道路建設用のアルカリ活性化GGBS–FAベース複合バインダーを用いた水性掘削残渣の安定化
Stabilization of water-based drilling cuttings using an alkali-activated GGBS–FA-based composite binder for road construction
本研究では、石油・ガス開発で大量に発生する水性掘削残渣(WBDC)を道路建設に再利用するため、セメントとケイ酸ナトリウムを含むアルカリ活性化GGBS–FAベース複合バインダーを開発し、WBDCを安定化させた。最適化されたバインダーは、機械的特性、耐水性、湿潤・乾燥および凍結・融解耐久性、環境性能、微細構造特性について評価された。バインダー総量15%で、安定化されたWBDCは、28日後の一軸圧縮強度10.17 MPa、引張強度1.46 MPa、耐水性係数94.44%を達成した。9回の湿潤・乾燥および凍結・融解サイクル後、強度保持率はそれぞれ97.06%、87.25%であった。安定化により、浸出液の化学的酸素要求量は260 mg/Lから4 mg/Lに減少した。SEM-EDS観察により、ゲル状および針状の形態を持つ生成物がWBDC粒子を被覆・連結し、マトリックスの連続性を改善することが示された。この結果は、WBDCの大規模利用のための低エネルギー経路を提供し、バインダー量15%が道路建設における工学的性能とバインダー消費量の実用的なバランスを提供することを示唆している。
- 石油・ガス開発で大量発生する水性掘削残渣(WBDC)を道路建設に再利用するため、セメントとケイ酸ナトリウムを含むアルカリ活性化GGBS–FAベース複合バインダーを開発し安定化させた
- バインダー総量15%で、安定化WBDCは28日後の一軸圧縮強度10.17 MPa、引張強度1.46 MPa、耐水性係数94.44%を達成
- 9回の湿潤・乾燥および凍結・融解サイクル後の強度保持率はそれぞれ97.06%、87.25%
- 安定化により浸出液の化学的酸素要求量(COD)は260 mg/Lから4 mg/Lに減少し環境性能を改善
- SEM-EDS観察でゲル状・針状生成物がWBDC粒子を被覆・連結しマトリックス連続性を改善することを確認、低エネルギーでWBDCを大規模利用する経路を提示
石油・ガス開発で大量に発生する水性掘削残渣(WBDC)を、GGBS(高炉スラグ微粉末)とFA(フライアッシュ)をアルカリ活性化した複合バインダーで安定化し道路建設に再利用する研究。セメント系固化と比べ低エネルギー・低コストで、バインダー15%添加で28日圧縮強度10.17MPa、凍結融解9サイクル後も87.25%の強度保持、浸出液CODを260→4mg/Lへ削減と、廃棄物処理コストと環境規制対応の両面で実用性を示した点が注目。建設資材・産業廃棄物処理・セメント代替(脱炭素)領域の企業にとって、残渣処分費の削減と副産物由来バインダー需要創出につながる可能性がある。ただし現段階はラボ/実験室レベルの材料評価であり、実証規模・規制認可・量産コストが未確認のため、投資判断には実用化・商用展開の続報を待ちたい。