炭酸化再生粗骨材とフライアッシュ・シリカフューム混合物を用いた多孔質植生生態コンクリートの性能評価
Performance regulation of porous vegetation ecological concrete using carbonated recycled coarse aggregate and fly ash-silica fume blends
本研究では、再生粗骨材(RCA)の気中加速炭酸化とフライアッシュ・シリカフューム(FA-SF)混合物の添加を組み合わせることで、多孔質植生生態コンクリート(PVEC)の荷重支持性能、連通孔隙率、およびアルカリ性度を同時に満たすことを目指した。親骨材コンクリートの強度グレードがC30からC50に増加すると、再生粗骨材多孔質植生生態コンクリート(R-PVEC)の圧縮強度は3.96 MPaから5.15 MPaに、浸出液pHは12.14から12.62に増加した。C40コンクリート由来のRCAを20°C、相対湿度70%、CO2濃度20%で5日間炭酸化処理すると、炭酸化再生粗骨材多孔質植生生態コンクリート(CR-PVEC)の圧縮強度は5.63 MPaに達し、7日間炭酸化処理群の98.4%に相当した。5日間の加速炭酸化後、CR-PVECの連通孔隙率は27.99%、浸出液pHは11.68に低下した。FA-SF混合物の添加により、CR-PVECの全体性能はさらに向上し、FA-SF置換率25%で圧縮強度が6.56 MPaに達した。FA-SF置換率を30%にすると、圧縮強度、連通孔隙率、浸出液pHはそれぞれ6.32 MPa、28.55%、10.51となった。微細構造解析により、RCA炭酸化とFA-SF混合物の添加は、推定Ca(OH)2含有量を1.21%から0.70%に、CaCO3含有量を21.89%から25.66%に減少し、界面遷移帯(ITZ)の厚さを36 μmから15 μmに減少させることが示された。RCA炭酸化は主に旧モルタルのカルシウム含有相と局所的欠陥を調整し、FA-SF混合物は新しいペーストと界面構造を最適化した。これらの組み合わせにより、CR-PVEC骨格の荷重支持能力が向上し、浸出液pHが低下した。
- 再生粗骨材(RCA)の気中加速炭酸化とフライアッシュ・シリカフューム(FA-SF)混合物の添加を組み合わせ、多孔質植生生態コンクリート(PVEC)の荷重支持性能・連通孔隙率・アルカリ性度を同時に満たす手法を実証した。
- C40コンクリート由来RCAを20°C・相対湿度70%・CO2濃度20%で5日間炭酸化すると、CR-PVECの圧縮強度は5.63 MPaに達し、7日処理群の98.4%に相当した。
- 5日間の加速炭酸化後、CR-PVECの連通孔隙率は27.99%、浸出液pHは11.68に低下した。
- FA-SF置換率25%で圧縮強度6.56 MPa、置換率30%では圧縮強度6.32 MPa・連通孔隙率28.55%・浸出液pH10.51となった。
- 微細構造解析で、推定Ca(OH)2含有量が1.21%から0.70%、CaCO3含有量が21.89%から25.66%に変化し、界面遷移帯(ITZ)厚さが36 μmから15 μmに減少した。
建設資材の脱炭素とリサイクルを両立させる材料研究。再生粗骨材の炭酸化処理とフライアッシュ・シリカフューム添加で圧縮強度6.56 MPa、浸出液pH10.51を達成した点は、植生コンクリートの用途拡大とCO2固定(炭酸化)によるカーボンクレジット・副産物利用ビジネスに直結し得る。ただし学術論文段階であり、実用化・量産コスト・規格認証の動向を注視したい。