有用な手段であり、比抵抗測定(電気伝導)はそれを測定する上で有用な測定法の1つであることが報告されている。そこで本研究ではコンクリートを構成するモルタルの電気伝導性に及ぼす各種要因の影響を検討した。その結果、モルタルの電気伝導性は骨材量と水セメント比によって決定されることを明らかにした。また、セメントペースト部の電気伝導性が既知であれば、モルタルの電気伝導性を精度よく推定することが可能であることを示した。さらにNISTにおいて開発されたモデルを用いて電気伝導度を計算した結果、本研究で行った範囲のモルタルにおいては遷移帯が電気伝導性に及ぼす影響はほとんどないことが示された。
  • 阿部 悠, 石垣 邦彦, 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 68 1 226 - 232 一般社団法人 セメント協会 2014年 [査読無し][通常論文]
     
    放射性廃棄物処分施設にコンクリートを使用することが検討されており長期にわたる核種の外部環境への漏洩抑制が期待されている。その際に長期間地下水に曝露することによりセメント硬化体内部からカルシウムが溶脱し吸着量が減少すると考えられる。本研究ではCa溶脱程度に応じた高炉スラグセメント硬化体の塩化物イオン吸着量を実験的に検討し、予測式を構築することで吸着量を定量的に明らかにした。その結果、溶脱によりCa/Si比が低下し高炉スラグセメントにおいてはAl/Si比が増加することにより吸着量に影響を及ぼすことを明らかにした。
  • K. Kurumisawa, H. Owada, M. Shibata
    Mechanics and Physics of Creep, Shrinkage, and Durability of Conrete: A Tribute to Zdenek P. Bazant - Proceedings of the 9th Int. Conf. on Creep, Shrinkage, and Durability Mechanics, CONCREEP 2013 285 - 292 2013年11月15日 [査読無し][通常論文]
     
    The porosity of hardened cement paste changes when it is exposed to the actual environments, and it may be expected that the chemical structure of the C-S-H undergoes changes. The C-S-H is the main component, comprising 60% or more by volume of hardened cement paste, and this study focuses on changes in the chemical structure of C-S-H. Deterioration induced by ammonium nitrate solution was accompanied by changes in the pore structure as well as structural changes in the C-S-H in the hardened cement paste. It was ascertained that when evaluating the decreases in the elastic modulus of the hardened cement paste, both the pore structure and the structure of the C-S-H must be considered. © 2013 American Society of Civil Engineers.
  • Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Hitoshi Owada, Masahito Shibata
    CEMENT AND CONCRETE RESEARCH 52 190 - 195 2013年10月 [査読有り][通常論文]
     
    In this report, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Si-29-MAS-NMR was used for the evaluation of deteriorated hardened cement pastes. The deterioration by ammonium nitrate solution was accompanied by changes in the pore structure as well as by structural changes in the C-S-H in the hardened cement paste. The CaO/SiO2 ratio of the C-S-H decreased with the progress of deterioration, there was also polymerization of the silicate in the C-S-H. It was confirmed that the degree of polymerization of silicate of the C-S-H in hardened cement paste can be determined by XPS. It was also shown that the polymerization depends on the structure of the C-S-H. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 胡桃澤 清文, 村上 祐翔, 石垣 邦彦, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 67 1 137 - 143 一般社団法人 セメント協会 2013年 [査読無し][通常論文]
     
    硬化セメントペーストからのカルシウム溶脱に伴うC-S-Hの劣化を考慮した物質移動特性変化について基礎的な知見を得ることを目的とし、促進溶脱試料を用いセメントペーストのカルシウム溶脱に伴うC-S-HのCaO/SiO2の変化、Si鎖の化学状態及びC-S-Hの塩化物イオン吸着能力の変化について検討を行った。この結果、溶脱に伴うC-S-HのCaO/SiO2の低下と吸着能力には相関関係があることが確認できた。また、この相関関係を用い、異なるCaO/SiO2のC-S-Hの塩化物イオン吸着量を推定できる式を提案した。
  • 胡桃澤清文, 名和豊春
    コンクリート工学年次論文集(CD−ROM) 34 ROMBUNNO.1081  2012年06月 [査読有り][通常論文]
  • Kiyofumi Kurumisawa, Toyoharu Nawa, Hitoshi Owada
    CEMENT & CONCRETE COMPOSITES 34 3 408 - 418 2012年03月 [査読有り][通常論文]
     
    A three-dimensional image of hardened cement paste was reconstructed using a backscattered electron image (BE!) and used to predict the diffusion properties of hardened cement paste. After the BEI observations, an autocorrelation function (ACF) was calculated for each phase of the hardened cement paste, including the unhydrated cement, portlandite, and large pores. A three-dimensional image was reconstructed on the basis of the ACF based on random distributions. The dynamic elastic modulus and diffusion coefficient were calculated using a finite-element or finite difference method with the reconstructed three-dimensional images. The elastic modulus of the C-S-H phase was determined by micro-indentation, and the diffusivity of C-S-H was calculated using this elastic modulus based on previous reports. The resulting predicted dynamic elastic moduli and diffusion coefficients were in good agreement with the experimental results. Although, it was observed that the predicted values of the diffusivity of the blended cement pastes is different from the measured values, a new relationship between diffusivity and porosity of C-S-H in blended cement pastes was developed in this study. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 名和 豊春, 胡桃澤 清文, 福島 浩樹, 石森 正俊
    セメントコンクリート 779 38 - 43 セメント協会 2012年01月10日 [査読無し][通常論文]
  • 石垣 邦彦, 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 66 1 111 - 118 一般社団法人 セメント協会 2012年 [査読無し][通常論文]
     
    コンクリートの材料分離現象であるブリーディングは、硬化後のコンクリートの物性に影響を与えるが、その微細構造に関して定量的な解明は進んでいない。本研究ではブリーディングが発生した硬化セメントペースト(HCP)の空隙構造について、電子顕微鏡と低温DSCを用いて定量的に評価し、空隙構造の特性を電気伝導度から検討した。その結果、ブリーディングによって打設方向上部にかけて増加する空隙は毛細管空隙であり、それ以下の径の空隙形成にはほとんど影響を及ぼさないことが明らかとなった。また、HCP中の空隙量と電気伝導性にはブリーディングや水セメント比及び材齢に依らず相関が見られ、空隙の連続性は空隙量のみに依存することが示された。
  • 青山 琢人, 胡桃澤 清文, 名和 豊春, 村上 祐翔
    セメント・コンクリート論文集 66 1 311 - 318 一般社団法人 セメント協会 2012年 [査読無し][通常論文]
     
    Ca溶脱に伴うセメント硬化体の変質を考慮したセメント硬化体中のイオン移動予測モデルを構築した。予測モデルではNernst-Plank式、電気的中性条件、Debye-Huckel式に基づくイオン移動式を用いた。これより、セメント硬化体中の複数イオンの移動を経時的に追跡でき、複数イオンの濃度分布を予測することが可能である。また、セメント硬化体のCa溶脱機構はBuilの固液平衡モデルに従うとし、Ca溶脱に伴う拡散性能の変化は、セメント硬化体の3次元空間配置イメージによる拡散係数予測モデルを用い形状係数を定義することにより考慮した。構築を行ったイオン移動予測モデルの妥当性を検証するため、Ca溶脱率、また塩化物イオンの浸透量の予測値と実測値の比較を行った。
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 66 1 127 - 134 一般社団法人 セメント協会 2012年 [査読無し][通常論文]
     
    セメント硬化体の空隙構造を正確に測定することは物質移動特性を把握する上で非常に重要である。物質移動特性を把握するためにACインピーダンス法が簡便な手法として提案されており、普通ポルトランドセメントを用いた場合にはその有用性が報告されている。しかし、非常に高い塩分浸透抵抗性を有す高炉スラグを混和したセメント硬化体にもその手法が適用可能かどうかは明らかにされていない。そこで本研究では高炉スラグセメントペーストの電気伝導率により塩分浸透性と微細構造について検討を行った。電気伝導率を測定するためにACインピーダンス法を用い、空隙構造を測定するために反射電子像及び水銀圧入法を用いた。高炉スラグ混和率にかかわらず塩分浸透深さと電気伝導率には非常に高い相関がみられ、空隙量と電気伝導率の間にはArchieの法則によって表されるべき乗の関係がみられた。
  • 青山 琢人, 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 65 1 161 - 167 一般社団法人 セメント協会 2011年 [査読無し][通常論文]
     
    硬化セメントペーストからのCa2+の溶脱に伴うC-S-Hの劣化を考慮した物質移動特性変化について基礎的な知見を得ることを目的とし、促進溶解試料を用いセメントペーストのCa2+溶脱に伴うC-S-HのCa/Siの変化、マイクロ弾性係数の変化より、C-S-Hの物質移動特性の変化について検討を行った。この結果、溶脱に伴うC-S-HのCa/Siの低下とマイクロ弾性係数の低下には相関関係があり、これより、C-S-HのCa2+溶脱に伴うCa/Siと拡散係数の変化の関係を構築した。またこの関係を用い、健全な試料から、Ca2+の溶脱を考慮した促進溶解試料の拡散係数の推定を行った結果、実測値に対し精度よく推定を行うことができた。
  • RECONSTRUCTION OF THREE-DIMENSIONAL SPATIAL IMAGE OF HARDENED CEMENT PASTE
    Proceeding of the 13th ICCC Congress CDROM  2011年 [査読無し][通常論文]
  • Interfacial Chemistry of C-S-H on Waste Ion Immobilization
    Proceeding of the 13th ICCC Congress CD-ROM  2011年 [査読無し][通常論文]
  • 井出 貴之, 青山 琢人, 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 65 1 464 - 469 一般社団法人 セメント協会 2011年 [査読無し][通常論文]
     
    本研究では、粗骨材ヤング率及び粗骨材圧縮強度が超高強度コンクリートの力学的性質に与える影響について定量的な評価を行うと同時に、超高強度コンクリートの力学的性状推定手法の構築を目的として研究を行った。結果として、一軸圧縮強度結果を回帰分析することにより粗骨材ヤング率及び粗骨材圧縮強度が超高強度コンクリートの圧縮強度発現に及ぼす影響を定量的に評価した。また、3次元イメージモデルを用いた非線形ボクセル有限要素法による解析手法を用いることで、超高強度コンクリートの圧縮強度を予測する手法を提案した。
  • Y. Elakneswaran, A. Iwasa, T. Nawa, T. Sato, K. Kurumisawa
    CEMENT AND CONCRETE RESEARCH 40 12 1756 - 1765 2010年12月 [査読無し][通常論文]
     
    The main objective of this investigation is to describe the interaction between cement hydrates and electrolyte solution to understand multi-ionic transport in cementitious materials. A surface complexation model in PHREEQC including an electrostatic term is used to simulate the ionic adsorption on the calcium silicate hydrate (C-S-H) surface. The equilibrium constants for the adsorption of ions on C-S-H surfaces are obtained by fitting experimental data to the model. The adsorption of both divalent and mono-valent cations, and also anions significantly changes the surface charges of hydrated paste. Chloride is being held in a chemical binding as Friedel's salt and bound mainly by the adsorptive action of C-S-H. An integrated modelling approach employing a phase-equilibrium model, a surface complexation model, and a multicomponent diffusion model has been developed in PHREEQC to simulate the multi-ionic transport through hydrated cement paste. It was found that the physical adsorption of ions on C-S-H, the size of pores, and the surface site density of C-S-H govern the rate of penetration of ionic species. Finally, the proposed model has been validated against chloride profiles measured in this study as well as with data available in the literature for hydrated cement paste. Crown Copyright (C) 2010 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 硬化セメントペーストの圧縮強度評価に対する非線形ボクセル有限要素解法とその適用可能性
    永井 学志, 池田 翔太, 胡桃澤 清文
    1 - 11 2010年08月09日 [査読無し][通常論文]
  • 永井 学志, 池田 翔太, 胡桃澤 清文
    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 15 2 861 - 864 日本計算工学会 2010年05月 [査読無し][通常論文]
  • 永井 学志, 池田 翔太, 胡桃澤 清文
    日本計算工学会論文集 2010 2010 20100012 - 20100012 日本計算工学会 2010年 [査読無し][通常論文]
     
    To predict the macroscopic compressive strengths of hardened cement paste, a digital-image-based finite element procedure for damage evolution due to local tension is developed and its applicability from practical viewpoint is studied through numerical experiments. In the procedure, microscopic three-dimensional geometries of hardened cement paste are assumed to be periodic and each phase is randomly generated by using auto-correlation function evaluated from a two-dimensional SEM image of specimen. Nonlocal isotropic damage model is employed to represented crack evolutions in the geometries. Predicted macroscopic uni-axial compressive strengths are qualitatively consistent with experimental results in terms of water-cement ratio and material age.
  • SUSTAINABLE DEVELOPMENT IN CONSTRUCTION
    Toyoharu Nawa, Kiyofumi Kurumisawa
    ADVANCES IN CONCRETE STRUCTURAL DURABILITY: PROCEEDINGS OF THE 2ND INTERNATIONAL CONFERENCE ON DURABILITY OF CONCRETE STRUCTURES ICDCS2010 211 - 217 2010年 [査読有り][通常論文]
     
    Sustainable development is a major driver for future innovations and prospects for development of new construction materials with lower environmental impact. The use of industrial by-products in construction is very favourable to the sustainable development of our modem society. This article presents the situation of the sustainable recycling system of construction in Japan; In 2007 Japanese cement industry produced about 50 million tons of cement, and also used about 27 million tons of waste and by-products as alternative raw materials and fuel. Thus at present the construction industry can become the core of artificial ecosystem. Further eco-cement, which is made from municipal waste incineration ash and sewage sludge have been developed in Japan.
  • 青山 琢人, 胡桃澤 清文, 名和 豊春, 大和田 仁
    セメント・コンクリート論文集 64 1 66 - 73 一般社団法人 セメント協会 2010年 [査読無し][通常論文]
     
    セメントペーストの反射電子像の画像解析から未水和セメント、水酸化カルシウム、粗大空隙の各相の自己相関関数を求め、セメントペーストの3次元イメージモデルの構築を行い、その3次元イメージモデルから塩化物イオンの拡散係数の推定を試みた。その結果、混和材を混入していないセメントペーストでは実測値に対し2分の1程度での推定を行うことができた。また、健全な試料の3次元イメージモデルからCa2+の溶脱を考慮し人工劣化試料の塩化物イオンの拡散係数の推定を行った結果、人工劣化試料の実測値に対し同一オーダーでの推定を行うことができた。
  • 福島 浩樹, 石森 正俊, 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    セメント・コンクリート論文集 64 1 74 - 81 一般社団法人 セメント協会 2010年 [査読無し][通常論文]
     
    セメント硬化体の乾湿繰り返し時の収縮・膨張要因を明らかにし、その要因に基づいた収縮低減剤の収縮低減効果を解明するため、乾湿繰り返し試験を行った。乾湿繰り返し前後の細孔径分布から、SRA無添加供試体は20℃RH40%ではC-S-H一次粒子の凝集・分散が乾湿繰り返し時の収縮・膨張の要因であり、40℃RH40%では半径6.0nm以下のC-S-Hゲル空隙が重合により収縮後非回復になることで顕著に構造が粗大化し、新たな粗大空隙を形成するC-S-H粒子群の凝集・分散が収縮・膨張要因であることが示唆された。一方、収縮低減剤を添加することで、C-S-Hゲル空隙が保持され収縮を低減していることが確認された。
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    日本建築学会構造系論文集 74 642 1405 - 1411 日本建築学会 2009年08月 [査読無し][通常論文]
     
    For achievement of long-term durability of concrete structures, it is important to get knowledge about properties of concrete. Nowadays, properties of concrete are determined by experimental or predicting from empirical equation. However, it is difficult to predict concrete properties at long-term, because it is impossible to do experiment. Therefore, it is necessary to make a model by considering its microstructure. Microstructure is a key for predicting the properties of concrete. Some properties are determined by microstructure such as C-S-H, calcium hydroxide, pores, unhydrated cement particles, interfacial transition zone and these interactions. In this study, we investigated dynamic elastic modulus of hardened cement pastes in view point from microstructure. Backscattered electron image was used for acquiring the microstructure image and autocorrelation function (ACF) of each phase was calculated by these images. The ACF was applied for reconstructing three dimensional structures from two dimensional images. Finally, three dimensional structures were used for calculating dynamic elastic modulus of specimen. It was cleared that the prediction result of dynamic elastic modulus used micro indentation result was good agreement with experimental result in high W/C.
  • Y. Elakneswaran, T. Nawa, K. Kurumisawa
    CEMENT AND CONCRETE RESEARCH 39 4 340 - 344 2009年04月 [査読無し][通常論文]
     
    in this study, surface charge mechanism of cement hydrates and its relations to adsorption of chloride ions are investigated. Hydrated cement paste (HCP) shows net positive surface charge by dissociation and adsorption. In HCP, chlorides bind as Friedel's salt (chemical binding) as well as adsorb on the surface of hydrates (physical binding). A surface complexation model is used to predict the adsorption of chlorides on calcium silicate hydrates (C-S-H). A good agreement between experimental and predicted chloride adsorption isotherm clearly demonstrate that the chlorides adsorb on the surface of C-S-H and bringing additional negative surface charge (SiOHCl(-)). However, chloride ions neutralize the positively charged surfaces of portlandite and Friedel's salt by physical adsorption. From the results, it can be concluded that C-S-H is the dominant phase in terms of chloride adsorption in HCP. Crown Copyright (C) 2009 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    日本建築学会構造系論文集 74 642 1405 - 1411 日本建築学会 2009年 [査読無し][通常論文]
     
    For achievement of long-term durability of concrete structures, it is important to get knowledge about properties of concrete. Nowadays, properties of concrete are determined by experimental or predicting from empirical equation. However, it is difficult to predict concrete properties at long-term, because it is impossible to do experiment. Therefore, it is necessary to make a model by considering its microstructure. Microstructure is a key for predicting the properties of concrete. Some properties are determined by microstructure such as C-S-H, calcium hydroxide, pores, unhydrated cement particles, interfacial transition zone and these interactions. In this study, we investigated dynamic elastic modulus of hardened cement pastes in view point from microstructure. Backscattered electron image was used for acquiring the microstructure image and autocorrelation function (ACF) of each phase was calculated by these images. The ACF was applied for reconstructing three dimensional structures from two dimensional images. Finally, three dimensional structures were used for calculating dynamic elastic modulus of specimen. It was cleared that the prediction result of dynamic elastic modulus used micro indentation result was good agreement with experimental result in high W/C.
  • Y. Elakneswaran, T. Nawa, K. Kurumisawa
    MATERIALS AND STRUCTURES 42 1 83 - 93 2009年01月 [査読無し][通常論文]
     
    The amount of free chloride content in concrete is one of major factors in initiating the corrosion process. The material and environmental factors play a key role in diffusing the chloride ion through the cover concrete to reinforcement. Thus, the electrochemical study is indispensable to understand the mechanism of chloride ingress into concrete. Determination of surface charge and its influence on diffusion of chloride ion into cement matrix of concrete are researched for Ordinary Portland Cement (OPC) paste and cement paste containing Ground Granulated Blastfurnace Slag (GGBS). Different kinds of experiments such as measurement of membrane potential, determination of porosity and pore size distribution, determination of pore solution concentration, and steady state diffusion coefficient of chloride and sodium ions are employed to understand the mechanism of chloride ingress. The obtained results show that the positive surface charge on the pore walls of hardened paste regardless of GGBS's presents. The surface charge of hardened paste mainly depends on pore solution concentration and cement composition. The physiochemical characteristics of the pores are affecting on transporting ions through it. Hardened paste has greater resistance to diffusing sodium ions than chloride ions. Moreover, there is a strong interaction between transport of chloride ion and surface charge in matured hardened paste.
  • Y. Elakneswaran, T. Nawa, K. Kurumisawa
    CEMENT & CONCRETE COMPOSITES 31 1 72 - 76 2009年01月 [査読無し][通常論文]
     
    Electrokinetic studies of interfaces between solid phase and aqueous solution have most often been undertaken to elucidate the mechanism of adsorption and transport of different species into cementitious materials. The zeta potential is used to understand the electrokinetic properties of interfaces. In the present paper, zeta potential studies of cements and paste, with and without addition of slag, in different electrolyte solutions are carried out to understand the effect of the adsorption of charged species. The amounts of adsorbed ions are also measured to verify the results obtained by zeta potential measurement. This study shows that the cements and paste particles are negatively charged in water, sodium chloride solution, and at low concentration of calcium. At high concentration of calcium a charge inversion is observed. Thus, both calcium and chloride are potential determining ions, whereas sodium behaves as an indifferent ion. Moreover, slag particles strongly influence the surface chemistry not just of the slag but of the whole paste. Crown Copyright (c) 2008 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • イメージベースモデリングによるセメントペーストの弾性係数推定に関する基礎的検討
    日本コンクリート工学年次論文集 31 1 499 - 504 2009年 [査読無し][通常論文]
  • 石灰石砕砂を用いたモルタルの強度発現と乾燥収縮に関する研究
    日本コンクリート工学年次論文集 31 1 109 - 114 2009年 [査読無し][通常論文]
  • 乾燥収縮低減剤を用いたモルタルの強度低下メカニズムの一考察
    日本コンクリート工学年次論文集 31 1 589 - 594 2009年 [査読無し][通常論文]
  • 川上 博行, 名和 豊春, 胡桃澤 清文, 湊 大輔
    セメント・コンクリート論文集 63 1 35 - 42 一般社団法人 セメント協会 2009年 [査読無し][通常論文]
     
    ビーライトの水和反応に影響を及ぼす要因を明らかにするために、XRDリートベルト法を用いてセメントの水和率を定量した。まずエーライト量の異なるセメントのビーライト水和反応を定量した結果、ビーライトの水和反応はエーライト量が多いほど長期で抑制されることが確認できた。続いて養生温度を変えてα-C2S、β-C2Sの水和率を定量した結果、α-C2Sの水和反応からは明確な温度依存性が確認できず、β-C2Sの水和反応は温度依存性が高いことが確認できた。また高水比セメントスラリー中のシリケート相の水和率を定量した結果、エーライトの水和反応は誘導期が消滅し水和率が80%程度で頭打ちになったが、β-C2Sの水和反応には大きな変化が見られなかった。
  • 胡桃澤 清文
    セメントコンクリート 741 56 - 59 セメント協会 2008年11月10日 [査読無し][通常論文]
  • ELAKNESWARAN Yogarajah, NAWA Toyoharu, KURUMISAWA Kiyofumi, HAYASHI Ami
    セメント・コンクリート論文集 61 108 - 114 2008年02月20日 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春, 奈良 禎太
    コンクリート工学年次論文集 30 1 591 - 596 日本コンクリート工学協会 2008年 [査読無し][通常論文]
  • Micro elastic modulus of blended cement pastes
    Proceedings of the 8th international conference on creep, shrinkage and durability mechanics of concrete structures 103 - 108 2008年 [査読無し][通常論文]
  • XRDリートベルト法によるカルシウムシリケート相の水和解析
    セメント・コンクリート論文集 62 39 - 46 2008年 [査読無し][通常論文]
  • エコセメント硬化体の強度発現に関する一考察
    セメント・コンクリート論文集 62 47 - 53 2008年 [査読無し][通常論文]
  • セメント硬化体の微細構造と弾性挙動
    日本コンクリート工学年次論文集 30 1 591 - 596 2008年 [査読無し][通常論文]
  • 空隙構造の異なるセメント硬化体の微細構造と動弾性係数
    セメント・コンクリート論文集 62 122 - 127 2008年 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春, 奈良 禎太
    コンクリート工学年次論文集 30 1 591 - 596 日本コンクリート工学協会 2008年 [査読無し][通常論文]
     
    セメント硬化体の弾性挙動を予測することは超長期のコンクリート構造物の劣化予測を行う上で非常に重要である。しかしながら,その挙動の解析は現在までメゾからマクロの範囲において精力的に行われてきたため,ミクロで生じる物性の変化に対応するものではなかった。そこで本研究では弾性挙動の解析をミクロレベルから行うことを目的とした。そのための手法として反射電子像による硬化体中の各相の同定,インデンテーション法による各相の弾性係数の測定を行い,その結果をマクロな物性であるセメント硬化体の弾性係数と関連付けた。その結果,弾性係数は水和生成物量に大きく依存していることを明らかにした。
  • 胡桃澤 清文, 蛭川 泰卓, 名和 豊春
    コンクリート工学年次論文集 29 1 63 - 68 公益社団法人日本コンクリート工学会 2007年07月30日 [査読無し][通常論文]
     
    エコセメント(EC)に混和材(フライアッシュFA,高炉スラグ微粉末BFS)を混和した際の長期強度発現性に及ぼす微細構造の影響を明らかにするために,圧縮強度と微細構造を測定する方法として水銀圧入法,反射電子像による画像解析の適用を行った。その結果,FAとBFSを混和した試験体は長期材齢においても強度発現が見られ,材齢1年においてはECの強度よりも高い結果が得られた。また,水銀圧入の結果からも混和材を入れた試験体において総細孔量が減少し,緻密な微細構造が形成されECとは異なる構造形成がなされ,FA及びBFSの混和によりECの長期強度発現の伸びは改善されることが示された。
  • ELAKNESWARAN Yogarajah, NAWA Toyoharu, KURUMISAWA Kiyofumi, FUSHIMI Koji
    セメント・コンクリート論文集 60 111 - 117 2007年02月20日 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 蛭川 泰卓, 名和 豊春
    コンクリート工学年次論文集 29 1 63 - 68 日本コンクリート工学協会 2007年 [査読無し][通常論文]
     
    エコセメント(EC)に混和材(フライアッシュFA,高炉スラグ微粉末BFS)を混和した際の長期強度発現性に及ぼす微細構造の影響を明らかにするために,圧縮強度と微細構造を測定する方法として水銀圧入法,反射電子像による画像解析の適用を行った。その結果,FAとBFSを混和した試験体は長期材齢においても強度発現が見られ,材齢1年においてはECの強度よりも高い結果が得られた。また,水銀圧入の結果からも混和材を入れた試験体において総細孔量が減少し,緻密な微細構造が形成されECとは異なる構造形成がなされ,FA及びBFSの混和によりECの長期強度発現の伸びは改善されることが示された。
  • Influence of membrane potential on the diffusion of chloride ion in the paste
    12th international congress on the chemistry of cement CDROM  2007年 [査読無し][通常論文]
  • Effects of surface improvement agent composed of Lithium silicate on permeability and durability of hardened concrete
    12th international congress on the chemistry of cement CDROM  2007年 [査読無し][通常論文]
  • 濱 幸雄, 胡桃澤 清文, 谷口 円
    コンクリート工学年次論文集 29 1 819 - 824 日本コンクリート工学協会 2007年 [査読無し][通常論文]
  • エコセメントペーストの微細構造形成に及ぼす各種混和材料の影響
    コンクリート工学年次論文報告集 CDROM  2007年 [査読無し][通常論文]
  • Influence of electrolytes on surface charge density of pastes
    Cement Science and Concrete Technology 61 108 - 114 2007年 [査読無し][通常論文]
  • Strength development and its microstructure of ECO-cement paste
    12th internatinal congress on the chemistry of cement CDROM  2007年 [査読無し][通常論文]
  • エコセメントペーストの微細構造と長期強度発現
    セメント・コンクリート論文集 印刷中  2007年 [査読無し][通常論文]
  • XRD‐リートベルト法によるエコセメントペーストの水和性状解析
    セメント・コンクリート論文集 印刷中  2007年 [査読無し][通常論文]
  • 濱 幸雄, 胡桃澤 清文, 谷口 円, 桂 修
    コンクリート工学年次論文集 29 1 819 - 824 日本コンクリート工学会 2007年 [査読無し][通常論文]
     
    本研究では,高分子温湿度センサーを埋め込んだコンクリートを札幌,旭川,室蘭の3都市に2年間暴露してコンクリート内部の温湿度の経時変化を測定した。その結果から,コンクリート温度推定式の提案とその検証を行うとともに,冬期間の凍結融解作用時のコンクリート内部の相対湿度と凍結最低温度の関係,コンクリート温度と相対湿度を考慮した暴露地および部材による等価積算温度の違いについて検討した。
  • Pipat Termkhajornkit, Toyoharu Nawa, Kiyofumi Kurumisawa
    CEMENT & CONCRETE COMPOSITES 28 9 781 - 789 2006年10月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper explains the effect of water curing condition on compressive strengths of fly ash-cement paste by quantitative data of hydration degree. Hydration of fly ash-cement paste was estimated by Rietveld analysis and selective dissolution. The result shows that the hydration degree of belite is affected by water curing conditions, more so than that of fly ash and alite. Fly ash still continues to hydrate even without an extra, external supply of water. The strong dependence of fly ash-cement concrete on curing conditions does not come from the hydration degree of fly ash, but rather comes from the hydration degree of cement, especially belite. When the water to binder ratio is low enough, the hydration of cement plus small hydration of fly ash are considered to be enough for adequate compressive strength at the beginning. Then, compressive strength of fly ash-cement paste becomes less sensitive to the water curing period. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 山城 洋一, 齋藤 敏樹, 名和 豊春, 胡桃沢 清文
    学術講演梗概集. A-1, 材料施工 2006 2006 271 - 272 日本建築学会 2006年07月31日 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    コンクリート工学年次論文集 28 1 1871 - 1876 公益社団法人日本コンクリート工学会 2006年07月30日 [査読無し][通常論文]
     
    電磁波レーダは,その特性からコンクリート中に含まれる塩化ナトリウム量の測定にも利用可能であることが報告されている。筆者らは,既報において電磁波レーダにより硬化セメントペースト及びモルタルでその検討を行ったが,本報ではコンクリートにその手法を適用した。その結果,既報と同様に電磁波レーダによって得られた波形を周波数解析することによりコンクリート中の塩化ナトリウム量の違いを明らかにすることができた。また,1%の塩化ナトリウムが表層部の1cmの厚さに含まれている場合においても周波数解析を受信波形に行うことによってその違いを明らかにすることができた。
  • 名和 豊春, 胡桃沢 清文
    コンクリート工学 = Concrete journal 44 5 31 - 34 日本コンクリート工学協会 2006年05月01日 [査読無し][通常論文]
  • KURUMISAWA Kiyofumi, TANAKA Kyoji
    Cem Concr Res 36 2 330 - 336 2006年02月 [査読無し][通常論文]
  • K Kurumisawa, K Tanaka
    CEMENT AND CONCRETE RESEARCH 36 2 330 - 336 2006年02月 [査読無し][通常論文]
     
    It is widely known that the pore structure of concrete strongly influences its physical properties. Therefore, we developed a technique for the visualization of the pore structure because of clearing it correctly. However, this visualization is limited to two-dimensional imaging for sections of the specimen. As a result, in this study, we developed a technique for reconstructing the acquired 2D images of the pore structure into 3D form by stacking them. By using this image, the relationship between water permeability and pore connectivity was clarified, and it was shown clearly that the pore connectivity strongly affects the water permeability. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    コンクリート工学年次論文集 28 1 1871 - 1876 日本コンクリート工学協会 2006年 [査読無し][通常論文]
     
    電磁波レーダは,その特性からコンクリート中に含まれる塩化ナトリウム量の測定にも利用可能であることが報告されている。筆者らは,既報において電磁波レーダにより硬化セメントペースト及びモルタルでその検討を行ったが,本報ではコンクリートにその手法を適用した。その結果,既報と同様に電磁波レーダによって得られた波形を周波数解析することによりコンクリート中の塩化ナトリウム量の違いを明らかにすることができた。また,1%の塩化ナトリウムが表層部の1cmの厚さに含まれている場合においても周波数解析を受信波形に行うことによってその違いを明らかにすることができた。
  • エコセメントを使用したセメントペーストの微細構造と強度発現
    セメント・コンクリート論文集 60 142 - 148 2006年 [査読無し][通常論文]
  • XRDリートベルト法によるエコセメントの水和解析
    セメント・コンクリート論文集 60 134 - 141 2006年 [査読無し][通常論文]
  • Surface charge of hydrated cement paste determined by membrane potential
    セメント・コンクリート論文集 60 111 - 117 2006年 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, トウーンカチョーンキット ピパット, 名和 豊春
    日本建築学会構造系論文集 71 603 1 - 7 日本建築学会 2006年 [査読無し][通常論文]
     
    Recently, the amount of the exhaust of fly ash increases by increasing thermal power plant. Using it as a concrete mixture material is an effective method for decreasing waste. However, the influence on the hydration of the cement and reaction rate of fly ash is not examined in detail. Then, the cement paste that mixed fly ash examined it by Backscattered Electron image and element image measured by Energy Dispersive X-ray analysis in this research. As a result, reaction rate of fly ash and distribution of fly ash and cement in the fly ash-cement pastes were clarified. And the amount of composition in fly ash cement paste was cleared.
  • 胡桃澤 清文, トウーンカチョーンキット ピパット, 名和 豊春
    日本建築学会構造系論文集 71 603 9 - 15 日本建築学会 2006年 [査読無し][通常論文]
     
    The elastic properties of concrete depend on the characteristic of cement matrix and coarse aggregates. The elastic characteristic of cement matrix depends on the cement paste when the properties of the fine aggregate are constant. That is, clarifying the characteristic of the cement matrix clarifies the elastic properties of concrete. Therefore, the technique for predicting the elastic modulus of the cement paste from the viewpoint of microstructure was examined in this research. It classified into four phases (pore, C-S-H, calcium hydroxide, and unhydrated cement) in the backscattered electron image, and examined it by the finite element method in two dimension. The result indicates the elastic modulus of hardened cement paste strongly depends on the porosity of large pores. Moreover, it is cleared that the elastic modulus hardly changes by differences of the number of pixels and the magnification of images in this study.
  • 電磁波レーダーによるコンクリート中の塩分量推定の検討
    コンクリート工学年次論文集 28 1 1871 - 1876 2006年 [査読無し][通常論文]
  • Effect of GGBS on Membrane Potential of Pastes
    Y. Elakneswaran, T. Nawa, K. Kurumisawa, K. Fushimi
    RILEM Proceedings PRO 46, Concrete Durability and Service Life Planning (ConcreateLife’06) 405 - 414 2006年 [査読有り][通常論文]
  • TERMKHAJORNKIT Pipat, NAWA Toyoharu, KURUMISAWA Kiyofumi
    コンクリート工学年次論文集 27 1 169 - 174 2005年06月25日 [査読有り][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    日本建築学会構造系論文集 70 595 9 - 15 日本建築学会 2005年 [査読無し][通常論文]
     
    The durability of concrete is greatly influenced by the physical properties of the hardened cement paste. The physical properties of hardened cement paste are dependent on the degree of hydration and porosity of hardened cement paste. Therefore, it is important to measure the degree of hydration and porosity of hardened cement paste correctly. Measuring them, some methods are proposed, XRD, point counting or TG/DTA as example. Then, in this research, with Backscatter electron image (BEI) and Energy dispersive X-ray analysis (EDX), the degree of hydration and porosity of hardened cement paste are measured, and clarifying the distribution of the composition. By using BEI and EDX together, as a result of applying the method, the degree of hydration and porosity of hardened cement paste were clarified and the distribution of a compound was clarified further.
  • 電磁波レーダーを利用したセメント硬化体中の塩分量推定の検討
    コンクリート工学年次論文集 27 1 1771 - 1776 2005年 [査読有り][通常論文]
  • 反射電子像とエネルギー分散型X線分析により測定された元素分布像による各種セメントの構成化合物量の測定
    セメント・コンクリート論文集 59 38 - 44 2005年 [査読有り][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 名和 豊春
    コンクリート工学年次論文集 27 1 1771 - 1776 日本コンクリート工学協会 2005年 [査読無し][通常論文]
     
    コンクリート構造物の耐久性を評価する上で,コンクリートの劣化の程度を測定することは重要である。特に鉄筋の腐食を考慮したとき,その劣化を促進する塩化ナトリウム含有量を正確に測定することが求められる。そこで本研究では,塩化ナトリウム含有量を非破壊で測定することができる方法の1つとして電磁波レーダーに着目して検討を行った。その結果,電磁波レーダーの受信波形を周波数解析することにより塩化ナトリウム含有量の推定は可能であることを示した。また,FDTD法(Finite-difference time-domain)を用いて,いくつかの条件下での電磁波の伝播特性について検討を行い,その特性を明らかにした。
  • Termkhajornkit Pipat, 名和 豊春, 胡桃澤 清文
    コンクリート工学年次論文集 27 1 169 - 174 日本コンクリート工学協会 2005年 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 田中 享二
    日本建築学会構造系論文集 69 584 23 - 28 日本建築学会 2004年 [査読無し][通常論文]
     
    It is well known that most of property of concrete is influenced by its pore structure. ln particularly permeability of concrete is dependent on its pore structure. Therefore, it is beneficial to know durability of concrete that pore structure is measured exactly. We already developed the technique to make clear the pore structure in hardened cement paste by gallium intrusion and the following EPMA observation. In this research, using a image acauired by EPMA estimates diffusion coefficient with random walk which is many particles are walking in pore structure with random. The permeability of NaCl solution is measured by method of diffusion cell. Relationship between permeability of NaCI solution and pore structure by measuring gallium intruded method is discussed. As a result, pore connectivity and permeability is closely relationship.
  • 胡桃澤 清文, 田中 享二
    日本建築学会構造系論文集 67 556 9 - 14 日本建築学会 2002年 [査読無し][通常論文]
     
    It is widely known that the property of concrete is influenced by its pore structure, particularly permeability of concrete is directly dependent on it. We have already developed the technique to make clear the pore structure in hardened cement paste by applying gallium intrusion technique and the following EPMA observation. However, this method has only limited to 2 dimensional analysis. We improve the technique to 3 dimensional analysis of pores by stacking up 75 sheets of 2-D pore image pictures. In this paper, 3-D pore image is made up and pore distribution, shape and continuity of various hardened cement paste were discussed.
  • TANAKA K, KURUMISAWA K
    Cement and Concrete Research 32 9 1435 - 1441 2002年 [査読有り][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 田中 享二
    コンクリート工学年次論文集 23 2 781 - 786 公益社団法人日本コンクリート工学会 2001年06月08日 [査読無し][通常論文]
     
    セメントペーストの空隙構造は打ち込み方向から表層部、中層部、下層部によって大きく違うことが予想される。一般的に表層部の構造は粗いといわれているがどのような構造の差であるかをガリウム圧入法で測定、EPMA測定により画像化しさらに定量的評価を行った。その結果、表層部では大きくその構造は他の部位とは異なり粗い構造であることが明らかになった。またその表層部の構造を材齢7日と28日を比較したとき、材齢28日経過した後でもそれほど改善されないことが画像から明らかとなった。
  • 胡桃澤 清文, 田中 享二
    コンクリート工学年次論文報告集 23 2 781 - 786 2001年06月08日 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 田中 享二
    コンクリート工学年次論文報告集 23 2 781 - 786 日本コンクリート工学協会 2001年06月08日 [査読無し][通常論文]
     
    セメントペーストの空隙構造は打ち込み方向から表層部、中層部、下層部によって大きく違うことが予想される。一般的に表層部の構造は粗いといわれているがどのような構造の差であるかをガリウム圧入法で測定、EPMA測定により画像化しさらに定量的評価を行った。その結果、表層部では大きくその構造は他の部位とは異なり粗い構造であることが明らかになった。またその表層部の構造を材齢7日と28日を比較したとき、材齢28日経過した後でもそれほど改善されないことが画像から明らかとなった。
  • 胡挑澤 清文, 田中 亨二
    セメント・コンクリート論文集 54 654 - 659 2001年02月10日 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 田中 享二
    日本建築学会構造系論文集 66 544 1 - 6 日本建築学会 2001年 [査読無し][通常論文]
     
    To understand the property of concrete, the knowledge about pore structure of hardened cement is important, particularly in early age of a few weeks, because the pore structure change by active hydration. In the paper, the change of pore structure in early age was investigated by observation of pores through gallium intrusion method developed by the authors and EPMA analysis. As the technique is limited to 2-dimensional analysis, the simulation of hydration developed by Bentz was furthermore carried outto obtain 3-dimensional information about pore structure. It was quantitatively made clear that the value of pore and the number of continuous pores rapidly decreased in early age.
  • 硬化途中におけるセメントペーストの空隙構造の変化
    日本建築学会構造系論文集 1 - 6 2001年 [査読無し][通常論文]
  • 胡桃澤 清文, 田中 享二
    コンクリート工学年次論文集 22 2 691 - 696 公益社団法人日本コンクリート工学会 2000年06月01日 [査読無し][通常論文]
     
    コンクリートの物性を理解する上で,現在はセメント硬化体の細孔構造を測定する方法として水銀圧入法が広く利用されている。しかしこの測定法は細孔量および細孔径ごとの分布を測定することが出来るが,細孔の形態及びその位置を得ることができない。本研究では水銀圧入法では得ることが出来ないこれらの情報を知る測定法を開発し,セメント硬化体の細孔構造を可視化することを試みた。さらにその測定法を用いて各種条件下におけるセメント硬化体の細孔構造の変化を画像として明らかにすることを行った。
  • 胡桃澤 清文, 田中 亨二
    コンクリート工学年次論文報告集 22 2 691 - 696 日本コンクリート工学協会 2000年06月01日 [査読無し][通常論文]
     
    コンクリートの物性を理解する上で,現在はセメント硬化体の細孔構造を測定する方法として水銀圧入法が広く利用されている。しかしこの測定法は細孔量および細孔径ごとの分布を測定することが出来るが,細孔の形態及びその位置を得ることができない。本研究では水銀圧入法では得ることが出来ないこれらの情報を知る測定法を開発し,セメント硬化体の細孔構造を可視化することを試みた。さらにその測定法を用いて各種条件下におけるセメント硬化体の細孔構造の変化を画像として明らかにすることを行った。
  • 田中 享二, 胡桃澤 清文
    日本建築学会構造系論文集 65 532 21 - 26 日本建築学会 2000年 [査読無し][通常論文]
     
    A mercury intrusion technique has been widely used to measure micro pores in porous materials. However, the information of shapes and locations of pores are not able to get through the measurement. A new technique for directly observing pores, in which gallium of liquid state is pressed into pores at higher temperature of its transformation temperature of 29.8℃ and then solidified by cooling down, was developed to measure them. The technique was applied to cement paste. The picture image of distribution of solidified gallium was observed through an electron probe micro analyzer (EPMA), and the shapes and locations of pores in cement paste were discussed.
  • ガリウムを用いた空隙観察手法の開発と他方法との比較
    セメント・コンクリート論文集 54 654 - 659 2000年 [査読無し][通常論文]
  • セメント硬化体の空隙構造の画像化
    コンクリート工学年次論文集 22 2 691 - 696 2000年 [査読無し][通常論文]
  • セメント硬化体の空隙観察手法の開発
    日本建築学会構造系論文集 21 - 26 2000年 [査読無し][通常論文]
  • 阿部 晋也, 田中 享二, 胡桃澤 清文
    セメント・コンクリート論文集 53 0 928 - 933 1999年12月25日 [査読無し][通常論文]

講演・口頭発表等

その他活動・業績

受賞

  • 2011年 第39回セメント協会論文賞
  • 2004年 博士論文賞

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 極寒冷地における混合セメントコンクリートの性能改善方法の開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2016年04月 -2019年03月 
    代表者 : 名和 豊春, 吉田 行, 谷口 円, 胡桃沢 清文, 遠藤 裕丈, 佐川 孝広
     
    建設業界においても地球温暖化防止のためにCO2排出削減が求めらている。中でもコンクリート構造物製造時にはセメントを必ず使用するが、セメント製造時のCO2 排出量抑制の観点から,混合セメントの利用拡大が求められており,ASR や塩害などの耐久性改善も期待されている.一方,混合セメントは硬化初期の強度発現が遅く,特に寒冷期の使用にあたっては養生温度や養生期間など留意すべき点が多いため,実際の工事においては普通セメントに変更される場合も見受けられる.また,高炉セメントを用いたコンクリートは,普通ポルトランドセメントを用いた場合よりも塩化物供給下の凍結融解作用によるスケーリング劣化が大きく,凍結防止剤を散布する積雪寒冷地においてはその対策が必要となっている.そこで本研究では,これらの課題解決に向けて,硬化促進剤と凍害抑制剤を用いた高炉セメントコンクリートの強度発現とスケーリング抵抗性について評価を行うことを目的とした.その結果、適切な空気量と凍害抑制剤を加えた高炉セメントコンクリートにおいてスケーリング抵抗性が向上することを明らかにした。また、亜硝酸系の硬化促進剤を用いた高炉セメントコンクリートの初期強度発現が向上することを確認した。このことから硬化促進剤と凍害抑制剤の併用により,高炉セメントコンクリートの初期強度発現とスケーリング抵抗性を改善可能なことを本研究より明らかにすることができた。しかしながら、凍害抑制剤がスケーリング抵抗性向上に及ぼすメカニズムについては明らかにできていない点もあるため今後の課題として残された。
  • セメント系材料の統合的空隙構造分析手法の開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2016年04月 -2019年03月 
    代表者 : 胡桃沢 清文, 吉水 広明
     
    コンクリート構造物の耐久性は、コンクリートの物質移動特性に大きく影響される。その物質移動特性はその空隙構造によって定められるものであり、空隙構造を正確に把握することが可能であれば耐久性を正確に予測することが可能である。空隙構造を測定する手法として水銀圧入法が広く用いられてきたが、水銀を使用するためその後処理が問題となっている。また、水銀圧入法の測定前には試料の前処理として乾燥工程が必要であり、真の空隙構造を測定することができていないと指摘されている。したがって水銀圧入法に代わる測定手法が要求されている。そこで本研究では、水銀圧入法に代わるセメント系材料の空隙構造の統合的解析手法の提案を行うことを目的とする。特に本研究では水銀圧入法に代わる手法として低温示差走査熱量計を用いたサーモポロメトリー手法およびプロトンNMRにより空隙構造を測定し、その結果と各種物性とを比較し、サーモポロメトリー手法とプロトンNMRの有用性を明らかにする。その結果サーモポロメトリー法によって毛細管空隙によって連続している空隙とそれ以下の小さい空隙によって連結している空隙とに分離することが可能であることが示された。この毛細管空隙によって連結している空隙は物質移動特性に大きく影響を及ぼすことが示され、それより小さい空隙によって連結している空隙は物質移動特性には影響を及ぼさないことを明らかにした。また、プロトンNMRによって高炉スラグ微粉末を使用した硬化体では著しく緩和時間が減衰することを明らかにした。これは常磁性物質のアルミニウムが影響していることが示唆された。したがってプロトンNMR測定では試料に含まれている含有物の影響を考慮する必要があることを明らかにした。
  • 産業副産物を用いたコンクリート舗装の物性と環境影響評価
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 2014年04月 -2016年03月 
    代表者 : 胡桃沢 清文, JAMSHIDI ALI, JAMSHIDI Ali
     
    昨年度行ったモルタルの圧縮強度と弾性係数の実験結果に基づき異なる2種類のコンクリート舗装についての設計を行い、同時に養生温度の影響についても検討を行った。使用した産業副産物の種類、混和量、養生条件について燃料消費と温暖化ガスの排出の観点から分析を行った。原材料の製造過程、練り混ぜ、打ち込みのすべてに関して高速道路と滑走路のコンクリート舗装に関して検討を行った。特に原材料製造過程においては、セメント、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、水、鉄筋のすべてについて考慮した。コンクリート舗装の構造性能の設計に関しては、アメリカの基準であるAASHTOの設計手法に従って行った。また、滑走路の舗装に関しては、ボーイング787を想定した設計を行った。その結果、養生温度の上昇はほとんどの場合、舗装スラブの厚さを低減することが可能であることを明らかにした。そしてフライアッシュや高炉スラグ微粉末などの産業副産物を使用した舗装は構造性能の観点から混和していない舗装と比較して同程度もしくはそれ以上の性能を示すことを明らかにした。また、高温養生においては製造時にエネルギーを多く消費するが、舗装の供用期間を考慮すると総エネルギーは減少することを示した。 さらに建設時の遅延の影響について検討を行った。これは養生温度を上昇させる際の環境負荷を検討したものであり、この結果、高速道路と滑走路の舗装建設が遅延した場合には多くのエネルギー消費が増加することを定量的に示した。以上より産業副産物の利用や、養生温度の違いなどを環境負荷の観点と構造性能を合わせて定量的に評価するモデルを構築することができた。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2013年04月 -2016年03月 
    代表者 : 胡桃沢 清文
     
    硬化セメントペーストの物質移動特性に及ぼす微細構造の影響を検討した結果、以下の結論が得られた。無機電解質、高炉スラグ微粉末、フライアッシュを加えセメント硬化体内部の微細構造や溶液組成を変化させた結果、空隙構造だけでなく水和生成物であるカルシウムシリケート水和物(C-S-H)と細孔内溶液組成が物質移動特性に影響を及ぼすことを明らかにした。カルシウムを促進的に溶脱させた硬化セメントペーストの塩化物吸着能は溶脱前と比較すると著しく低下することを明らかにし、吸着量は高炉スラグやフライアッシュなどの混合セメントにおいてもC-S-HのCa/Si比に依存することを明らかにした。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2012年04月 -2014年03月 
    代表者 : 名和 豊春
     
    産業廃棄物はAl含有量が多く,セメント原料として利用した場合セメントの主要構成鉱物のうちC3Aが増加する。本研究では,高速・超高感度XRD検出器および27Al MAS NMRを用いて,反応が非常に早いC3Aの水和反応を非晶質も含めて精緻に解析するとともに,C3Aの反応機構も相平衡および表面錯体モデルにより詳細に検討した。また,セメント中のAl量の増加によるセメント中のC3Sの水和反応で生成するC-S-H構造変化についても,29Si MAS NMRによって解析を行った。さらに廃棄物の使用可能な限界を予測するために、セメント中のC3Aの増加がセメントペーストの流動性へ及ぼす影響を明らかにした。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2011年 -2012年 
    代表者 : 胡桃澤 清文
     
    変質するセメント硬化体の経時変化を固相、液相の相平衡計算によりシミュレートし、それに3次元空間モデルを取り入れることにより硬化体の変質過程を組み入れた物質移動予測を行うことを目的とした。促進劣化させた試料の評価を行い、モデルの妥当性を確認した。さらに簡便に物質移動特性を測定できる方法を検討した結果、ACインピーダンス法によって測定された電気伝導率は塩分浸透性と高い相関が得られその有効性を確認した。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2010年 -2012年 
    代表者 : 名和 豊春, 浅本 晋吾
     
    寒冷地での収縮ひび割れ抑制技術の開発のために,収縮低減剤の乾燥収縮低減および凍害劣化メカニズムを解明し,凍結融解抵抗性を改善した新規収縮低減剤を開発した。また,乾燥収縮と凍結融解作用劣化に対する統合モデルを構築し,構築したモデルに従って収縮低減剤の分子構造の最適化を図り,試作した新規収縮低減剤がコンクリートの流動性,凝結,力学的特性,乾燥収縮抵抗性,中性化抵抗性,鉄筋腐食抵抗性および凍結融解抵抗性に及ぼす影響を確認し,無混和のコンクリートと同等であることを室内実験で確認した。さらに,レディーミクストコンクリート工場の実機ミキサによる製造試験および実構造物への適用も実施し,新規収縮低減剤の性能について検証を行った。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2009年 -2010年 
    代表者 : 胡桃沢 清文
     
    混和材を含むセメント硬化体物性を予測するために、その断面を反射電子像により観察し、微細構造を各相の量とともに自己相関関数により定量化し、それを基に3次元イメージモデルを構築した。この3次元イメージモデルを用いて硬化セメントペーストの拡散性能と力学的特性についてモデル化を行った結果、拡散性能は、C-S-Hの拡散係数をインデンテーション法によって測定した値から既往の研究に基づき推定した値を用いることにより精度よく予測できた。また、C-S-Hの弾性係数を硬化セメントペーストの応力ひずみ曲線から逆解析することにより、空隙率の関数として表すことが可能であることを示し、C-S-Hの破壊規準を明らかにした。
  • 多孔体のキャラクタリゼーション
    研究期間 : 2008年
  • 多孔体の3次元モデリング
    研究期間 : 2008年
  • Modelling of porous media
    研究期間 : 2008年
  • コンクリート構造物の耐久性
    研究期間 : 2007年
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2005年 -2006年 
    代表者 : 胡桃澤 清文
     
    本研究では、セメントの硬化過程における構造、構成化合物の組成がどのようなものであるかを視覚的に明らかにし、それぞれの組成が物性にどのような影響を与えるかについて検討を行った。 (1)普通、低熱、早強ポルトランドセメントの粉体から、それに含まれている構成化合物量の測定を行う手法を開発した。その手法は、反射電子像とエネルギー分散型X線分析により得られた元素分布像を組み合わせて解析することにより、エーライト、ビーライト、アルミネート及びフェライト相の分布及びそれらの量を明らかにするものである。その手法を用いた結果、以前から指摘されているようにボーグ式と異なる傾向を示し、本手法により直接的にセメントの構成化合物量の測定が可能であることが示された。 (2)(1)で提案した手法を用いて硬化セメントペーストを測定及び解析をした結果、強度発現には画像解析で測定可能な粗大な空隙が大きく影響を及ぼしていることを明らかにした。さらに未水和セメント粒子から水和反応率を測定することを可能とし、硬化セメントペースト中の水酸化カルシウム量、CSH量、空隙量、未水和セメント量を定量的に表すことを可能とした。 (3)また、画像解析から得られた水和セメントペースト中の相組成とXRDリートベルト法により測定した相組成では未反応セメント量はほぼ同じ値であり、セメント水和率に関してもほぼ同じ値であった。この傾向はエコセメントを用いた場合においても同様であることを確認した。 (3)定量的に明らかにしたそれぞれの組成からセメント硬化体中の塩分浸透性について検討した結果、同じ空隙率であればCSHゲルを含む水和生成物量が多いほど塩分浸透性は低下することを明らかにした。
  • セメント硬化体の微細構造とその物性
    研究期間 : 1998年

教育活動情報

主要な担当授業

  • Sustainable engineering materials(サステイナブル工業材料E)
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 工学院
    キーワード : 化学反応 無機材料 モデリング 多孔体材料 数値解析 微分方程式
  • 資源情報処理
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 工学院
    キーワード : 化学反応 無機材料 モデリング 多孔体材料 数値解析 微分方程式
  • 資源情報処理特論
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 工学院
    キーワード : 化学反応 無機材料 モデリング 多孔体材料 数値解析 微分方程式
  • Sustainable engineering materials(サステイナブル工業材料E)
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 工学院
    キーワード : 化学反応 無機材料 モデリング 多孔体材料 数値解析 微分方程式
  • 資源情報処理特論
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 工学院
    キーワード : 化学反応 無機材料 モデリング 多孔体材料 数値解析 微分方程式
  • 熱力学演習
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : ガスサイクル、蒸気の性質、気液二相サイクル、熱移動
  • 数値計算法
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 2進数,誤差,反復法,ニュートン法,非線形方程式,連立方程式、ガウスの消去法,LU分解,反復法,ヤコビ法,ラグランジュ補間,台形公式,オイラー法,ルンゲ・クッタ法, 微分方程式,偏微分方程式
  • 熱力学
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 熱、仕事、第一法則、第二法則、エントロピー、理想気体、熱機関、相平衡、化学平衡
  • 資源循環システム実験Ⅰ
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 基本操作、物理計測、化学分析


Copyright © MEDIA FUSION Co.,Ltd. All rights reserved.