超硫酸塩セメントにおける強化成分としてのメタカオリンの使用：包括的評価

科学分野:

• 材料科学
• 土木工学
• 地球化学

背景:

• 超硫酸塩セメント（SSC）は持続可能な代替結合材である。
• SSCの早期強度発現の強化は、実際的な応用にとって重要である。
• メタカオリン（MK）は反応性の高い補足セメント系材料（SCM）である。

研究 の 目的:

• メタカオリン（MK）含有量が超硫酸塩セメント（SSC）の水和、レオロジー、および機械的特性に及ぼす影響を調査する。
• メタカオリン含有セメント（MSSC）の早期強度と微細構造を強化するための最適なMK用量を決定する。
• MK添加によって影響を受ける水和メカニズムと相進化を解明する。

主な方法:

• SSC製剤におけるMK含有量（0〜30重量％）の体系的な変動。
• 水和熱力学、流動性、および凝固時間の評価。
• XRD、FTIR、TG-DTG、およびSEM-EDSなどの技術を用いた包括的な特性評価。
• 早期および後期の圧縮強度を含む機械的特性試験。

主要な成果:

• MKの添加は、核生成部位を提供することにより、早期の水和を加速する。
• 最適なMK含有量25重量％は、早期および28日圧縮強度（対照の最大208.87％）において大幅な改善をもたらした。
• MKのポゾラン活性は、エトリンガイト（AFt）およびC-（A）-S-Hの形成を促進し、細孔構造を改良する。
• 過剰なMK（30重量％）は、ポルトランドセメントの利用可能性が限られているため、強度を低下させた。

結論:

• 25重量％のMKが、SSCの性能、特に早期強度を強化するための最適な用量として特定された。
• MKの添加は、SSCの水和速度論と微細構造に正の影響を与える。
• この結果は、早期強度が向上した持続可能なセメント系材料の効果的なSCMとしてMKを使用することを支持する。