異なるシリカモジュラスを持つアルカリ活性化溶液のATR-FTIRと29Si NMRによるライフサイクルアセスメント：フライアッシュ-GGBS系のジオポリマー化への影響

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides systematic LCA data on activator solution stability, aiding optimization of geopolymer formulations for durability and performance.

🏢実務担当者:Offers guidance on selecting silica modulus values (0.8 or 1.4) for stable, high-strength geopolymer products suitable for commercial use.

🏛政策担当者:Highlights a viable low-carbon cement alternative; supportive policies for geopolymer adoption could accelerate construction sector decarbonization.

近年、ジオポリマー（GP）は、その環境に優しい性質と、普通ポルトランドセメント（OPC）と比較した場合の優れた従来性により、大きな注目を集めている。GPはOPCの代替となるだけでなく、3Dプリンティング技術、耐熱材料、航空宇宙材料、建築構造物、その他の新興用途においても重要な役割を果たしている。しかし、異なるシリカモジュラスを有するアルカリ活性化溶液の長期的な安定性と貯蔵挙動については、いまだ十分に理解されておらず、それらの大規模な応用と商業化を制限している。本研究は、主に1年間にわたる異なるシリカモジュラスのアルカリ活性化溶液のライフサイクルアセスメント（LCA）を調査するものである。我々は、これらのアルカリ活性化溶液の物理的および化学的寿命の観察に焦点を当て、モルタルの圧縮強度に対するアルカリ溶液およびアルミノケイ酸塩由来のNa₂O、SiO₂、Al₂O₃含有量の影響を評価した。GPの重要性が高まっているにもかかわらず、その長期的な安定性と耐久性は、アルカリ活性化溶液に大きく依存している。これらのアルカリ活性化溶液のLCAを理解することは極めて重要である。我々の研究により、シリカモジュラス値0.8および1.4の溶液は長期間にわたって安定であり、製品配合や商業化に向けた実用用途に適していることが明らかになった。対照的に、1.2の溶液はGPモルタルにおいて急結し、結晶化する。pH、ケイ酸塩構造、および反応性の経時変化は、シリカモジュラスがアルカリ活性化溶液の安定性と性能に影響を与える役割を果たすことを示した。耐久性評価は、目視観察、pH安定性、フーリエ変換赤外分光法（ATR-FTIR）、および核磁気共鳴（²⁹Si固体NMR）を通じて分析された。さらに、フライアッシュおよび高炉水砕スラグ（GGBS）のジオポリマー化におけるこれらのアルカリ活性化溶液の反応性が研究された。本研究は、異なるシリカモジュラス値がジオポリマー化プロセスおよびGPの結果として得られる機械的特性にどのように影響するかを理解することを目的とした。調査結果は、シリカモジュラスが反応メカニズムおよびGP製品の構造的完全性に有意に影響することを示した。シリカモジュラス0.8および1.4の溶液は、ジオポリマー化活性の向上を示し、フライアッシュおよびGGBSベースのGPにおいてより高い圧縮強度とより優れた全体的な性能をもたらした。これらの知見は、様々な用途向けの耐久性があり高性能なGPを開発するためのアルカリ活性化溶液の最適化に貢献する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

In recent years geopolymers (GPs) gain significant attention due to their eco‐friendly nature and greater conventionality compared to ordinary Portland cement (OPC). Beyond replacing OPC, GPs play crucial roles in 3D printing technology, thermal resistance materials, aerospace materials, building constructions, and other emerging applications. However, the long‐term stability and storage behavior of alkali activator solutions with different silica modulus remain insufficiently understood, which limits their large‐scale application and commercialization. Our study primarily investigates the life cycle assessment (LCA) of different silica modulus of alkali activator solutions over a 1‐year period. We focused on observing the physical and chemical longevity of these alkali activator solutions and evaluating the effects of Na 2 O, SiO 2 , and Al 2 O 3 content from the alkali solution and aluminosilicates on the compressive strength of mortar. Despite the growing importance of GPs, their long‐term stability and durability largely depend on the alkali‐activated solutions. Understanding the LCA of these alkali‐activated solutions is crucial. Our research revealed that solutions with silica modulus values of 0.8 and 1.4 are stable over long periods, making them suitable for product formulations and practical applications toward commercialization. In contrast, the 1.2 solution undergoes rapid setting in GP mortar and crystallizes. The variation of pH, silicate structure, and reactivity with time, indicated that silica modulus plays a role in influencing the stability and performance of the alkali activator solutions. The durability assessments were analyzed through visual observation, pH stability, Fourier transform infrared (ATR‐FTIR) spectroscopy, and nuclear magnetic resonance ( 29 Si solid‐state NMR). Additionally, the reactivity of these alkali activator solutions in the geopolymerization of fly ash and ground granulated blast furnace slag (GGBS) was studied. The research aimed to understand how different silica modulus values influence the geopolymerization process and the resulting of mechanical properties of GPs. The findings indicated that the silica modulus significantly affects the reaction mechanisms and the structural integrity of the GP products. Solutions with a silica modulus of 0.8 and 1.4 showed enhanced geopolymerization activity, leading to higher compressive strengths and better overall performance in the fly ash and GGBS‐based GPs. These insights contribute to optimizing alkali activator solutions for developing durable and high‐performance GPs for various applications.

• semanticscholar https://doi.org/10.1002/slct.202505080first seen 2026-06-29 07:32:59 · last seen 2026-09-22 05:13:22