報告書番号

L05002

タイトル（和文）

ひび割れを有するセメント系材料の化学的変質評価(その1) -単一人工ひび割れに沿った変質挙動の把握と解析コードの開発-

タイトル（英文）

Chemical Alteration of Cracked Cementitious Materials (1) -Flow-through leaching experiment using a simple artificial cracked cement column sample and development of reactive transport calculation code-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

放射性廃棄物処分施設に使用されるセメント系材料にひび割れが発生した場合の性能評価に対応すべく、長期的な化学的変質の評価手法を開発した。単一のひび割れに沿ったセメント硬化体の通水実験により、硬化体固相内のひび割れ表面近傍に、カルシウム成分の溶脱によって変質層が生成することを観察し、変質に伴う通水溶液の組成変化が固相の変化と対応していることを定量的に把握した。実験結果に基づき、単一ひび割れ内では一次元の移流分散、硬化体健全部内ではひび割れに垂直な方向の一次元の拡散で記述した準二次元の物質移行モデルを構築し、セメント水和物の化学溶解平衡モデルと連成することで変質解析コードCCT-Fを開発した。開発したコードによる解析結果は、単一ひび割れセメント硬化体の変質挙動を良く再現したことから、本モデル及びコードはひび割れを有するセメント媒体の変質解析手法として有用であることが示された。

概要 （英文）

In the concept for radioactive waste disposal in Japan, cement is a potential waste packaging and backfilling material and is expected to provide both chemical and physical containment. In this study, the long-term alteration of cementitious materials in a cracked repository is discussed using experimental and modelling techniques for the safety assessment of radioactive waste disposal. A flow-through experiment using a simple artificial fractured cement column sample was carried out and the evolution of chemical composition in discharged water and the distribution of mineral components in a solid matrix were observed. A coupling transport and chemical equilibrium calculation code, which includes the thermodynamic incongruent dissolution/precipitation model of calcium-silicate hydrate (C-S-H), is developed to predict the alteration behaviour of the fractured cementitious materials. The advection transport of the component in solution within the crack and the diffusion of the component in the cement solid matrix are modelled in the calculations. With the proposed model, the possible alteration of cementitious materials along a crack is described.

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