低炭素エンジニアリング超硫酸塩セメント複合材料のひずみ硬化性能：黄河堆積物の促進的役割

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

🔬研究者:Provides a method to enhance strain-hardening while reducing carbon footprint using industrial by-products and natural sediment.

🏢実務担当者:Demonstrates a cost-effective, low-carbon alternative for ECC in construction with potential for material cost reduction and sustainability claims.

🏛政策担当者:Highlights potential for carbon emission reduction in construction through use of waste materials, informing policies on sustainable materials.

エンジニアードセメントitious複合材料（ECC）は、高い延性、効果的なひび割れ制御、および損傷に対する耐性で知られる繊維補強建材の一種である。しかし、その広範な利用は、ポルトランドセメントの大きな炭素フットプリントと超微粉砕石英砂の費用によって制限されている。本研究は、固形廃棄物ベースの超硫酸塩セメント（SSC）を結合材として使用し、細骨材を現地で浚渫された黄河堆積物（YRS）で完全に置換することにより、費用対効果が高く低炭素なエンジニアード超硫酸塩セメント複合材料（ESSCC）を開発するものである。砂結合材比と繊維体積含有率が力学特性および微細構造に及ぼす影響を調査した。最適な配合は、28日圧縮強度が最適な石英砂を用いたものと同等であり、一方で極限引張ひずみは4.2%に達し、55%の増加を示した。微細構造および微視力学解析により、YRSが繊維-マトリックス界面を強化し、摩擦結合応力（τ₀）を31%、すべり硬化係数（β）を70.8%増加させると同時に、マトリックス破壊靭性（K_m）を大幅に低減することが明らかになった。最適化された微視力学的条件は、より高い擬似ひずみ硬化指数（PSH）をもたらした。これにより、複合材料の巨視的なひずみ硬化および多重ひび割れ挙動が相乗的に改善された。ライフサイクルアセスメントにより、標準的なECCと比較して、ESSCCは材料の炭素排出量を約70%削減でき、コストも22.4%削減できることが明らかになった。本研究は、工業副産物と天然廃棄物堆積物の相乗的利用を通じて、向上した力学性能を備えた持続可能なECCを生産するための実行可能なアプローチを示している。

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。

Engineered cementitious composites (ECCs) are a type of fiber-reinforced building material known for their high ductility, effective crack management, and resilience to damage. However, their broader use is limited by the significant carbon footprint of Portland cement and the expense of ultrafine quartz sand. This study develops a cost-effective, low-carbon engineered supersulfated cement composite (ESSCC) by employing a solid waste-based supersulfated cement (SSC) as the binder and completely substituting fine aggregate with locally dredged Yellow River sediment (YRS). The effects of the sand-to-binder ratio and fiber volume content on the mechanical properties and microstructure were investigated. The optimal mixture exhibited a 28-day compressive strength comparable to its optimal quartz sand counterpart, while the ultimate tensile strain reached 4.2%, representing a 55% increase. Microstructural and micromechanical analyses revealed that the YRS enhanced the fiber-matrix interface, raising the frictional bond stress ( τ 0 ) by 31% and slip-hardening coefficient ( β ) by 70.8%, while significantly reducing matrix fracture toughness ( K m ). The optimized micromechanical condition yielded a higher Pseudo strain-hardening indices ( PSH ). This synergistically improved the composite's macroscopic strain-hardening and multiple-cracking behavior. A lifecycle assessment reveals that, compared with a standard ECC, ESSCC can reduce the carbon emission of materials by about 70%, the cost can also be reduced by 22.4%. This study illustrates a feasible approach to producing sustainable ECC with enhanced mechanical performance through the synergistic use of industrial by-products and natural waste sediment.

• openalex https://doi.org/10.1016/j.jobe.2026.116930first seen 2026-07-26 05:17:32