ケイ酸カルシウム水和物のひとつであるトバモライト（5CaO・6SiO₂・5H₂O）について、水分子の存在位置と挙動を明らかにするため、1.1nmトバモライトを主成分とする軽量気泡コンクリート（ALC）を用いて中性子小角散乱測定（SANS）を実施した。重水（D₂O）/軽水（H₂O）混合溶媒を用いた溶媒コントラスト変調法を利用して、特定の溶媒組成でトバモライトのc軸方向の周期構造、すなわちCaO-SiO₂層と水分子積層構造に対応する回折ピークの消失を確認した。これはトバモライト層間空隙の水分子が置換されたことを示すものである。

ケイ酸カルシウム水和物のひとつであるトバモライト（5CaO・6SiO₂・5H₂O）について、水蒸気吸着過程の水分子の存在位置と挙動を明らかにするため、1.1nmトバモライトの中性子小角散乱-水蒸気吸着同時測定を実施した。吸着初期のごく低相対圧部において、D₂O吸着の進行に伴ってトバモライトの積層方向（c軸）に対応する回折ピークが消失していく様子が確認でき、これが層間空隙へのD₂O分子侵入によるものであると結論づけた。水蒸気吸着測定下でのトバモライト層間への水分子の侵入を初めて直接的に捉えたものであり、低相対圧部で現れる急激な吸着量増加の要因が積層構造によるものであることも示唆された。

コンクリートの強度に深く関係するケイ酸カルシウム水和物（C-S-H）の詳細な力学特性を明らかにするため、C-S-Hのモデル物質として1.1-nm tobermoriteを用いた研究がこれまでに多く行われている。しかしながら、実験や古典分子動力学シミュレーションを用いたものが多く、物質を構成する原子間の結合状態から詳細に力学特性を検討している研究は少ない。そこで本研究では、力学特性と電荷や結合状態などの電子的特性を同時に追跡できる第一原理分子動力学法を用いて、引張・圧縮シミュレーションを行った。その結果、引張変形ではtobermoriteが有する層が剥離することで応力が低下し、圧縮変形においては層を跨いでSi-O結合が生成することで圧縮耐力を得ることが明らかとなった。

本研究では、セメントペーストの水和反応により形成されるカルシウムシリケート水和物（C-S-H）凝集構造と単相である合成C-S-H、それぞれの空隙構造について、¹H-NMRのT₁-T₂緩和相関測定を用いて比較を行った。セメントペーストでは、C-S-H近傍のInterlayer・Gelを含むすべての空隙中の¹Hが、同じT₁/T₂比の対角線上に分布した。一方、合成C-S-HではInterlayer・Gel相当の空隙中の¹Hがそれぞれ異なるT₁/T₂比で分布し、さらに層状粘土鉱物との類似が見られた。空隙中の¹Hの運動性の観点から、セメントペースト中のC-S-Hと合成C-S-Hの空隙構造は異なっている。

本研究では、75μm以下に粉砕したホワイトセメントペースト微粉末を使用し、¹H-NMR緩和時間測定を用いたT₂緩和時間測定を行い、炭酸化によるC-S-H中の自由水分布および総比表面積の変化を評価した。また、粉末X線回折測定により相組成を定量した。その結果からC-S-Hの炭酸化度を評価し、C-S-Hの炭酸化プロセスとそれによって生じる空隙構造変化について分析を行った。相対湿度60％と95％における自然条件の炭酸化では、セメントペースト中のC-S-Hの炭酸化度は炭酸化材齢14日においてほぼ同程度となるが、相対湿度によって炭酸化反応速度および炭酸化後の空隙構造変化が異なることを確認した。

エーライト硬化体を20℃または30℃の硫酸塩溶液に浸漬し、二水石膏（Gyp）生成による膨張について検討した。30℃では20℃と比べて顕著に膨張した。いずれの温度においても、反応生成物としてエトリンガイト（Ett）とGypが認められた。Ettは温度によらず同等量生成したが、Gypは30℃では20℃の場合の約2倍量生成した。膨張と反応生成物等の点から、エーライト硬化体の膨張はGyp生成の影響が支配的と考えられた。本検討結果から、Gyp生成に関与する、水酸化カルシウム（CH）の生成量を低減させることが膨張の抑制に寄与し、ポルトランドセメントにおいて、C₃S量/C₂S量の低減はCH生成量を減少させるため、耐硫酸塩性を向上させると考察された。

本研究では、乾式または湿式によって炭酸化させた　β-C₂Sにおいて、炭酸化生成物が　β-C₂S粒子の体積変化に及ぼす影響について検討した。炭酸化による体積変化について、電子顕微鏡による粒子の形態観察および各種分析に基づく体積増加率の定量値より評価した。その結果、炭酸化により生成するシリカゲルは反応前の　β-C₂S粒子の形状を維持するように、粒子表面から内部へ生成されると考えられた。一方、炭酸カルシウムは粒子表面より外部へ生成されることにより粒子体積を増加させるものと考えられた。したがって、β-C₂Sの炭酸化による強度発現は、炭酸カルシウムの生成により粒子体積が増加し、空隙が充填されることで生じると考えられた。

温室効果ガスである二酸化炭素濃度の上昇による地球温暖化が問題視されており、カーボンニュートラルを実現するための試みがセメント・コンクリート分野で進められている。本研究では、セメント水和物の炭酸化進行における含水状態の影響を明らかにすることを目的とした。水セメント比の異なる薄板状のセメントペーストを用いて、4種の相対湿度の炭酸化条件下で試験を行い、相対湿度・水セメント比の変化がセメント水和物の炭酸化に及ぼす影響を評価した。その結果、ポルトランダイトとケイ酸カルシウム水和物の炭酸化進行や生成される炭酸カルシウムの種類、シリカゲルの生成が、水セメント比の違いによらず炭酸化時の相対湿度条件によって影響されることが明らかとなった。

本研究では廃コンクリート微粉末から作製したα-C₂SHの水和促進効果をC₃Sの反応率と水和熱の観点から検証した。加えて、硬化セメントペースト表面の複雑さを表す尺度の一つであるフラクタル次元を作製試料に対して算出し、C₃Sが水和して生成するC-S-Hの粒子表面における複雑さを表す尺度として、水和促進効果と関連付けて分析を試みた。その結果、廃コンクリート微粉末から作製したα-C₂SHを添加することで、水和初期における誘導期及び加速期が短縮された。また添加剤の比表面積や平均粒子径に関わらず、特に水和促進効果を示した添加剤においては、水和初期における表面フラクタル次元Dsが急激に増加する結果を得た。

普通ポルトランドセメント（OPC）に石灰石微粉末（LSP）と高炉スラグ微粉末（BFS）を混合したセメントの圧縮強さ、水和反応に及ぼすトリイソプロパノールアミン（TIPA）の影響を検討した。LSPとBFSを併用することで材齢28日における圧縮強さがOPCと同等まで改善し、さらにTIPAを添加することでOPC以上の圧縮強さを示した。また、TIPAを添加することで材齢28日のアルミネート（C₃A）、フェライト（C₄AF）、CaCO₃の反応性が向上し、それに伴ってモノカーボネート（Mc）、ヘミカーボネート（Hc）の生成量が増大した。したがって、圧縮強さの増大はMcやHcといった間隙相の水和生成物量が増大したことに起因するものと推察された。

本研究では、塩基度が現行よりも低い高炉スラグ微粉末（BFS）を用いた高炉セメントB種の系において、粉末度および無水石こう（CS）の添加量の変化がBFSの反応性に及ぼす影響を検討した。材齢7日における塩基度の低いBFSの反応性は、粉末度およびCS添加量のみの増加だけでなく、粉末度およびCS添加量の双方を制御することによって、現行のBFSの反応性と同等まで改善できた。一方で、BFSを用いたモルタル供試体の強度発現性の観点からは、単にBFSの反応率を向上させるだけでなく、エトリンガイトのような、結合水の多い水和物を生成させた材料設計が重要であると示唆された。

普通ポルトランドセメントに高炉スラグ微粉末（BFS）を多量に混合したセメントを炭酸化養生するにあたり、CO₂固定型混和材（CFA）を混合することで、CO₂固定量の増大や強度増進が望めると考えた。また、セメントペーストの炭酸化反応速度は、炭酸化養生時の相対湿度の影響を大きく受けることが報告されている。本研究では、炭酸化を受けたBFS高含有セメントの硬化体組織に及ぼすCFAおよび相対湿度の影響を検討した。その結果、BFS高含有セメント硬化体の炭酸化によるセメント鉱物や水和物の炭酸化反応量は相対湿度が増加するほど大きくなった。また、CFAを混合することで、CFAの主成分であるγ-C₂Sの炭酸化反応により、CO₂固定量が大幅に増加した。

セメント硬化体および石灰砂を用いたモルタル、川砂を用いたモルタルを対象に100℃から1000℃まで昇温する過程の、鉱物組成の変化と相転移について検討した。粉末X線回折法、熱重量分析、熱膨張計の結果をもとに、骨材の有無や骨材の種類が、加熱中のセメント硬化体の鉱物組成や相転移に対して与える影響について考察を行った。C-S-Hが分解するとβ-C₂Sおよびβ-Wollastoniteが生成し、β-C₂Sは700℃を超えるとα’_L-C₂Sに相転移すること、川砂を用いたモルタルではセメント硬化体よりも、980℃時点でのβ-Wollastoniteのα’_L-C₂Sに対する質量割合が高いことを確認した。この結果から川砂を用いたモルタルでは、加熱によって骨材中のSi成分が、C-S-Hからα’_L-C₂Sおよびβ-Wollastoniteへの反応過程で消費されていると考えられた。

低温焼成型組成クリンカーを用いて試製したセメント（LTC）の初期強度発現性と水和反応に及ぼすトリイソプロパノールアミン（TIPA）の影響について、普通ポルトランドセメント（OPC）組成を使用した場合と比較して検討した。LTCにTIPAを添加することで、材齢3日以降の強度発現性が向上し、石灰石微粉末を混合した場合はOPCを用いた場合と比較して、材齢28日の強度発現性が特に良好となる結果を得た。水和解析の結果から、TIPA添加による強度増進効果はフェライト相の反応性が向上したことが一要因であると示唆された。また間隙相の水和によって生成するカルシウムアルミネート水和物の種類の違いが強度発現に影響を及ぼすことが示唆された。

本研究は、コンクリートの炭酸化における体積変化機構を明らかにすることを目的に、水セメント比の異なるセメントペーストを用いて、相対湿度4条件の下で炭酸化収縮ひずみを取得し、C-S-Hの炭酸化による構造変化との関係を評価した。その結果、炭酸化収縮ひずみは炭酸化期間の進行とともに経時的に増加し、同一のCO₂固定量の場合では炭酸化時の相対湿度が低いほど炭酸化収縮ひずみは増加した。FT-IRにより測定されたSi-O伸縮振動領域の波数の変化との対応関係から、相対湿度に依存した収縮ひずみの変化はC-S-Hの炭酸化によるものであることが示された。また、シリカゲルの生成量と炭酸化収縮ひずみの関係からC-S-Hの脱灰と分解は同時に進行する可能性が示された。

本研究はコンクリートの高温環境下における機械特性についての理解を深めるため、セメントペーストの高温環境下における変形挙動を把握することを目的とした。セメントペーストの水結合材比はW/C＝50％、W/C＝30％、W/B＝18％の3水準とし、W/B＝18％のセメントペーストはセメントに対して質量比10％の割合でシリカフュームを添加した。結果、高温環境下におけるセメントペーストの水和物脱水に伴う変形挙動を明らかにした。W/B18％とW/C30％のセメントペーストは100℃近傍で膨張挙動から収縮挙動へ転じた。さらに、セメントペーストの熱膨張係数の温度依存性を確認し、水和物の脱水により4段階に変動することが明らかになった。

原料コストは高いものの凝固点降下作用に優れる亜硝酸リチウムと、原料コストが安価でセメントの水和反応の促進に優れる亜硝酸カルシウムを混合使用することにより、氷点下環境での耐寒性と汎用性を併せ持つ耐寒剤の開発を目的としている。本研究では、亜硝酸リチウムと亜硝酸カルシウムをそれぞれ単独および混合使用したセメントペーストの流動性や、練混ぜ直後から氷点下環境で養生した場合の強度発現性について実験的検討を行った。その結果、NO₂^－量の配合比として亜硝酸リチウムを50％以上添加することによりセメントペーストの流動性を保持できるとともに、練混ぜ直後から－5℃の氷点下環境で養生しても良好な強度発現性を示すことを確認した。

本研究では、産地の異なる15種類の岩石粉末を普通ポルトランドセメントに置換し、セメントペーストあるいはモルタルの流動性、凝結、強度発現性、ASR抑制効果を評価することにより、セメント用混合材として利用可能か否かを評価した。その結果、全ての岩石粉末はフライアッシュセメント（JIS R 5213）の凝結時間を満足した。Zeolite系の一部、andesite、granite、porphyrite、tuff、sandstone、shale、limestone、crystalline limestoneはコンクリート用フライアッシュのフロー値比および活性度指数（JIS R 6201）の範囲内であった。岩石粉末のBET比表面積が大きいほど流動性は低下し、凝結の標準軟度水量は高くなった。活性度指数やR³試験（ASTM C 1897）による反応性が高い岩石粉末は、概ねASR抑制効果が高くなった。

本研究では、セメント硬化体への海水及び塩分浸透に伴う膨張挙動を理解するために、乾燥させたセメント硬化体を精製水または塩化物水溶液に浸漬させ、吸液に伴う円盤状試験体の膨張量の測定、プロトン核磁気共鳴法を用いた空隙構造変化の分析、粉末X線回折法を用いた鉱物組成変化の分析を行った。その結果、塩化物水溶液の浸漬によって試験体に生じた膨張挙動は、鉱物組成変化によるものではなく、乾燥によって変質したケイ酸カルシウム水和物（C-S-H）の空隙構造への水分供給に伴い、C-S-Hが膨潤する挙動に起因していることが確認された。塩化物の種類によっては、C-S-H空隙構造中のゲル空隙の空隙径が徐々に増加する長期的な膨潤が生じたことが確認された。

カルシウムサルフォアルミネート系凝結促進材（ACF）とポリカルボン酸系分散剤（PC）を添加したモルタルの5℃環境下での流動性、ブリーディング率や凝結時間についてPC無添加の場合と比較検討した。PCを添加した場合、ACF添加後60分まではACF無添加と同等の流動性を確保でき、またPCの有無に寄らずACF添加量に応じてブリーディングの低減や凝結時間の短縮が確認された。液相分析の結果から、流動性保持の要因は、ACFを添加しても所定のPC吸着量を確保できている事が寄与していると推察した。また水和反応解析の結果、ACF添加によるエトリンガイトなどの水和物の増加が、凝結促進効果やブリーディング抑制効果に寄与していると考察した。

高炉セメントB種と石灰石・焼成粘土セメントを対象にメチルジエタノールアミン（MDEA）による中性化の抑制効果について検討を行った。その結果、中性化抑制効果は高炉セメントB種と石灰石・焼成粘土セメントの両方で確認され、MDEAの添加量が多くなるほどその効果が大きかった。MDEAの添加によって、C₄AFの水和が促進したこと、および直径150nm以上の細孔量が減少したことが確認されたため、中性化抑制メカニズムとしてMDEAがセメントの水和を促進し、モルタルの空隙構造を変化させたことが考えられた。

セメント、モルタル、およびコンクリート系材料に関するACインピーダンス法を適用した研究は古くから行われきた。その適用において等価回路モデルの重要性は高く、これまで多くのモデルが提案されている。本研究では、時定数の異なる多数の電気抵抗と静電容量の並列回路からなる等価回路を用いて、含水量変化に伴うモルタルセンサのACインピーダンス特性について検討した。その結果、多並列等価回路ではパラメータは多くなるものの、含水量が変化した場合にも有限個の並列回路によって近似でき、変化しない時定数が多く存在することが明らかとなった。パラメータと細孔構造の関係については更なる検討により明らかにする必要がある。

全有機体炭素計（TOC）を用いたセメント系材料中のCO₂固定量の測定方法の確立に向けて基礎的な検討を行った。また、モノカーボネートを含むセメント水和物を模擬したカルシウム化合物中のCO₂固定量を示差熱分析（TG-DTA法）とTOC法で測定し、その測定値を比較した。その結果、TOC法により精度の良い測定値を得るには、試料の粒度を150μm以下、試料への純水滴下量を4mL/g以上とする必要があること、セメント水和物を模擬したカルシウム化合物中のCO₂固定量は、TOC法では概ね精度良く測定できるが、TG-DTA法では理論値との誤差が大きくなることを示した。

硬化コンクリート中の塩化物イオン濃度をオンサイトで把握する、銀塩化銀電極を用いた簡易塩分センサによる塩分測定技術を応用して、フレッシュコンクリート中の塩化物イオン量の簡易測定について検討した。ひとつの簡易な測定法で、製造から維持管理段階のコンクリートの塩分測定技術の確立に寄与することを目的に、塩化物イオンを定量するための簡易塩分センサの検量線の拡張およびその検量線に対するモルタルを用いた検証実験を行った。フレッシュコンクリートが流通する5～35℃の環境条件に適用できる簡易線分センサの検量線を再構築し、その検量線によって、フレッシュモルタル中の塩化物イオン量を概ね正確に把握できることを示した。

ふるい分け試験結果とコンクリート断面画像から、骨材の表面積と骨材粒子表面間距離および骨材‐セメントペースト近接性を評価した。コンクリート中では微細な骨材粒子数が全骨材粒子数の大部分を占め、遷移帯の起点となる骨材表面密度は微細な粒子で決定される。また、実測された骨材表面密度に基づくと、骨材表面からセメント粒子寸法程度の距離内にあるセメントペースト体積率は小さく、骨材粒子表面間の平均距離はセメント粒子よりもかなり大きい。よって、セメントペースト中の多孔質領域の形成は、遷移帯の連結と考えるよりも、微細な骨材およびセメント粒子のランダムな空間分布により、骨材界面に限らずにマトリックス中に分散して存在する統計的事象とみなすべきである。

コンクリート舗装のすべり抵抗性に影響を及ぼすマイクロテクスチャ（波長0.5mm未満）を対象に、路面のすべり抵抗性に影響する波長について検討した。取得した路面波形に対してフーリエ変換を行い、波長毎の振幅と波数を利用してタイヤと接触する割合を示す線長増加割合を検討した結果、すべり抵抗性に寄与する波長領域は0.1mm以下である可能性が高いことが示された。また、粒径0.1mm程度の硬質砂を添加することで、すべり抵抗性とテクスチャの持続性が向上し、供用中のマクロテクスチャ消失後には波長0.1mm以下のマイクロテクスチャの存在が重要であることが示された。

本研究では、電磁パルス法によるRC床版の水平ひび割れ検出において、弾性波の伝播時間に着目した評価手法の検討を行った。具体的には、RC床版の表面に複数の弾性波受信点を設定し、床版内部の鉄筋を電磁的に加振した場合の水平ひび割れの有無による弾性波伝播時間の違いを供試体実験により確認した。その結果、従来の手法で用いられてきた振動応答の大きさに基づく評価では検出が難しい水平ひび割れを、弾性波伝播時間の違いに着目することで評価できる可能性が示された。

本研究は、煆焼アロフェンを用いたセメント系材料中で生成することが確認されたストラトリンガイトの炭酸化挙動を把握することを目的とした。具体的には、促進炭酸化した合成ストラトリンガイトの結晶構造の変化や炭酸塩の生成量、分子の結合状態を各種分析により検討した。その結果、炭酸化によりバテライトが生成し、結晶性の低下には二重四面体層の乱れが関係することが示唆された。また炭酸化により結晶構造中の結合水が離脱することで、結晶構造内の空隙に水が供給されることが示された。

本研究では、バイオマス灰を用いたコンクリートの諸物性として、フレッシュ性状や圧縮強度に及ぼす影響を明らかにするための検討を実施した。その結果、コンクリートにバイオマス灰を100kg/m³まで用いた場合、経時変化を含めてフレッシュ性状に及ぼす影響は少なかった。バイオマス灰はフライアッシュよりもコンクリートの強度増進に寄与し、非架橋酸素および四面体イオンの比であるNBO/Tの高いバイオマス灰を用いた方が、セメント有効係数kは高くなる傾向を確認した。また、バイオマス灰をセメント置換として用いることで、使用するセメント量を少なくすることが可能となり、CO₂排出量が削減できることが確認できた。

火山ガラス微粉末（VGP）またはシリカフューム（SF）をセメントの内割り10％置換した硬化体の塩化物イオン浸透抵抗性を無混和と比較した結果、浸透深さは低減した。この要因を細孔構造とケイ酸カルシウム水和物（C-S-H）、アルミン酸カルシウム水和物（C-A-H）に着目し検討した結果、VGPはSFと同様に、無混和と比較してゲル空隙が増加し、毛細管空隙の屈曲度が高くなったことが一因と考えられた。さらに、VGPを混和した場合、生成したC-S-HのSiとAlが置換しC-A-S-HへシフトしてCl^－が吸着したことやフリーデル氏塩の生成によりCl^－が吸着したことも一因であることが明らかになった。

本研究では、雨掛かりを考慮した柱部材に付着する塩分を定量的に評価することを目的に、沿岸域における鉄筋コンクリート構造物の各柱部材の飛来塩分測定および感水紙を用いた雨掛かり試験を行った。また、鉄筋コンクリート構造物の雨掛かりおよび周辺の風況や地形を考慮した飛来塩分粒子の拡散・付着解析を実施し、雨掛かりを考慮した各柱面における付着塩分を定式化し、得られた解析結果と暴露試験結果を比較・検討した。その結果、解析結果は概ね暴露試験結果の傾向を捉えることができた。また、飛来塩分粒子数が変化しても解析結果に影響を殆ど与えないこと、解析に用いた風速場の最小格子間隔を小さくすると解析が安定することが確認された。

本研究では、吸水調整材塗布による下地処理後ポリマーセメントモルタル（PCM）で被覆したコンクリートについての下地処理条件や被覆条件を変化させて促進中性化試験を行った研究成果をもとに、基材コンクリートの中性化に対する抵抗性に及ぼす影響因子としての吸水調整材の塗布量、PCMの被覆厚さ並びにポリマーセメント比の影響を整理することによって、PCMを被覆した基材コンクリートの見掛けの中性化速度係数算定式を提案している。更に、コンクリートの中性化速度に関する一般式を用いて促進中性化試験期間と屋外暴露期間の関係式を導き、PCMを被覆した基材コンクリートの屋外暴露での中性化深さ推定式を提案している。

アルカリシリカ反応の抑制対策として、アルカリ総量の抑制、混合セメントの使用、非反応骨材の使用が規定されているが、現在においても新たな構造物の劣化が報告されている。本研究では、コンクリート練混ぜ時の添加により膨張抑制効果が確認されているプロピオン酸カルシウムについて、膨張後に添加した場合の膨張抑制効果およびアルカリシリカゲルの組成に及ぼす影響について検討した。その結果、プロピオン酸カルシウムをアルカリシリカ反応による膨張後に添加した場合でも膨張抑制効果が確認され、その要因はプロピオン酸カルシウムにより供給されたCa^2＋がアルカリシリカゲルに取り込まれることで変質し、吸水膨張性が低下するためと推察された。

蒸気養生を施し、材齢5年まで水中養生したエトリンガイト系の膨張コンクリートについて、蒸気養生温度が寸法安定性に及ぼす影響を調査した。本試験の水結合材比38％の膨張コンクリートでは、蒸気養生温度90℃で遅れ膨張が確認され、80℃以下では遅れ膨張や強度低下は生じなかった。蒸気養生温度80℃以下では硫酸イオンの溶出量が90℃に比べて少なく、蒸気養生温度の適切な制御で、エトリンガイトの分解のリスクを低減できる可能性が示唆された。膨張コンクリートを用いた場合でも、マスコンクリートのひび割れ制御指針で規定されるR₂O量やSO₃量、蒸気養生温度の範囲内で使用することで、遅れ膨張の危険性が低減できる可能性が高いと考えられる。

エトリンガイトの遅延生成（DEF）とアルカリシリカ反応（ASR）は巨視的な劣化現象が類似するため、慎重に識別する必要がある。本研究では、DEFおよびASRを生じたコンクリート試験体のセメントペースト部分をEPMAで分析し、DEFの潜在性を解析した。DEF潜在性を有する場合、C-S-H組成のデータ群はエトリンガイト組成の方向へ伸びるように分布した。反射電子像のうえに可視化すると、データ群の一部はlighter C-S-Hの組織に重なった。試験体がDEF膨張性を失うと、lighter C-S-Hの組成はモノサルフェート組成の方向に分布した。ASRとの複合劣化試験体では、ASR膨張が先に生じ、膨張が収束したのちもDEF潜在性を有している可能性が示唆された。

本研究は、DEF膨張の発生に伴うモルタルの塩分浸透性状の変化を明らかにし、塩分浸透によるDEF膨張の促進効果について検討することを目的として、DEF膨張を生じさせたモルタル供試体を濃度の異なるNaCl溶液に浸せきし、膨張量、塩化物イオン浸透性状、硬化体空隙構造を評価した。その結果、DEF膨張が発生した供試体では、膨張していない供試体と比較して塩化物イオンの浸透領域が拡大した。空隙径分布より確認された直径50nm～4μm程度の毛細管空隙の増大は、ひび割れの形成によるものと推察され、これにより塩分の浸透が促進されたと考えられた。

本研究では、スランプ管理のコンクリートに増粘剤含有流動化剤をあと添加して製造するスランプフロー（SF）で管理する流動化コンクリートの耐凍害性の向上策の検討を行った。SFで管理する流動化コンクリートの耐凍害性はベースコンクリートより低下し、流動化時にAE剤を添加することで改善されるものの、ベースコンクリートより耐凍害性は劣った。フライアッシュコンクリート用のAE剤（AE-M）やパラフィンエマルジョン（Pa）を使用することで、流動化コンクリートの耐凍害性が向上した。汎用的なAE剤を使用した場合、流動化後に気泡間隔係数が増大した一方、AE-MならびにPaを使用した場合、流動化後の気泡間隔係数が良好であった。

本研究では、締固めを必要とする高流動コンクリートの材料分離および流動性の現象の理解、物理的要因を把握することを目的に検討を行った。その結果、材料分離抵抗性は「モルタルと粗骨材の密度差」および「振動下のモルタルの塑性粘度」が要因であり、「モルタルと粗骨材の密度差」と粗骨材量比率の近似式の傾きaは「振動下のモルタルの塑性粘度」と相関があることを把握できた。流動性は「コンクリートに占める流動に寄与するモルタル量」が主な要因であり、粗骨材の物性およびモルタルの配合によって拘束モルタル厚さや流動に寄与するモルタル量が異なることを把握できた。

本研究ではシリカフュームの代替混和材としてフライアッシュに注目し、微粉砕する事でシリカフュームと同様の特性が得られる可能性について検討した。実験ではモルタルおよびコンクリートにおいて、微粉砕フライアッシュとシリカフュームを用いたコンクリートのフレッシュ性状、強度発現性についての検討を行った。また、微粉砕フライアッシュを用いた際に現われるダイラタンシー性状の抑制についても検討した。その結果、平均粒径1.5μm程度に微粉砕したフライアッシュを20％以上セメントに置換する事で、シリカフュームを10％置換したコンクリートと同程度の強度発現性を示すと共に、良好なフレッシュ性状を示すことが明らかになった。

セメント系材料の補強材料として鋼繊維を混入する場合がある。鋼繊維は電波遮蔽性能を持つため、鋼繊維を混入したセメント系材料を建築物に用いると電波通信を阻害する懸念がある。一方、建築物内の電波干渉を制御するため、鋼繊維を混入したセメント系材料を電波遮蔽材料として活用できる見込みがある。本研究では、鋼繊維を混入したモルタルの鋼繊維の混入量、線長、線径が電波遮蔽性能に及ぼす影響を明らかにし、その補強効果を確認した。本研究の範囲内において、鋼繊維の混入でモルタルは電波を遮蔽して電波通信を阻害する場合があり、補強効果が増進する範囲内の鋼繊維の混入量で電波遮蔽材料として十分な性能が得られると明らかにした。

著者らは、ポリプロピレン繊維補強コンクリート（PPFRC）を使用したコンクリート舗装の横収縮目地における荷重伝達機能に関する基礎的研究として、ひび割れ発生後の残存せん断強度と残存ひび割れ開口幅の関係、せん断ずれ剛性を明らかにしてきた。しかし、これまでのせん断試験に用いた試験体は鋼製型枠を用いて作製された角柱試験体であったことから、ウォールエフェクトにより繊維の配向が制限されていた。一方、コンクリート舗装は版厚に比べて平面形状が大きいことから繊維の配向制限が少ない。そこで本研究では、PPFRC版から切り出した試験体によるせん断強度に及ぼす繊維の配向と分散および寸法効果の評価、残存せん断強度と残存ひび割れ開口幅の関係、せん断ずれ剛性について検討を行った。

本研究では、水結合材比および材齢の相違する、再生骨材を使用した高流動高靭性コンクリートの1軸圧縮試験を行った。同時に、1軸圧縮試験時の加圧板の拘束による影響についても検討を行った。そして、試験により得られた圧縮軟化挙動を2直線で近似し、その際に必要となる材料定数の定式化を試みた。その結果、水結合材比および材齢が相違した場合についても、再生骨材を使用した高流動高靭性コンクリートの圧縮強度を与えることにより、2直線近似縮軟化挙動を定めることができる等の知見が得られた。

本研究では、断面修復工法を想定した施工条件がポリマーセメントモルタル（PCM）の強さ性状に及ぼす影響について検討している。その結果、練混ぜ直後、その後30および60min練置き、またはそれらの時点で練返して成型し、養生したPCMの曲げおよび圧縮強さはこれらの成型条件にほとんど影響されないが、PCMの水湿しした下地に対する接着強さは、練置き時間の長いものほど小さい傾向にある。一方、その接着強さは、プライマーとしての吸水調整材（WACM）塗布後のPCM塗り付けまでの経過時間に伴い低下する傾向にある。更に、PCMの接着強さに及ぼすWACMの指触乾燥状態を得る乾燥条件の影響は、ほとんど認められない。

本研究では、CO₂など鉄筋コンクリートの劣化因子がコンクリート空隙に侵入した際の、ケイ酸ゲルの生成について、試験管内での凝集現象の検証と、セメント硬化体の水分浸透にもたらす影響を検討した。試験管内では、いずれの劣化因子の侵入もケイ酸ゲルを生成させることを確認できた。凝集メカニズムは溶媒中のpH低下、電解質の増加によるゼータ電位の増加に起因する。また、CO₂によりケイ酸ゲルを生成させたモルタル硬化体の水分浸透深さは、無施工の硬化体より77％程度低下する結果が示された。ゲルを非乾燥で捉える低温DSCを用いることで、空隙中のケイ酸ゲルがセメントペースト硬化体の水分浸透を抑制していることが示された。

湾岸付近に建設された地中送電用のRCシールドトンネルにおいて、トンネル内への漏水による塩害が発生する懸念がある。その防錆方法の1つとして、防錆剤混入ジェルの適用を試みている。しかし、本防錆剤混入ジェルにはW/C55％程度のコンクリートを想定しているため、W/C35％程度の緻密なセグメントコンクリートに防錆剤を浸透させづらい。そこで、本研究では、低W/Cのコンクリートにも防錆剤を浸透可能な防錆剤混入ジェルの開発を志向した。浸透実験の結果、新たな防錆剤混入ジェルの増粘剤には吸水性高分子系が適切と考えられ、その塗布厚さは3mmを超える厚さは不要であること等がわかった。

セメント製造工程におけるCO₂削減技術開発の一環として、アミン系吸収液によるCO₂分離回収技術の課題であるCO₂回収エネルギーの低減を実現可能な運転条件の選定を目的に実証設備（CO₂回収量：10t-CO₂/d）を用いた実証試験を実施した。その結果、セメントキルン排ガスのCO₂濃度を上げる、液ガス比を下げる操作が有効と判明した。この2つの操作を行うとCO₂を吸収した直後のアミン系吸収液に含まれるCO₂量が増えることから、CO₂含有量の増減が省エネルギー化の指標になることがわかった。この操作により、本試験に用いた実証設備では最大11％の省エネルギー化が確認された。

再生微粉を強制炭酸化させてコンクリートへ再利用するためには、炭酸化生成物の物理的および化学的特性や、化学的な経時変化を把握しておく必要がある。本研究では、半乾式炭酸化を行ったセメントペースト微粉を試料とし、高湿度環境下およびセメントペーストに混和した環境下において化学的な経時変化を捉えた。炭酸化試料を高湿度環境下に7日間静置しても、試料中のバテライトは安定なアラゴナイトやカルサイトに変化せず、固定CO₂量にも顕著な減少は認められなかった。一方で、炭酸化試料をセメントに混和して水で練り混ぜると、試料中の多くのバテライトは1日後にはカルサイトに変化した。ただし、固定CO₂量に顕著な減少は認められなかった。

近年、炭酸化コンクリートが注目されており、多くの研究が行われている。炭酸化コンクリートの分析を行う際、一般的には試料を絶乾状態にするため、液相の分析が行われていない。液相中では、CO₂がイオン化し、固定されていない炭酸イオンが残存していることが予想される。そこで、本研究では、炭酸化ペーストの溶解試験を行い、液相および固相の分析を行った。固相の炭酸化領域では、液固比の増加に伴いCalciteが溶出したが、pH＝12ではCalcite、pH＝9ではVateriteが沈殿した。液相分析を行った結果、固相および液相から炭酸イオンが溶出し、最大で7kg/m³のCO₂が溶出した。また、浸漬水中のCa^2＋と炭酸イオンの溶出は正の相関を示しており、炭酸化の進行に伴い、炭酸イオンの溶出割合が増加した。

前養生材齢を変えた普通セメント（OPC）、高炉B種（BB）セメント、非晶質カルシウムアルミネート系急硬材を用いたセメント（ACC）に高濃度炭酸化養生を施し、前養生期間の違いがCO₂固定挙動と硬化体へのCO₂拡散速度に及ぼす影響を調査した。拡散の影響がない微粉砕したペーストではいずれの系も前養生期間が長いほど炭酸化後のCO₂含有率が高くなり、モルタルではACC系を除き前養生期間が長いほどCO₂拡散が遅くなった。セメント種により炭酸化前の鉱物組成や水和物種は異なり、炭酸化後の鉱物組成も同様に異なった。前養生材齢が長くなると炭酸化後のCaCO₃にバテライトが増加し、特にACCでその傾向は顕著だった。

カーボンニュートラル実現に向けた取り組みとして、廃棄物に対する様々なCO₂固定技術が検討されており、その中でレディーミクストコンクリート工場にて発生したスラッジに対するCO₂固定に関する研究が進められている。本研究では、より効率的なスラッジへのCO₂固定技術を確立するため、スラッジ水中に1～100μmのマクロバブルサイズのCO₂ガスを供給する方法を検討した。その結果、直径14mmのCO₂の気泡を供給するよりも効率的にCO₂をスラッジ水に固定でき、CO₂固定に影響を与える因子はスラッジ水の温度と材齢であることを確認した。また、CO₂固定化によるスラッジ水中の鉱物量や水和生成物量の変化についてリートベルト解析を用いて評価した。