水固比が複合固形廃棄物ベースの流動性安定化土の性能、微細構造進化、および低炭素特性に及ぼす影響

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

🔬研究者:Quantitative data on strength, microstructure, and LCA provide a benchmark for further optimization of waste-based geopolymers.

🏢実務担当者:Offers a ready-to-use formulation with verified performance and environmental benefits for soil stabilization in construction.

🏛政策担当者:Supports policies promoting industrial waste utilization and low-carbon building materials with clear emission reduction metrics.

工業固体廃棄物の高付加価値利用を促進し、掘削土の処分に対処するため、ソーダ残渣（SR）、高炉水砕スラグ（GGBS）、リン石膏（PG）、および普通ポルトランドセメント（PC）を質量比10：81：9：25で含み、工業固体廃棄物が結合材の80%を占める、新規の低炭素複合セメント系材料である固体系ジオポリマーセメント（SGPC）を開発した。水固比（W/S = 0.41–0.49）がSGPC安定処理土のワーカビリティー、力学性能、および微細構造の進化に及ぼす影響を系統的に調査し、従来のセメント系安定材に代わる持続可能な代替材料を提供することを目的とした。結果は、最適な水固比が0.43（SGPC43）であり、28日間の一軸圧縮強度が1450 kPaで、工学的要求値である0.8 MPaを超え、純セメント系（C43）の85%以上に達することを示している。流動性は60分後も163 mmを維持し、初期凝結時間と終結時間はそれぞれ43時間と58時間であった。微細構造分析により、ソーダ残渣が提供するアルカリ性がスラグとリン石膏の水和を促進し、相互に絡み合ったカルシウム（アルミノ）シリケート水和物（C–(A)–S–H）とエトリンガイト（AFt）を形成し、これらが空隙を充填して緻密な構造を形成し、それによって力学性能を向上させることが明らかになった。環境および経済評価では、SGPC43の結合材1トン当たりのCO2排出量が930 kg CO2-e/tから235 kg CO2-e/t（約74.7%削減）に減少し、材料コストが110 USD/tから53 USD/t（約51.8%削減）に減少することが示されている。簡略化した不確実性分析は、炭素削減が70%±5%、コスト削減が50%±5%に維持されることを示し、結果の頑健性を確認している。全体として、SGPC43は優れた工学性能、環境便益、および経済的実現可能性を示し、低炭素で持続可能な安定化材料としての可能性を強調している。

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。

To promote the high-value utilization of industrial solid wastes and address the disposal of excavated soils, a novel low-carbon composite cementitious material, solid waste-based geopolymer cement (SGPC), was developed, consisting of soda residue (SR), granulated blast furnace slag (GGBS), phosphogypsum (PG), and ordinary Portland cement (PC) in a mass ratio of 10:81:9:25, with industrial solid wastes accounting for 80% of the binder. The effects of water-to-solid ratio (W/S = 0.41–0.49) on the workability, mechanical performance, and microstructural evolution of SGPC-stabilized soil were systematically investigated to provide a sustainable alternative to conventional cement-based stabilizers. The results indicate that the optimum water-to-solid ratio is 0.43 (SGPC43), with a 28-day unconfined compressive strength of 1450 kPa, exceeding the engineering requirement of 0.8 MPa and reaching over 85% of that of a pure cement system (C43). The flowability remained 163 mm after 60 min, with initial and final setting times of 43 h and 58 h, respectively. Microstructural analysis revealed that the alkalinity provided by soda residue promotes the hydration of slag and phosphogypsum, forming interwoven calcium (alumino) silicate hydrate (C–(A)–S–H) and ettringite (AFt), which fill pores and form a dense structure, thereby enhancing mechanical performance. Environmental and economic assessments show that the CO2 emission of SGPC43 per ton of binder decreases from 930 kg CO2-e/t to 235 kg CO2-e/t (approximately 74.7% reduction), while the material cost decreases from 110 USD/t to 53 USD/t (approximately 51.8% reduction). A simplified uncertainty analysis indicates that the carbon reduction remains at 70% ± 5% and the cost reduction at 50% ± 5%, confirming the robustness of the results. Overall, SGPC43 demonstrates excellent engineering performance, environmental benefits, and economic feasibility, highlighting its potential as a low-carbon and sustainable stabilizing material.

• openalex https://doi.org/10.3390/ma19112247first seen 2026-05-28 05:04:12 · last seen 2026-06-17 07:12:28