本发明涉及构成放射性废物处置场的建筑物材料的水泥类材料，还涉及为了对放射性废物处置场进行地基改良从而向地基中注入的灌浆材料。
背景技术：
高水平放射性废物需要被深埋在建造于地下350米以上的深地层的放射性废物处置场，从而确保其至少数万年的安全性。另外，低水平放射性废物被埋设在地下50～100m的混凝土槽等中，受到数百年的管理。
在建造放射性废物处置场时，首先，向地下350m以上的深地层的基岩的龟裂中注入灌浆材料，在止水的同时使基岩稳定。接着，在稳定后的深地层挖掘长度超过100km的坑道，再以数米为间隔地挖掘竖坑并向竖坑内埋设密封了高水平放射性废物的密封容器。
坑道的周围通过支护混凝土等加固，埋设了密封容器的竖坑用膨润土密封。由此，通过膨润土(人造屏障)和基岩(天然屏障)包围密封了高水平放射性废物的密封容器，防止地下水受到污染。
为了灌浆和支护混凝土等的致密化，通常向原料水泥中添加作为掺合料的硅石粉(二氧化硅)。水泥中的二氧化硅与通过水合反应生成的氢氧化钙相反应(火山灰反应)从而使水泥硬化体致密化。
作为揭示放射性废物处置场用的水泥类材料或灌浆材料的在先技术文献，有日本特开2000-65992号公报(专利文献1)、日本特开2003-290734号公报(专利文献2)、日本特开2011-59044号公报(专利文献3)、日本特开2011-196806号公报(专利文献4)、日本特开2012-224694号公报(专利文献5)。
专利文献1(日本特开2000-65992号公报)揭示的水泥类材料包含粉煤灰、微硅粉等硅质掺合料。专利文献2(日本特开2003-290734号公报)给出了在膨润土类材料层和水泥类材料层相接的边界部存在包含硅石系材料的缓冲层的启示。包含硅石系材料的缓冲层通过使用微硅粉、粉煤灰、铁精炼渣、无铁精炼渣等中选择的粉末而构成。
专利文献3(日本特开2011-59044号公报)揭示一种含有球形二氧化硅微粉和消石灰微粉的注入材料。球形二氧化硅是在高温气流中熔融二氧化硅质材料从而得到的二氧化硅的球形体。专利文献4(日本特开2011-196806号公报)揭示的注入材料也含有在高温气流中熔融二氧化硅质材料从而得到的二氧化硅的球形体。专利文献5(日本特开2012-224694号公报)揭示了一种以钠型膨润土为主体的止水性填充材料，其通过向膨润土中混合比率为30重量％以下的火山灰物质而成。火山灰物质是粉煤灰或微硅粉。
如上述专利文献所述，在现有技术中，建造放射性废物处置场的水泥类材料或灌浆材料所含有的硅石粉原料典型地为粉煤灰、微硅粉等。粉煤灰是在火力发电厂与煤炭燃烧气体一起被喷出的球形微粒，微硅粉是在电炉中精炼金属硅或硅铁时的排气中所包含的球形微粒。
另外，虽然是与放射性废物处置场没有关联的领域，但存在将稻谷壳等植物性材料的烧成灰作为水泥掺和料使用的尝试。日本专利第4524721号公报(专利文献6)揭示了一种含有大量作为产业废物的稻谷壳灰且压缩强度大的水泥组成物。日本特开平5-194007号公报(专利文献7)揭示了一种混入了以稻谷壳作为原料的非晶质二氧化硅微粉的混凝土产品。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-65992号公报
专利文献2：日本特开2003-290734号公报
专利文献3：日本特开2011-59044号公报
专利文献4：日本特开2011-196806号公报
专利文献5：日本特开2012-224694号公报
专利文献6：日本专利第4524721号公报
专利文献7：日本特开平5-194007号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
在高水平放射性废物的地层处置场中，像水泥那样的碱性材料存在引起膨润土屏障的功能损失、基岩的变质的可能性。因此，作为对放射性废物处置场的构成材料的要求特性，要求ph未满11的低碱性。
关于确保低碱性，使活性高的二氧化硅质材料与通过水泥的水和生成的氢氧化钙发生反应的方法较为有效，在现有的放射性废物处置场用的水泥类材料、灌浆材料中，利用了作为火山灰物质的微硅粉或粉煤灰等。但是，存在含有微硅粉或粉煤灰的材料的ph的降低费时，早期强度表现性低下的问题。
经过特定的程序，从稻谷壳等植物性材料的烧成灰提取的硅石粉为多孔且非晶质(amorphous)结构，因此，其与氢氧化钙之间的反应性良好，具有较高的反应活性。因此，认为非晶质且具有多孔结构的植物性材料来源的硅石粉更适合进行火山灰反应。
本发明的发明人对植物性材来源的硅石粉是否适合作为包含在放射性废物处置场的水泥类材料、灌浆材料中的二氧化硅而进行了研究。
本发明的目的在于，提供一种硬化后ph尽早地下降、且早期强度特性优异的放射性废物处置场用水泥类材料。
本发明的其他目的在于，提供一种硬化后ph尽早地下降，早期强度特性优异，并且能够渗透注入微小的地基的粒子间隙、基岩龟裂中的放射性废物处置场用灌浆材料。
用于解决技术问题的手段
本发明的放射性废物处置场用水泥类材料具备基础水泥、和多孔且非晶质的硅石粉。在质量基准下，硅石粉相对于水泥类材料总体的量在35％～65％的范围内。
优选地，硅石粉包含含有碱性成分的氧化物，该含有碱性成分的氧化物的总含量相对于所述硅石粉总体在质量基准下为4.1％以下。优选地，该总含量为3.0％以下，更优选为2.0％以下，进一步优选为1.6％以下。
优选地，硅石粉的二氧化硅纯度在质量基准下为93％以上。
为了使硅石粉中的碱性成分的总含量更少，硅石粉优选为将植物性材料浸渍于酸溶液中或温水中从而使碱性成分的量减少、然后再使其烧成而得到的灰。植物性材料从稻谷壳、稻秆、米糠、麦秆、树皮、蔗渣、玉米、甘蔗、红薯、大豆、花生、木薯、桉树、羊齿植物、菠萝等中选择，但优选稻谷壳。
含有碱性成分的氧化物为从由氧化钠、氧化钾、氧化钙以及氧化镁构成的组中选择的1种或2种以上的氧化物。
优选地，硅石粉的平均粒径在3μm～7μm的范围内。另外，在硅石粉的粒度分布中，相对于硅石粉总体，粒径超过10μm的量为15％以下，粒径未满1μm的量为6％以下。拥有这样的硅石粉的平均粒径和粒度分布的水泥类材料适用于放射性废物处置场的灌浆材料。
在灌浆材料的情况下，对于基础水泥粉末，同样地优选其平均粒径在3μm～7μm的范围内，在其粒度分布中，相对于基础水泥总体，粒径超过10μm的量为15％以下，粒径未满1μm的量为6％以下。
发明效果
根据本发明的放射性废物处置场用水泥类材料，能够实现硬化后ph尽早地下降、早期强度特性优异的水泥类材料。
根据本发明的放射性废物处置场用灌浆材料，能够实现硬化后ph尽早地下降、早期强度特性优异、并且向地基的微小粒子间隙和基岩的龟裂的渗透注入性优异的灌浆材料。
附图说明
图1表示包含稻谷壳烧成灰的硅石粉中的含有碱性成分的氧化物的总含量、与含有该硅石粉的水泥类材料的硬化体在材龄为14天后的ph之间的关系的图。
具体实施方式
**[本发明的水泥类材料的特征]**
本发明的放射性废物处置场用水泥类材料具有以下特征。
a)具备基础水泥、和多孔且非晶质的硅石粉。
b)在质量基准下，硅石粉相对于水泥类材料总体的量在35％～65％的范围内。
通过具有上述特征，能够实现水泥类材料的硬化后ph尽早地下降、早期强度特性优异的效果。关于这一点，将在后述中通过各种实验结果详细说明。
**[本发明的灌浆材料的特征]**
本发明的放射性废物处置场用灌浆材料除了上述的a)和b)的特征之外，还具有下述c)和d)的特征，更优选还具有下述的e)和f)的特征。
c)硅石粉的平均粒径在3μm～7μm的范围内。
d)在硅石粉的粒度分布中，相对于硅石粉总体，粒径超过10μm的量为15％以下，粒径未满1μm的量为6％以下。
e)混合了基础水泥和硅石粉的灌浆材料粉末的平均粒径在3μm～7μm的范围内。
f)在灌浆材料粉末的粒度分布中，相对于灌浆材料总体，粒径超过10μm的量为15％以下，粒径未满1μm的量为6％以下。
通过具有上述特征，能够实现水泥类材料的硬化后ph尽早地下降、早期强度特性优异的效果，并且还能够实现向地基的微小粒子间隙和基岩的龟裂的渗透注入性优异的效果。关于这一点，将在后述中通过各种实验结果详细说明。
需要说明的是，上述的特征c)、d)、e)及f)特别适用于灌浆材料，但水泥类材料也可以具备上述特征。
**[准备的基础水泥的种类]**
在进行各种试验时，本发明的发明人准备了如表1所示的四种基础水泥。类别标号c1的基础水泥含有硅酸盐水泥熟料和石膏。类别标号c2、c3、c4的基础水泥包括硅酸盐水泥熟料、高炉渣、石膏。四种基础水泥的粒度分布有若干差异。硅酸盐水泥熟料是日铁住金水泥公司生产的中热水泥熟料。高炉渣是日铁住金水泥公司生产的高炉渣微粉末。石膏是泰国无水石膏(日文：タイ無水石膏)。
[表1]
基础水泥的种类
**[准备的硅石粉的种类]**
本发明的发明人准备了如表2所示的硅石粉。准备的硅石粉的种类大致分成：作为植物性废物的代表的稻谷壳烧成后的灰(类别标号：hs1、hs2、hs3、ls1、ls2，ss)、粉煤灰(类别标号：fa)、微硅粉(类别标号：sif)、硅砂(类别标号：qs)。
[表2]
硅石粉的种类
类别标号hs1、hs2、hs3都是向5％浓度的柠檬酸中浸渍稻谷壳从而使碱性成分等杂质減少后，在大气中以300℃以上且1100℃以下的温度进行烧成后的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰。作为酸溶液，并不限定于柠檬酸，只要是能够使稻谷壳等植物性材料中的碱性成分减少的酸溶液即可使用。通过改变酸的浓度、改变浸渍的时间、或改变酸溶液的温度，能够控制碱性成分的去除量。以类别标号hs1、hs2、hs3表示的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰都是多孔且为非晶质，sio2纯度为95.4％，含有碱性成分的氧化物(氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁)的总含量(na2o+k2o+cao+mgo)为0.8％。
将三种经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1、hs2、hs3分别在烧成后粉碎并分级，使其成为规定的粒度分布。测定的粒径为平均粒径、以及在粒度分布中粒径超过10μm的量、粒径未满1μm的量。通过激光衍射式粒度分布测量仪(日机装生产的mt-3000ii)测定粒度分布。
类别标号ls1、ls2是不将稻谷壳在酸溶液中浸渍、在大气中以300℃以上1100℃以下的温度进行烧成后的未经过酸处理的稻谷壳烧成灰，其为多孔且为非晶质。由于未进行酸处理，因此，含有碱性成分的氧化物的总含量稍高为2.4％和4.1％。另外，sio2纯度为93.8％和93.7％，与经过柠檬酸处理后的稻谷壳烧成灰相比，纯度较低。烧成后粉碎并分级，使其成为规定的粒度分布。
类别标号ss是粉碎稻谷壳烧成灰后，在1700℃以上温度的火炎中进行熔融球状化处理后的经过火炎球状化处理的稻谷壳烧成灰，由于经过了火炎球状化处理，因此硅石粉为非晶质，但为非多孔。含有碱性成分的氧化物的总含量为1.6％。在球状化处理后进行分级，使其成为规定的粒度分布。
类别标号fa是粉煤灰(jisii种灰，北电兴业公司生产)，是非多孔且为非晶质。二氧化硅纯度为较低的64.1％，另外，含有碱性成分的氧化物的总含量为4.1％，是比稻谷壳烧成灰更高的值。另外，平均粒径为8.5μm，是比稻谷壳烧成灰更高的值。
类别标号sif是微硅粉(sf-an，巴工业公司生产)，是非多孔且为非晶质。含有碱性成分的氧化物的总含量为0.1％，与稻谷壳烧成灰相比，成为非常小的值。平均粒径为1.8μm，与稻谷壳烧成灰hs1、hs2相比，成为较小的值。
类别标号qs是将硅砂(东北硅砂9号)粉碎、分级后的粉体，是非多孔且为晶体。另外，含有碱性成分的氧化物的总含量为3.7％，与稻谷壳烧成灰相比成为较高的值。
在表2中，施加了淡黑色的部分的数值是脱离了优选的范围或条件的数值。同样地，在下述的表3～表11中，对脱离了优选的范围或条件的数值等施加了淡黑色。
**[经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰的含量的变化与特性的关系]**
关于类别hs1的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰，将硅石粉相对于水泥类材料总体的含量(二氧化硅替代率)变为0％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％，调查水泥类材料或灌浆材料的硬化状况、ph以及渗透性。其结果如表3所示。
[表3]
经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰(含有碱性成分的氧化物的总含量为0.8％)的含量的变化与特征的关系
如下所述地进行ph的测定。制备水灰比为100％、分散剂(日铁住金水泥公司生产ml-3000)添加量为1％的悬浊液，以使悬浊液不会分离的方式振荡并且在20℃的试验室中养护24小时后，在50℃的水中养护14天。接着，粉碎养护后的硬化体，在固液比为1∶5的离子交换水内振荡72小时后，测定ph。
如下所述地进行渗透性的试验。向相对于包含水泥和二氧化硅质材料的混合水泥的质量而含有2％的分散剂(日铁住金水泥株公司生产ml-3000)的水溶液中投入混合水泥，在6000rpm下搅拌混合3分钟，制备水灰比为400％的悬浊液。接着，在加工直径为55mm的亚克力管而制成的试验装置中，称量丰浦硅砂(山口县丰浦产)并投入亚克力管而制成15cm的饱和砂层，使得间隙率为45％。从上部投入500ml的所制作的悬浊液，同时开放下部塞子使悬浊液渗透，测定悬浊液渗透的砂层的长度。
所使用的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1的含有碱性成分的氧化物的总含量为0.8％，平均粒径为4.3μm，在粒度分布中，粒径超过10μm的量为1.3％，粒径未满1μm的量为0.2％。
从表3的结果中能够得出以下几点。
a)当二氧化硅替代率(二氧化硅的含量)为70％以上时，水泥类材料或灌浆材料不发生硬化。
b)当二氧化硅替代率为30％以下时，ph的值超过11。
c)当二氧化硅替代率为40％～60％时，ph的值为10.3～10.5。
d)当二氧化硅替代率为60％以上时，渗透性将变差。
根据上述点认为：为了使用含有碱性成分的氧化物的总含量为0.8％的稻谷壳烧成灰而得到低碱性(ph未满11)的水泥类材料，需要使二氧化硅替代率为35％～65％。
另外，即便是调整至适当的粒度分布的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1，由于当二氧化硅替代率为60％以上时，渗透性将变差，因此，为了得到低碱性(ph未满11)且渗透性良好的灌浆材料，优选使二氧化硅替代率成为35％～55％。
**[未经过酸处理的稻谷壳烧成灰的含量变化与特征的关系]**
关于类别ls1的未经过酸处理的稻谷壳烧成灰，将硅石粉相对于水泥类材料总体的含量(二氧化硅替代率)变为0％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％，调查水泥类材料或灌浆材料的硬化状况、ph以及渗透性。其结果如表4所示。
[表4]
未经过酸处理的稻谷壳烧成灰(包含碱性成分的氧化物的总含量为2.4％)的含量变化与特性的关系
所使用的未经过酸处理的稻谷壳烧成灰ls1的含有碱性成分的氧化物的总含量为2.4％，平均粒径为4.3μm，在粒度分布中，粒径超过10μm的量为1.8％，粒径未满1μm的量为0.2％。
从表4的结果中能够得出以下几点。
a)当基础水泥为c4时，无论二氧化硅替代率(二氧化硅的含量)为何种范围，ph的值都为11以上。
b)但是，当基础水泥为c4时，如果二氧化硅替代率为40％以上，能够使ph的值成为11.3以下。
c)当基础水泥为c1时，如果二氧化硅替代率为50％以上，能够使ph的值成为11以下。
d)当二氧化硅替代率为60％以上时，渗透性将变差。
根据上述点认为：在基础水泥为c4的情况下，就使用了含有碱性成分的氧化物的总含量为2.4％的未经过酸处理的稻谷壳烧成灰的水泥类材料而言，当二氧化硅替代率为30％以下时，将难以使其成为低碱性，但当二氧化硅替代率为40％以上时，能够使其成为ph11.3以下的低碱性。在基础水泥为c1的情况下，如果二氧化硅替代率为50％以上，则能够使其成为ph11以下的低碱性。
**[经过火炎球状化处理的稻谷壳烧成灰的含量变化与特性之间的关系]*
关于类别ss的经过火炎球状化处理的稻谷壳烧成灰，将硅石粉相对于水泥类材料总体的含量(二氧化硅替代率)变为0％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％，调查水泥类材料或灌浆材料的硬化状况、ph以及渗透性。其结果如表5所示。
[表5]
经过火炎球状化处理的稻谷壳烧成灰(包含碱性成分的氧化物的总含量为1.6％)的含量变化与特性的关系
所使用的经过火炎球状化处理的稻谷壳烧成灰ss的含有碱性成分的氧化物的总含量为1.6％，平均粒径为4.1μm，在粒度分布中，粒径超过10μm的量为1.0％，粒径未满1μm的量为0％。
从表5的结果中能够得出以下几点。
a)无论二氧化硅替代率(二氧化硅的含量)在何种范围内，ph的值都超过11。
b)ph的值比未经过酸处理的稻谷壳烧成灰ls(含有碱性成分的氧化物的总含量为2.4％)更大。
c)粒度分布中，粒径超过10μm的量为1％，粒径未满1μm的量为0％，当二氧化硅粒子的形状为球形时，即使二氧化硅替代率为60％也将呈现出良好的渗透性。
根据上述点认为：作为有助于ph的降低的因素，除了硅石粉中的含有碱性成分的氧化物的总含量以外，还需要硅石粉为多孔。
**[微硅粉的含量的变化与特性的关系]**
关于类别sif的微硅粉，将硅石粉相对于水泥类材料总体的含量(二氧化硅替代率)变为0％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％，调查水泥类材料或灌浆材料的硬化状况、ph以及渗透性。其结果如表6所示。
[表6]
微硅粉(含有碱性成分的氧化物的总含量为0.1％)的含量的变化与特性的关系
所使用的微硅粉sif的含有碱性成分的氧化物的总含量为0.1％，平均粒径为1.8μm，在粒度分布中，粒径超过10μm的量为0％，粒径未满1μm的量为12.3％。
从表6的结果中能够得出以下几点。
a)无论二氧化硅替代率(二氧化硅的含量)在何种范围内，ph的值都超过11。
b)当二氧化硅替代率为20％以上时，渗透性将变差。
根据上述点认为：当使用微硅粉时，难以将降低ph。认为其原因在于，微硅粉的sio2纯度高，虽然含有碱性成分的氧化物的总含量非常少，但由于其不是多孔，因此，与氢氧化钙之间的反应性并不很好。从这样的观点出发，为了使水泥类材料或灌浆材料的硬化后的ph尽早地下降，需要使用多孔的硅石粉。
另外，认为使用微硅粉时渗透性变差的原因在于，未满1μm的粒子量过多为12.3％，因此，分散不充分，而在悬浊液的移动途中发生超微粒子的凝聚。
**[粉煤灰的含量变化与特性的关系]**
关于类别fa的粉煤灰，将硅石粉相对于水泥类材料总体的含量(二氧化硅替代率)变为0％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％，调查水泥类材料或灌浆材料的硬化状况、ph以及渗透性。其结果如表7所示。
[表7]
粉煤灰(包含碱性成分的氧化物的总含量为4.1％)的含量的变化与特性的关系
所使用的粉煤灰fa的含有碱性成分的氧化物的总含量为4.1％，平均粒径为8.5μm，在粒度分布中，粒径超过10μm的量为44.1％，粒径未满1μm的量为2.1％。
从表7的结果中能够得出以下几点。
a)无论二氧化硅替代率(二氧化硅的含量)在何种范围内，ph的值都超过12。
b)当二氧化硅替代率为20％以上时，渗透性将变差。
根据上述点认为：当使用粉煤灰时，含有碱性成分的氧化物的总含量较高为4.1％，sio2纯度较低，除此之外不是多孔，因此ph的值将变高。
另外，认为使用粉煤灰时渗透性变差的原因在于，平均粒径较大为8.5μm，另外，在粒度分布中粒径超过10μm的量较多为44.1％。
**[改变了基础水泥的类别时的特性的变化]**
使用经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1(含有碱性成分的氧化物的总含量为0.8％，平均粒径为4.3μm，在粒度分布中，超过10μm的量为1.3％，未满1μm的量为0.2％)，改变基础水泥的类别，调查硬化状况、ph以及渗透性。二氧化硅替代率均设定为50％。其结果如表8所示。
[表8]
基础水泥的类别与特性的关系(使用经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰)
根据表8的结果可知：即使改变基础水泥的类别，硬化状况、ph以及渗透性也基本不发生变化。
**[硅石粉的粒径与特性的关系]**
使用经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1、hs2、hs3(含有碱性成分的氧化物的总含量为0.8％)，调查硬化状况、ph以及渗透性由于粒度分布的不同而将如何发生变化。
hs1的平均粒径为4.3μm，在粒度分布中，超过10μm的量为1.3％，未满1μm的量为0.2％。
hs2的平均粒径为6.3μm，超过10μm的量为19.7％，未满1μm的量为0％。
hs3的平均粒径为2.2μm，超过10μm的量为0％，未满1μm的量为8.6％。
其结果如表9所示。
[表9]
硅石粉的粒径与特性的关系(使用经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰)
从表9的结果中能够得出以下几点。
a)只有平均粒径最大、并且粒度分布中超过10μm的量最多的hs2的ph的值超过11。
b)只有hs1的渗透性良好，hs2和hs3的渗透性差。
根据上述观点认为：当平均粒径过大、或者含有较多大粒径的硅石粉时，比较面积变小，其结果，反应性差，促进ph下降的功能变差。
另外，当平均粒径过大、或者含有较多大粒径的硅石粉时，渗透性变差，另外，当平均粒径过小时，将引起超微粒子的凝聚，渗透性变差。
由表9的结果和上述表的结果，讨论用于得到良好的渗透性的优选的平均粒径、粒度分布。
首先，关注硅石粉的平均粒径，渗透性差者是平均粒径为8.5μm的粉煤灰、平均粒径为2.2μm的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs3、平均粒径为1.8μm的微硅粉。经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs2的平均粒径为6.3μm，但认为其渗透性差的原因在于粒度分布中超过10μm的量为19.7％。从这样的观点出发，平均粒径的范围优选为3μm～7μm，更优选为3.5μm～6.5μm。
粒度分布中粒径超过10μm的量为19.7％的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs2的渗透性差。因此，认为需要使粒径超过10μm的量为15％以下。更优选为10％以下。
粒度分布中粒径未满1μm的量为8.6％的经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs3的渗透性差。因此，认为需要使粒径未满1μm的量为6％以下。更优选为2％以下。
**[灌浆材料粉末的优选的粒径和粒度分布]**
如表1所示，在进行各种试验时，所使用的基础水泥的粒径和粒度分布如下所述。
平均粒径：4.2μm～4.3μm
粒度分布中粒径超过10μm的量：1.5％～3.5％
粒度分布中粒径未满1μm的量：0.2％～0.6％
当基础水泥具有上述的粒径和粒度分布时，认为在渗透性方面将完全不存在问题。当仅打算作为灌浆材料使用时，理想的是混合了基础水泥和硅石粉的灌浆材料粉末的粒径和粒度分布与硅石粉同样地满足下述条件。
平均粒径：3μm～7μm
粒度分布中粒径超过10μm的量：15％以下
粒度分布中粒径未满1μm的量：6％以下
**[经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰和硅砂的比较]**
对于使用了经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1的水泥类材料和使用了硅砂qs的水泥类材料，进行硬化状况、ph、渗透性的比较。二氧化硅替代率为50％。其结果如表10所示。
[表10]
经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1和硅砂qs的比较
经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1在硬化状况、ph、渗透性的所有项目中显示了良好的结果。硅砂qs在硬化状况、渗透性项目中显示了良好的结果，但其ph的值超过12。认为其理由在于，硅砂是非多孔而且为晶体，并且含有碱性成分的氧化物的总含量较高为3.7％。
认为硅砂qs的渗透性良好的原因在于，其具平均粒径为4.1μm、粒度分布中超过10μm的量为1.7％、未满1μm的量为0％这样的合理的粒度分布。
**[硅石粉的类别和压缩强度的关系]**
改变硅石粉的类别，调查材龄为3天、7天、14天的压缩强度。所使用的硅石粉为经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1、微硅粉sif、粉煤灰。二氧化硅替代率为50％。
如下所述地进行压缩强度的测定。将水灰比为65％、水泥：砂的比为1∶2的砂浆成形为4×4×16cm的模型，在20℃以及90％的相对湿度的条件下养护24小时后脱模，在20℃的水中养护至规定的材龄，以jisr5201为基准测定压缩强度。
其结果如表11所示。
[表11]
硅石粉的类别和压缩强度的关系
与微硅粉sif和粉煤灰fa相比，当使用了经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1时，材龄3天的早期强度显著较大。该差距将在材龄7天时稍稍变小，但依然是使用了经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰hs1的材料具有高强度。在材龄14天以后，上述的差距将基本消失。
通过上述结果可以确认，含有微硅粉、粉煤灰的材料的早期强度特性差。使用了经过柠檬酸处理的稻谷壳烧成灰的材料的早期强度特性优异。
**[硅石粉中的含有碱性成分的氧化物的总含量的合理值]**
调查稻谷壳烧成灰中的含有碱性成分的氧化物的总含量和材龄14天的ph值之间的关系。其结果如图1所示。
在基础水泥为c4的情况下，当含有碱性成分的氧化物的总含量为0.77％、2.35％、3.40％、4.14％时，ph的值分别为10.5、11.2、11.4、11.7。在基础水泥为c1的情况下，当含有碱性成分的氧化物的总含量为0.77％、2.35％、4.14％时，ph的值分别为10.7、10.8、11.0。从该图可以确认，为了使材龄14天的ph的值未满11，认为理想的是使含有碱性成分的氧化物的总含量为4.1％以下。更优选为3.0％以下，进一步优选为2.0％以下，再进一步优选为1.6％以下。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不局限于实施方式。在与本发明要求保护的范围所记载的发明相同的范围或均等范围内，能够进行各种修改或变形。
产业上的可利用性
本发明能够作为放射性废物处置场用的水泥类材料和灌浆材料而有效地被利用。