銅スラグを細骨材の代替として用いた高性能コンクリートの耐久性と機械的特性に関する実験的研究

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

🔬研究者:Provides experimental data on optimum replacement ratio and mechanical properties of copper slag concrete.

🏢実務担当者:Construction companies can use 40% copper slag replacement to improve strength and reduce environmental impact, but should verify durability for specific applications.

🏛政策担当者:Supports policy promoting industrial byproducts in concrete to reduce carbon footprint and waste, potentially influencing green procurement standards.

本研究では、冶金産業の酸化還元反応から生じる銅スラグを組み込んだ高強度コンクリート（HPC）の力学的特性および耐久特性を調査する。微細なシリカフューム、フライアッシュ、銅スラグなどの持続可能な代替材料で従来のコンクリート構成材料を置換することにより、本研究は力学的性能および耐久性能を向上させつつ、環境影響を低減することを目的とする。圧縮強度、割裂引張強度、曲げ強度、ならびに耐酸性、吸湿性、空隙率、塩化物侵入などの耐久性パラメータをすべて実験的に評価した。銅スラグ（CS）を含むコンクリート混合物は、28日間の養生後、対照混合物と比較して異なる強度効果を示した。圧縮強度で13.29%、割裂引張強度で23.57%、曲げ強度で40.00%の増加を示し、40%のCS置換を行ったM2混合物が最大の改善を示した。さらに、M1混合物（20% CS）もすべてのパラメータにおいて良好な強度増加を示した。それにもかかわらず、圧縮強度および割裂引張強度は40%を超える置換レベルで低下し、80%および100%のCS置換で顕著な低下が見られた。曲げ強度は80% CSまで向上したが、完全置換後は低下した。28日時点での力学的性能を最大化するために、理想的なCS置換量は40%であることが見出された。さらに、長期耐久性評価は、銅スラグベースのコンクリートが現代建築における高性能かつ環境に優しい材料としての能力を強調した。さらに、構成材料の体積炭素の徹底的な評価が、それらの環境影響のより深い理解を提供するために実施され、一方で、ケイ酸カルシウム水和物（C–S–H）、エトリンガイト、ポルトランダイト、および未水和セメント化合物などの結晶相の存在を調べるための微細構造特性評価が実行され、コンクリート試料の不均質な微細構造が確認された。本研究は、コンクリートにおける細骨材の持続可能な代替品としての銅スラグの可能性を強調し、廃棄物の発生を削減し、天然資源を保護し、建設活動の炭素フットプリントを低減しながら、より優れた強度性能を提供する。その結果は、インフラ、海洋、および構造プロジェクトにおけるその使用を検証するものである。

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。

The mechanical and durability characteristics of high-performance concrete (HPC) that incorporates copper slag from the metallurgical industry’s redox are investigated in this study.By substituting conventional concrete components with sustainable alternatives such as microscopic silicon fume, fly ash, and copper slag, the research aims to enhance mechnaical , durability performance while reducing environmental impact. Strength of compression, split tensile capacity, flexural strength and durability parameters like resistance to acidic resistance, absorption of moisture, porosity, and invasion of chloride were all assessed experimentally. Concrete mixes containing copper slag (CS) showed differing strength efficacy in comparison to the control mix after 28 days of curing. With increases of 13.29% in compressive strength, 23.57% in split tensile strength, and 40.00% in flexural strength, the M2 mix with 40% CS replacement demonstrated the greatest improvement. Additionally, the M1 mix (20% CS) showed favorable strength increases in every parameter. Nevertheless, compressive and split tensile strengths decreased with replacement levels beyond 40%, with significant drops seen at 80% and 100% CS substitution. Up to 80% CS, flexural strength was improved; however, after full replacement, it declined. In order to maximize mechanical performance at 28 days, an ideal CS replacement amount of 40% was found.In addition, long-term durability assessments highlighted the competence of copper slag-based concrete as a high-performing and environmentally friendly material for contemporary building.Additionally, a thorough evaluation of the embodied carbon of the component materials was carried out to provide a deeper knowledge of their environmental consequences, while microstructural characterisation was executed to examine the presence of crystalline phases such as calcium silicate hydrate (C–S–H), ettringite, portlandite and unhydrated cement compounds, confirming the heterogeneous microstructure of the concrete sample. This study highlights the potential of copper slag as a sustainable substitute for fine aggregate in concrete, providing better strength performance while cutting waste production, protecting natural resources, and reducing the carbon footprint of building operations. The results validate its use in infrastructure, maritime, and structural projects.

• semanticscholar https://doi.org/10.1088/2053-1591/ae45fafirst seen 2026-06-29 07:42:21 · last seen 2026-09-22 05:13:43