アルカリ活性化石炭ガレージセメント質材料の力学特性と微視的機構に関する研究

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

🔬研究者:Materials scientists studying alkali-activated binders will find optimal mix design and microstructural strengthening mechanisms.

🏢実務担当者:Construction material producers can explore waste-based binders for backfilling and non-structural applications.

🏛政策担当者:Policymakers promoting circular economy and low-carbon construction can reference this as a technical case for industrial waste utilization.

アルカリ活性セメント質材料（AACMs）は、低炭素フットプリント、高い耐久性、優れた力学的特性により、従来のセメントに代わる有望なグリーン建材として認識されている。これらの材料は主に、石炭ガンギ、製鋼スラグ、ガス化スラグなどの産業副産物を利用する。アルカリ活性化プロセスは、建設業界にとって環境に優しい経路を提供する。バルク固形廃棄物の大規模利用のニーズに対応するため、本研究では、石炭ガンギ、製鋼スラグ、ガス化スラグからなる三元固形廃棄物相乗システムを確立した。このシステムに基づくAACMsの調製と性能最適化を調査した。直交実験により最適な配合比を特定し、異なる養生期間における様々な要因が力学的特性に及ぼす影響を分析した。結果は、すべてのAACMsの流動性が一般的な埋め戻し用途の要件を満たすことを示している。アルカリ活性化剤の中で、Na2SO4は流動性への影響が最も小さかった。単一活性化剤条件下では、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）と水酸化ナトリウムが、無水硫酸ナトリウムと比較して強度発現に大きな影響を及ぼした。複合活性化剤システムでは、圧縮強度に影響するパラメータの有意性は、ケイ酸塩係数＞アルカリ活性化剤含有量の順に従った。最大の28日間一軸圧縮強度は7.653 MPaに達し、配合比は石炭ガンギ55％、製鋼スラグ45％、ガス化スラグ5％、ケイ酸塩係数1.2、水ガラス含有量8％であった。これは、非活性化グループおよび単一活性化剤グループと比較して、それぞれ540.95％および299.25％の増加を表す。微細構造分析により、AACMsの強化された一体性と強度は、主にC–S–HおよびC–A–S–Hゲルである水和生成物による細孔充填に起因することが明らかになった。本研究は、石炭ガンギ–製鋼スラグ–ガス化スラグ三元システムに基づく高性能AACMsの開発に成功し、複合活性化剤におけるケイ酸塩係数の重要な調整的役割と、その根底にある微細構造強化メカニズムを解明した。これらの知見は、建材におけるバルク産業固形廃棄物の高価値・大規模利用のための理論的基盤と技術的支援を提供する。

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。

Alkali-activated cementitious materials (AACMs) are recognized as promising green building materials and a viable alternative to traditional cement due to their low carbon footprint, high durability, and superior mechanical properties. These materials primarily utilize industrial by-products such as coal gangue, steel slag, and gasification slag. The alkali activation process offers an environmentally friendly pathway for the construction industry. To address the need for the large-scale utilization of bulk solid wastes, this study established a ternary solid waste synergy system comprising coal gangue, steel slag, and gasification slag. The preparation and performance optimization of AACMs based on this system were investigated. An optimal mix proportion was identified through orthogonal experiments, and the influence of various factors on the mechanical properties at different curing ages was analyzed. The results indicate that the fluidity of all AACMs meets the requirements for general backfilling applications. Among the alkali activators, Na2SO4 had the smallest effect on fluidity. Under single-activator conditions, sodium silicate (water glass) and sodium hydroxide exerted a greater influence on strength development compared to anhydrous sodium sulfate. For the composite activator system, the significance of parameters affecting compressive strength followed the order: silicate modulus > alkali activator content. The maximum 28-day unconfined compressive strength reached 7.653 MPa with a mix proportion of 55% coal gangue, 45% steel slag, and 5% gasification slag, as well as a silicate modulus of 1.2 and a water glass content of 8%. This represents increases of 540.95% and 299.25% compared to the non-activated group and single-activator groups, respectively. Microstructural analysis revealed that the enhanced integrity and strength of AACMs are attributed to pore-filling by hydration products, predominantly C–S–H and C–A–S–H gels. This study successfully developed high-performance AACMs based on a coal gangue–steel slag–gasification slag ternary system, elucidating the critical regulatory role of silicate modulus in composite activators and the underlying microstructural strengthening mechanisms. The findings provide a theoretical foundation and technical support for the high-value, large-scale utilization of bulk industrial solid wastes in building materials.

• semanticscholar https://doi.org/10.3390/buildings16081507first seen 2026-06-29 07:28:39 · last seen 2026-09-22 05:13:14