三元GGBS-脱硫石膏バインダー系における石炭ボトムアッシュの相乗的活性化：高含水マトリックスにおける微細構造進化と相組成

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

🔬研究者:Materials scientists can explore the synergistic activation mechanisms and optimize binder formulations for different waste soils.

🏢実務担当者:Construction firms can consider this binder for controlled low-strength fill materials, reducing carbon footprint of ground improvement.

🏛政策担当者:Regulators should support development of clinker-free binders and update standards for non-OPC materials in infrastructure.

Portlandセメントに代わる低炭素代替材料の開発は、持続可能な建設、特に高含水率の難処理土を対象とした用途において極めて重要である。本研究では、高含水率の掘削土の安定処理を目的として、石炭底灰（CBA）、高炉スラグ微粉末（GGBS）、排煙脱硫石膏（DG）からなる三元アルカリ活性結合材を調査する。CBAはフライアッシュと化学的に類似しているものの、その低い反応性と粗い形態により、一次前駆物質としての適用は歴史的に限られてきた。本研究は、機械的粉砕、アルカリ活性化（NaOH + Na₂SiO₃）、およびDGによる硫酸塩活性化を通じて、これらの制約に対処する。本結合材は、珪質で高含水率（含水比80%）のマトリックス内で評価され、難分散性の分散系を模擬した。結果は、二元系CBA–GGBS結合材が中程度の強度を達成する一方で、三元系CBA–GGBS–DGシステムは分散マトリックス内でより良好な性能を示し、DGがAFtの生成を促進することを示す。低カルシウムアルミノケイ酸塩およびカルシウム含有ゲル生成物とともに、AFtは粒子結合と細孔充填の複合メカニズムを提供する。本研究は、最適な活性化剤添加量を30%と特定し、28日間の一軸圧縮強度（UCS）は4.13 MPa（前駆物質30%）および6.66 MPa（前駆物質40%）をもたらす。XRDおよびSEM/EDSは、アルミノケイ酸塩含有およびカルシウム含有反応生成物の共存を裏付け、過剰なアルカリ度（>50%）が微細構造の劣化につながることを示す。これらの知見は、CBA–GGBS–DG三元系が、制御された低強度充填材料向けの低炭素結合材システムとして可能性を有する一方で、長期的な耐久性と環境安全性は依然として検証が必要であることを示す。 • 三元系CBA-GGBS-DG結合材は低反応性の石炭底灰を活性化する。 • DG駆動のエトリンガイトは湿潤土中の細孔を充填するが、緻密なペーストを損傷する。 • 最適な30%活性化剤添加量は、28日で6.66 MPaのUCSをもたらす。 • N-A-S-HおよびC-(A)-S-HハイブリッドゲルがSEM-EDS分析により確認された。 • クリンカーを含まない結合材システムは、OPCと比較して定性的な炭素優位性を提供する。

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。

The development of low-carbon alternatives to Portland cement is critical for sustainable construction, particularly for applications involving difficult high-water-content waste soils. This study investigates a ternary alkali-activated binder comprising Coal Bottom Ash (CBA), Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBS), and Flue Gas Desulphurisation Gypsum (DG) for the stabilisation of high-water-content excavated soil. While CBA is chemically similar to fly ash, its lower reactivity and coarser morphology have historically limited its application as a primary precursor. This research addresses these limitations through mechanical grinding, alkaline activation (NaOH + Na₂SiO₃), and sulphate activation via DG. The binder was evaluated within a siliceous, high-water-content matrix (80% moisture) to simulate a difficult dispersed system. Results indicate that while binary CBA–GGBS binders achieve moderate strength, the ternary CBA–GGBS–DG system performs better in the dispersed matrix, with DG promoting AFt formation. Together with low-Ca aluminosilicate and Ca-bearing gel products, AFt provides a combined mechanism of particle bonding and pore filling. The study identifies an optimal activator dosage of 30%, yielding 28-day UCS values of 4.13 MPa (30% precursor) and 6.66 MPa (40% precursor). XRD and SEM/EDS support the coexistence of aluminosilicate- and calcium-bearing reaction products and show that excessive alkalinity (>50%) leads to microstructural degradation. These findings indicate that CBA–GGBS–DG ternary systems have potential as low-carbon binder systems for controlled low-strength fill materials, while long-term durability and environmental safety remain to be verified. • Ternary CBA-GGBS-DG binder activates low-reactivity coal bottom ash. • DG-driven ettringite fills pores in wet soil but damages dense paste. • Optimal 30% activator dosage yields 6.66 MPa UCS at 28 days. • Hybrid N-A-S-H and C-(A)-S-H gels confirmed by SEM-EDS analysis. • Clinker-free binder system offers qualitative carbon advantage vs OPC.

• openalex https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2026.146708first seen 2026-05-18 05:01:48 · last seen 2026-06-16 04:53:57