油母頁岩半焦炭スラグ複合セメント系材料の微細構造と機械的特性の分析
Microstructural and Mechanical Property Analysis of Oil Shale Semi-Coke Slag Composite Cementitious Materials
本研究では、油母頁岩半焦炭(OSSC)とスラグをセメント代替材として使用した新規複合セメント系材料(OSSC-GGBS)を開発した。多目的最適化手法により、OSSC-GGBSの最適な配合が決定された。油母頁岩半焦炭とスラグの質量比が3:7、セメント量が15%、水ガラスモジュラスが1.4、水ガラス量が10%のときに、複合セメント系材料は最適な性能を示した。微視的分析により、油母頁岩半焦炭とスラグの相乗効果がOSSC-GGBSの微細構造を最適化したことが明らかになった。水和生成物は主にC-S-Hゲル、Ca(OH)2、AFtで構成され、緻密で安定した微細構造を形成した。アルカリ活性化条件下では、油母頁岩半焦炭とスラグが水和反応と二次ポゾラン反応に相乗的に参加し、ケイ酸カルシウム水和物(C-S-H)やカルシウムアルミニウム水和物(C-A-H)などのセメント系生成物の形成を促進した。これらの生成物が内部の空隙を埋めてネットワーク骨格を形成し、微細構造を最適化した。
- 油母頁岩半焦炭とスラグをセメント代替材とした複合セメント系材料(OSSC-GGBS)が開発され、最適配合は質量比3:7、セメント量15%、水ガラスモジュラス1.4、水ガラス量10%と特定された
油母頁岩半焦炭とスラグをセメント代替材として活用する複合セメント系材料の研究開発は、建設・インフラ分野におけるCO2排出削減と産業副産物の有効活用という投資インパクトを持つ。セメント産業は世界のCO2排出量の約8%を占めるため、代替材料の実用化は脱炭素需要に応える可能性がある。