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低炭素建設材料に向けて：鉄尾鉱とフライアッシュを配合した機械的特性を改善した持続可能なリン酸系ジオポリマー

Towards Low‐Carbon Construction Materials: Sustainable Phosphoric Acid‐Based Geopolymer Incorporating Iron Tailings and Fly Ash With Improved Mechanical Properties (原題)

Shaoyun Pu, Junjie Ge, Guojun Cai, Guoxiong Mei, Wei Duan, Ruifeng Chen, Kai Huang, Tianyi Wu, Bomin Xu, Zening Zhao, Chennan Zhang

Journal of the American Ceramic Society📚 査読済 / ジャーナル2026-10-29#その他Origin: CN経営インパクト: コスト削減対象セクター: construction
DOI: 10.1111/jace.71344
原典: https://doi.org/10.1111/jace.71344
📄 PDF

🤖 gxceed AI 要約

日本語

フライアッシュ系リン酸ジオポリマーの低強度課題に対し、鉄尾鉱（IOT）を共前駆体として配合し高早期強度材料を開発した。最適配合（IOT25%、リン酸60%、L/S0.85）で56日圧縮強度が0.14MPaから22.7MPaへ大幅に向上し、細孔構造もメソポーラス化した。CO2排出原単位16.0kg/m³/MPa、エネルギー消費原単位76.3MJ/m³/MPaを達成し、廃棄物利用と炭素削減に寄与する。

English

This study develops high-early-strength phosphoric acid-based geopolymers by co-incorporating iron ore tailings (IOT) with fly ash. The optimal mix (25% IOT, 60% PA, L/S 0.85) raised 56-day compressive strength from 0.14 to 22.7 MPa and shifted pore structure to mesoporous. CO2 emission intensity reached 16.0 kg/m3/MPa, supporting waste utilization and carbon reduction in construction materials.

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

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

建設資材の低炭素化はScope 3排出削減やグリーン調達の観点で日本企業にも関連するが、本論文は材料工学的知見が中心で、SSBJや有報開示への直接的示唆は限定的。

In the global GX context

Embodied-carbon reduction in construction materials feeds into Scope 3 accounting and green procurement under ISSB/CSRD, though this paper is primarily materials-science evidence rather than disclosure scholarship.

👥 読者別の含意

🔬研究者:廃棄物由来前駆体を用いたリン酸系ジオポリマーの反応機構と物性制御に関する実験的知見を提供する。

🏢実務担当者:建設資材の調達・設計において、尾鉱やフライアッシュを活用した低炭素材料の選択肢を検討する際の参考になる。

📄 Abstract（原文）

ABSTRACT Fly ash phosphoric acid–based geopolymers suffer from low strength. This study incorporated iron tailings (IOT) as a co‐precursor with fly ash to fabricate high‐early‐strength phosphate‐based geopolymers (IPAM). The effects of phosphoric acid (PA) concentration, liquid‐solid ratio (L/S), IOT content, and curing time on physical properties were investigated, and the geopolymerization mechanism was elucidated via XRD, FTIR, XPS, SEM, ICC and BET. The mechanically optimal mixture was 25% IOT, 60% PA concentration, and an L/S of 0.85. Compared to the control (0% IOT), this formulation reduced paste fluidity by 80%, shortened the setting time from 216 h to 0.4 h, and dramatically increased the 56‐day compressive strength from 0.14 MPa to 22.7 MPa. IOT incorporation increased pH but decreased electrical conductivity (EC), significantly reduced total porosity and water absorption, and transformed the supermacroporous (>100 nm) structure into a mesoporous (<50 nm) one. The geopolymerization process involves dissolution of IOT and fly ash, formation of amorphous gels (Al–O–P, Fe–O–P) and crystalline phases (CaHPO 4 ·2H 2 O, AlPO 4 , Fe 3 (PO 4 ) 2 ), and conversion of Ca(H 2 PO 4 ) 2 ·H 2 O to CaHPO 4 ·2H 2 O. IPAM with 25% IOT exhibited a CO 2 emission intensity of 16.0 kg/m 3 /MPa and energy consumption intensity of 76.3 MJ/m 3 /MPa. This work enhances understanding of IOT‐enhanced fly ash phosphoric acid‐based geopolymer mechanisms, which is essential for carbon reduction, environmental protection, and waste utilization.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。