補助セメント材料を含む鉄筋コンクリートの構造性能とカーボンフットプリントの統合評価

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

🔬研究者:Provides a comprehensive experimental dataset and LCA framework for optimizing SCM use in concrete.

🏢実務担当者:Offers actionable data on Alccofine vs Metakaolin for reducing carbon footprint while maintaining strength.

🏛政策担当者:Supports development of standards or incentives for low-carbon concrete by demonstrating quantifiable emission reductions.

抄録 普通ポルトランドセメント（OPC）の製造に伴う環境影響は、構造性能を維持しつつ炭素排出を削減する持続可能なコンクリート材料の開発を必要としている。メタカオリン、アルコフィン、バイオセメントなどの補助セメント材料（SCMs）は、コンクリートの特性を改善する可能性を示しているが、複数のセメント供給源にわたって構造挙動、耐久性能、微細構造特性、および環境評価を統合した包括的な研究は依然として限られている。本研究は、OPCの部分代替としてSCMを5%、10%、15%の置換率で混入した鉄筋コンクリートの力学的特性、耐久性、曲げ挙動、微細構造特性、および炭素フットプリントに関する実験的および解析的調査を提示する。M25〜M75のグレードのコンクリート配合を、圧縮強度、割裂引張強度、および弾性係数試験により評価し、構造性能は二点載荷条件下での鉄筋コンクリート梁の曲げ試験により評価した。耐久性能は、吸水試験および中性化抵抗試験により検討し、微細構造特性評価は走査型電子顕微鏡（SEM）、エネルギー分散型X線分析（EDX）、および熱重量分析（TGA）を用いて実施した。ゆりかごから門まで（cradle-to-gate）のライフサイクルアセスメント（LCA）は、ISO 14040およびISO 14044規格に従ってOpenLCAを用いて実施し、体化炭素排出量を定量化した。結果は、アルコフィン系コンクリートがメタカオリン系コンクリートと比較して、より高い圧縮強度（28.2 MPa）、より低い吸水率（0.565%）、および約35〜40%大きい耐荷力を達成し、一方でSCM置換率の増加は全コンクリートグレードにおいてCO₂排出量の一貫した削減をもたらすことを示した。本研究は、現代の建設用途に適した持続可能かつ高性能な鉄筋コンクリートの開発のための統合的性能-環境フレームワークを確立する。 キーワード：補助セメント材料；鉄筋コンクリート；曲げ挙動；耐久性；ライフサイクルアセスメント；炭素フットプリント；持続可能なコンクリート。

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 The environmental impact associated with Ordinary Portland Cement (OPC) production necessitates the development of sustainable concrete materials that maintain structural performance while reducing carbon emissions. Supplementary cementitious materials (SCMs) such as Metakaolin, Alccofine, and Biocement have demonstrated potential for improving concrete properties; however, comprehensive studies integrating structural behavior, durability performance, microstructural characteristics, and environmental assessment across multiple cement sources remain limited. This study presents an experimental and analytical investigation on the mechanical properties, durability, flexural behavior, microstructural characteristics, and carbon footprint of reinforced concrete incorporating SCMs as partial replacements for OPC at replacement levels of 5%, 10%, and 15%. Concrete mixes of grades M25–M75 were evaluated through compressive strength, split tensile strength, and modulus of elasticity tests, while structural performance was assessed using flexural testing of reinforced concrete beams under two-point loading conditions. Durability performance was examined through water absorption and carbonation resistance tests, and microstructural characterization was conducted using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Analysis (EDX), and Thermogravimetric Analysis (TGA). A cradle-to-gate Life Cycle Assessment (LCA) was performed using OpenLCA in accordance with ISO 14040 and ISO 14044 standards to quantify embodied carbon emissions. Results indicated that Alccofine-based concrete achieved higher compressive strength (28.2 MPa), lower water absorption (0.565%), and approximately 35–40% greater load-carrying capacity compared to Metakaolin-based concrete, while increasing SCM replacement levels resulted in consistent reductions in CO₂ emissions across all concrete grades. The study establishes an integrated performance–environment framework for the development of sustainable and high-performance reinforced concrete suitable for modern construction applications. Keywords: Supplementary cementitious materials; Reinforced concrete; Flexural behavior; Durability; Life cycle assessment; Carbon footprint; Sustainable concrete.

• semanticscholar https://doi.org/10.55041/ijsrem61091first seen 2026-06-29 06:43:37 · last seen 2026-09-22 05:11:38