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ソース: АrсhDаilу

鉄鋼スラグコンクリートとは?

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建設業界は世界最大の業界の 1 つであり、セメントとコンクリートは文字通りその成功の構成要素です。 先史時代の洞窟から今日のそびえ立つ超高層ビルへと進化するコンクリート構造物は、現代文明の重要な構成要素であり、今後も建物、道路、橋、トンネル、ダムに長期にわたる信頼性の高いサポートを提供します。 コンクリートは水に次ぐ地球上で最も消費されている材料であり、それを補強するために使用される鋼ははるかに最も一般的に使用されている金属です. しかし、これには高い環境コストが伴います。コンクリートは世界の CO2 排出量の 8% を占めており、その多くは砂、砂利、砕石などの骨材の採取と輸送に由来します。

より健康的な都市を建設する大部分は、コンクリートをより持続可能にすることですが、これには多くの課題が伴います。 コンクリートの生産を停止することは不可能であり、完全に置き換えることは、まだ手の届かない長期的なアプローチです。 したがって、今日では、その高性能を損なうことなく、材料の環境への影響を減らす方法を見つけることが重要です. しかし、どこを見るべきですか? 最近の研究では、リサイクルされた産業廃棄物、特に鉄鋼スラグと呼ばれる鉄鋼製造の副産物に 1 つの解決策が見つかる可能性があることが示唆されています。 以下では、建築および建設業界におけるその有望な可能性を明らかにします。

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天然骨材から産業廃棄物への代替

骨材は、コンクリートの最も重要な構成要素の 1 つです。 その体積の約 4 分の 3 は、セメントで結合された細かい骨材と粗い骨材で構成されています。 これは、耐久性、機械的強度、保守性など、コンクリートのすべての基本的な特性が、骨材の品質と種類と密接に関連していることを意味します。 何十年にもわたって精力的に使用されてきた天然骨材のほとんどは、伝統的にコンクリート混合物に使用されており、耐久性に関連する問題を示しており、それらの採掘は膨大な量の汚染を引き起こしています. この 2021 年の研究が示唆するように、「天然資源の制御されていない使用は、長年にわたり深刻な環境問題を引き起こしてきました。 たとえば、川床から無制限に採取された砂や砂利は、環境破壊を引き起こしています。」 したがって、天然の骨材を置き換えることは、持続可能性に取り組むための代替ソリューションになります。

その大規模な建築の可能性はまだ研究され、テストされていますが、鉄鋼スラグはセメントや骨材の部分的な代替品として、建設業界で有望な未来を持っている可能性があります. 何年にもわたっていくつかの調査が行われ、多くの研究者やエンジニアが、鉄鋼スラグを適切なコンクリート骨材として使用できることをすでに発見しています。 最も有望な廃棄物の 1 つと考えられている鉄鋼スラグは、鉄鋼生産の避けられない副産物です。 製鋼炉で溶鋼と不純物を分離する際に大量に生成されます。 スラグは溶融液体溶融物として発生し、冷却すると固化するケイ酸塩と酸化物の複雑な溶液であり、ガラス状の粒状材料になり、コンクリートの骨材として使用するために適切なサイズに粉砕されます(またはさらに処理されて他の製品)。

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スラグは豊富にあり、潜在的に価値があります。 「世界の鉄鋼産業は、毎年 1 億 3000 万トンを超える鉄鋼スラグを生産しています」と、メルボルンの RMIT 大学の水道技術者 Biplob Pramanik 氏は述べています。 世界鉄鋼協会のデータによると、ヨーロッパだけで 1,570 万トンの鉄鋼スラグが副産物として出ており、そのうち 1,150 万トンがリサイクルされています。 世界中の製鉄所で生成される大量の鉄鋼スラグは、材料をリサイクルする主な動機であり、それがなければ廃棄されることを知っていることはなおさらです。

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強度、耐久性、環境持続可能性の向上

鉄鋼スラグをコンクリートに使用することで、最終的に鉄鋼業界で発生する廃棄物の量が削減されます。 産業廃棄物は汚染度が高いため、新しい価値を与えることは循環型経済に貢献する素晴らしい方法です。 同時に、鉄鋼スラグ コンクリートは未使用の骨材材料の必要性を減らし、限られた天然資源の抽出を防ぎ、コンクリートの優れた物理的品質を維持しながら CO2 排出量を削減します。

セメントやコンクリートの生産を止めることはできないので、現在の問題の代替策として、もう 1 つの環境問題である産業廃棄物のリサイクルに目を向けるのが最善でしょう。 – Gencel et al., 2021

鉄鋼スラグコンクリートが近年注目を集めているもう1つの理由は、環境の持続可能性を超えた一連の利点を提供することです。 コンクリートを配置して硬化させると、鉄鋼スラグ粒子がコンクリート マトリックスの不可欠な部分になり、フィラーとして機能してコンクリートの密度を向上させ、強度と耐久性を向上させます。

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鉄鋼スラグは非常に密度が高く硬い材料であるため、風化や裂けに強く、砂利や砕いた石灰岩などの従来の骨材よりも多くの荷重や圧力に耐えることができます。 実際、オーストラリアの科学者が鋼鉄の廃棄物を使って新しいコンクリートを作ったところ、結果は 17% 強化されました。 他の研究者は、鉄鋼スラグ骨材を含むサンプルは、粉砕された石灰岩を含むサンプルよりも圧縮強度が大幅に高く、鉄鋼スラグ率の増加とともに透過孔の体積が減少することを発見しました。これにより、作業性が向上し、配置と仕上げが容易になります。 また、従来の骨材よりも熱膨張係数が低いため、コンクリート構造物の収縮ひび割れを減らすことができます。

鉄鋼スラグは、環境、経済、持続可能な開発の両面で大きなメリットをもたらします。 重要な圧縮強度値で最大 45% の置換率でポルトランド セメントを置換できます。 – Gencel et al., 2021

並外れた可能性を秘めた破壊的素材

鉄鋼スラグは、その機械的強度、気孔率、耐摩耗性、吸水性により、アスファルト道路混合物の細骨材および粗骨材、クリンカーの原料、鉄道のバラスト、充填材としてすでに使用されています。色々発掘中。 高度な研究とテストのおかげで、コンクリートでのその使用は、その環境的および物理的特性がますます認識されており、これはおそらく、すぐに他の用途に拡大する可能性があることを意味します. たとえば、橋のデッキや超高層ビルなどの高強度コンクリート構造物、または従来は通常のコンクリートで建設され、追加の耐久性と持続可能性を利用できるその他の建物に適した材料として. エンジニア、建築家、デザイナーは、これらの有望な特性を利用して、より健康的でより良い建物を目指す際に材料を有効に活用できます。

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ただし、鉄鋼スラグ コンクリートは従来のコンクリートほど十分に研究されておらず、今日の開発方法にはまだいくつかの制限があることに注意することが重要です。長期的には望ましくない可能性のあるコンクリート成分とのスラグおよびその他の反応。 しかし、破壊的な材料であっても、鉄鋼スラグ コンクリートは並外れた可能性を秘めています。 そして、世界が暖かくなるにつれて、この性質の革新的な素材は常に探求する価値があります.

ソース: АrсhDаilу

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