未焼成脱硫石膏系複合セメント系材料の機械的特性と耐水性におけるシリカフュームとGGBFSのセメント代替効果
The Effect of Silica Fume and GGBFS as Cement Substitutes on the Mechanical Properties and Water Resistance of Uncalcined Desulfurization Gypsum-Based Composite Cementitious Materials
本研究は、未焼成脱硫石膏系複合セメント系材料(UDGCMs)のセメント含有量を削減し、機械的特性と耐水性を向上させることを目的とし、グラウンド・グラニュレーテッド・ブラストファーネス・スラグ(GGBFS)とシリカフューム(SF)をセメント代替材として導入した。SFまたはGGBFSの適度な添加はいずれもUDGCMsの機械的特性と耐水性を最適化する。SF単独添加は機械的特性の向上に最も効果的であり、相対的な組み込みエネルギー、炭素排出量、コストを大幅に削減する。GGBFS単独添加は耐水性向上に顕著な効果を示し、軟化係数を30.98%向上させることができる。セメントフリー条件下では、生石灰によって活性化されたGGBFSとSFの混合物が、28日圧縮強度で最大25.48 MPaを達成した。微細構造解析によると、SFまたはGGBFSを単独で添加した系では、エトリンガイト(AFt)とC-(A)-S-Hゲルの形成を調節することで強度向上が達成される。SFとGGBFSを同時に添加したセメントフリー条件下では、ポゾラン反応の程度は限定的であるが、エトリンガイトとゲル生成物の相乗的な蓄積が材料強度をさらに促進する。本研究は、未焼成脱硫石膏(UDG)の応用に関する理論的・実験的基盤を提供し、低炭素セメント系材料の進歩に貢献する。
- 未焼成脱硫石膏系複合セメント系材料(UDGCMs)にGGBFSとシリカフューム(SF)をセメント代替材として導入し、セメント含有量の削減と機械的特性・耐水性の向上を図った研究。
- セメントフリー条件下で生石灰により活性化したGGBFSとSFの混合物が28日圧縮強度最大25.48 MPaを達成し、相対的な組み込みエネルギー・炭素排出量・コストを大幅に削減。
- GGBFS単独添加は耐水性向上に顕著な効果を示し、軟化係数を30.98%向上させた。
- 微細構造解析により、エトリンガイト(AFt)とC-(A)-S-Hゲルの生成調節、およびセメントフリー条件でのゲル生成物との相乗的蓄積が強度向上に寄与することを確認。
低炭素セメントは建設・素材セクターの脱炭素コストを左右する重要テーマ。本研究はセメントを全く使わずに28日圧縮強度25.48 MPaを達成し、相対的な組み込みエネルギー・炭素排出量・コストを大幅削減できると示した点が注目に値する。ただし現段階は実験室レベルの学術成果であり、実用化・量産・規制適合までの距離は大きく、具体的な企業の製品化や投資案件の情報は含まれないため、投資判断には追加の事業化シグナルが必要。