未処理の浚渫土砂を用いた持続可能なバインダー開発のためのジオポリマー化

科学分野:

• 地球化学
• 材料科学
• 環境工学

背景:

• 浚渫土砂の海洋処分は、規制上の制限が増加しています。
• 堆積物の価値化は、持続可能な堆積物管理にとって重要です。
• セメント製造は、重大な環境影響を及ぼします。

研究 の 目的:

• 未処理の浚渫土砂をジオポリマーバインダーの原料としての可能性を調査すること。
• 堆積物の反応性とバインダー性能への影響を評価すること。
• セメント製造に関連する環境への影響を低減すること。

主な方法:

• 水酸化ナトリウム（NaOH）およびケイ酸ナトリウム（Na2SiO3）を用いた堆積物のアルカリ活性化。
• 補足的なケイ酸アルミニウムおよびカルシウム含有量の多い副産物の組み込み。
• 機械的試験、熱量測定、SEM-EDS、XRD、TGA、NMRを含むマルチスケール特性評価。

主要な成果:

• 未処理の堆積物はアルカリ活性化に積極的に関与し、90日間で最大5.16 MPaの圧縮強度を達成しました。
• カルシウム含有量の少ないシステムは、均質なゲルで進行的な長期強度開発を示しました。
• カルシウム含有量の多いシステムは、不均質なゲルにより、より高い初期強度を示しましたが、長期的な性能は限定的でした。

結論:

• 未処理の浚渫土砂は、ジオポリマーバインダー開発のための固有の反応性を有しています。
• ゲル化学とカルシウム含有量は、長期的なバインダー性能に決定的な影響を与えます。
• このアプローチにより、土木工学のための低影響でオンサイトの堆積物価値化が可能になります。