学術雑誌論文 Pair distribution function analysis of nanostructural deformation of calcium silicate hydrate under compressive stress

Bae, Sungchul  ,  Jee, Hyeonseok  ,  Kanematsu, Manabu  ,  Shiro, Ayumi  ,  Machida, Akihiko  ,  Watanuki, Tetsu  ,  Shobu, Takahisa  ,  Suzuki, Hiroshi

内容記述
ケイ酸カルシウム水和物(C-S-H)は大きな関心が寄せられているが、外部負荷下の詳細な原子レベルでの構造および固有の変形に関しての不明な点が多い。本研究は、その場X線散乱に基づく原子対相関関数(PDF)解析法により、ケイ酸三カルシウム(C3S)ペースト中にあるC-S-Hの負荷応力に対するナノ構造変形過程を評価した。圧縮荷重下におけるC3Sペーストのひずみを、ひずみゲージ、ブラッグピークのシフト、PDFの3つの手法によって得られるひずみから評価した。PDF解析により、結晶相が20Åを超える範囲で支配的であるのに対し、C-H-S相は大部分が0~20Åの範囲に寄与していることが明らかになった。C-H-Sにおける短距離の原子レベルのひずみは (1) 塑性変形の領域(0~10MPa)と、(2) 線形弾性変形の領域(>10MPa)の2つが存在する。一方で20Åを超える長距離での変形はCa(OH)2での変形と類似している。10MPa以下では、短距離のひずみは層間もしくはゲル細孔に存在する水の移動によって生じたC-S-Hの高密度化に起因している。移動した水がC-H-Sに戻るとき、ひずみが回復している可能性がある。

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