フライアッシュと高炉スラグ微粉末の二成分混合物の低炭素硫酸塩活性化複合材料への前駆体としての利用可能性

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

🔬研究者:The paper provides a systematic experimental dataset on FA/GGBFS ratio optimization in sulfate-activated systems, useful for further materials science research.

🏢実務担当者:Construction firms can use the 15-20% FA replacement ranges to formulate low-carbon concrete with balanced performance and cost.

抄録 本研究は、バイナリーフライアッシュ（FA）と高炉水砕スラグ（GGBFS）の混合物を、硫酸ナトリウムで活性化した低炭素硫酸塩活性化複合材料の前駆体として使用する可能性を調査するものである。FA/GGBFS比を系統的に変化させ、フレッシュ性状、強度発現、耐久性関連指標、微細構造特性、および持続可能性性能に及ぼす影響を明らかにした。結果は、FA含有量の増加が流動性を向上させる一方で、初期および最終凝結時間の両方を有意に延長することを示した。物理的性能に関しては、FAを15%まで混入することで細孔構造の緻密化が促進され、空隙率と吸水率の低下に反映されたが、それ以上の置換率では一貫した改善は見られなかった。力学試験の結果は、調査範囲内において15%のFAを含む混合物（F15S85）が最もバランスの取れた強度発現を示し、56日で最高の曲げ強度（3.94 MPa）と圧縮強度（55.14 MPa）を達成したことを示した。乾燥収縮はFA含有量の増加に伴い漸減し、20% FA混合物が最も低い収縮を示した一方、F15S85は強度と寸法安定性の間でより好ましいバランスを提供した。超音波パルス速度および急速塩化物イオン浸透試験の結果は、中程度のFA混入がマトリックスの緻密性と塩化物イオン浸透抵抗性を向上させることをさらに確認した。走査型電子顕微鏡観察では、10%～15%のFAを含む混合物においてより緻密で均質なマトリックスが示され、X線回折パターンはFA置換率の増加に伴う結晶相特性の変化を定性的に示した。持続可能性の観点からは、FA含有量の増加が材料コストとCO₂換算排出量の両方を削減し、F20S80が最大の経済的および環境的便益を示した。全体として、結果はGGBFSの一部をFAで置換することが硫酸塩活性化システムにおける性能と持続可能性のバランスを改善できることを示している。調査範囲内では、F15S85が最も好ましい力学性能とマトリックス緻密性を示した一方、F20S80は収縮低減、材料コスト、およびCO₂換算効率においてより大きな便益を提供した。

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。

Abstract This study investigates the feasibility of using binary fly ash (FA) and ground granulated blast-furnace slag (GGBFS) mixtures as precursors for low-carbon sulfate-activated composites activated with sodium sulfate. The FA/GGBFS ratio was systematically varied to clarify its influence on fresh properties, strength development, durability-related indicators, microstructural characteristics, and sustainability performance. The results show that increasing FA content improved flowability but significantly prolonged both initial and final setting times. In terms of physical performance, FA incorporation up to 15% promoted matrix refinement, as reflected by reduced porosity and water absorption, while higher replacement levels led to less consistent improvement. Mechanical test results indicated that the mixture containing 15% FA (F15S85) provided the most balanced strength development within the investigated range, achieving the highest flexural strength (3.94 MPa) and compressive strength (55.14 MPa) at 56 d. Drying shrinkage decreased progressively with increasing FA content, with the 20% FA mixture showing the lowest shrinkage, whereas F15S85 offered a more favorable balance between strength and dimensional stability. Ultrasonic pulse velocity and rapid chloride ion penetration test results further confirmed that moderate FA incorporation improved matrix compactness and resistance to chloride ingress. Scanning electron microscopy observations showed a denser and more homogeneous matrix in mixtures containing 10%–15% FA, while x-ray diffraction patterns qualitatively indicated changes in crystalline phase characteristics with increasing FA replacement. From a sustainability perspective, increasing FA content reduced both material cost and CO 2 -equivalent emissions, with F20S80 showing the greatest economic and environmental benefit. Overall, the results indicate that partial replacement of GGBFS by FA can improve the balance between performance and sustainability in sulfate-activated systems. Within the investigated range, F15S85 showed the most favorable mechanical performance and matrix compactness, whereas F20S80 provided greater benefits in shrinkage reduction, material cost, and CO 2 -eq efficiency.

• openalex https://doi.org/10.1088/2053-1591/ae8363first seen 2026-07-13 05:53:05