MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 3Dプリント用マイクロカプセル化相変化コンクリートの印刷可能性と混合設計最適化
本研究では、従来の3Dプリントコンクリート(3DPC)におけるセメント消費量の多さと、現代建築のインテリジェント熱調整能力向上という課題に対応するため、産業廃棄物を取り入れた新しい3Dプリント用相変化コンクリートを開発した。流動性、押出性、積層性を評価し、連続的な3Dプリントに必要な作業性制御パラメータを特定した。その後、ボックス・ベンケン計画に基づく応答曲面法を用いて、シリカフューム含有量、マイクロカプセル化相変化材料(mPCMs)の添加量、水結合材比(W/B)が28日強度に与える影響を分析した。分散分析の結果、強度への影響度は W/B比 > mPCMs添加量 > シリカフューム含有量の順…
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 3D成形リサイクル繊維強化発泡コンクリートの環境性能:溶出、熱安定性、微生物学的評価
- 3Dプリント可能なリサイクル繊維強化発泡セメント複合材料が900°Cで88.56~90.17%の残存質量を示し高い熱安定性を実証
- 有害成分(クロム、ヒ素、銅、アンチモン、硫酸塩)の溶出が廃棄物受入基準(WAC)を十分下回り、有害種の固定化が効果的であることを確認
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス シリカフュームと減水剤を用いた相乗的アプローチによる高容積アルカリバイパスド配合の持続可能なモルタルの最適化と性能
本研究では、セメントキルン廃棄物であるアルカリバイパスド(ABD)を補足的セメント系材料としてモルタルに利用することを調査した。ABDを直接配合すると作業性と強度が低下したが、減水剤(WR)とシリカフューム(SF)を用いた二重改質戦略により、ABDの置換率0〜50%のモルタルで性能が改善された。WRは作業性を回復させ初期強度を向上させ、SFはポゾラン反応を通じて長期性能を強化した。ABD、WR、SFの三成分系ブレンドでは相乗効果が見られ、50%のABD置換率で28日圧縮強度が対照区(49.9 MPa)と同等になった。応答曲面法による統計分析では、強度発達は個々の量よりも材料間の相互作用が主に…
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス コンクリートにおけるセメント代替としての都市ごみ焼却底灰の長期的な機械的・環境的性能
- 都市ごみ焼却底灰(MSWBA)をセメント代替材として用いたコンクリートの長期機械性能・環境影響を評価した研究。5種のサンプル(B1-B5)からB3・B5を選定し、代替率10%・20%、未処理および機械活性化処理で配合した。
- セメント代替により管理コンクリート比でCO2排出量を10%代替で9.45%、20%代替で19.27%削減。ただし20%代替では圧縮強度の低下が大きい。
- 溶出試験でAl、Ba、Cr、Mo、塩化物イオンの放出増加が確認されたが、個々の物質濃度は評価限界値を下回った。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス バイオマスフライアッシュが珪藻土および鉄粉ベースのアルカリ活性化バインダーの性能に与える影響
- バイオマスフライアッシュ(BFA)10%添加で最高圧縮強度53MPaを達成したが、200°C熱処理後は33MPaに低下し構造安定性が限定的
- BFA含有量を20%および30%に増やすと軟化係数と耐水性は向上するが、圧縮強度はそれぞれ20MPa未満および10MPa未満に著しく低下した
- 珪藻土と鉄粉をベースとしたアルカリ活性化バインダーにBFAを組み合わせる材料系を評価し、最適特性は中程度のBFA含有量で達成された
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