高性能コンクリートの長期的な機械的挙動と微細構造に対するセメントkiの粉塵の影響

世界市場のセメント生産は着実に増加しています。2000年には1億6億トンでしたが、2013年の時点で、年間額は4億トンを超えていました。セメントクリンカーの燃焼は、廃棄物の生成に関連しています。燃焼中のセメントキルンダスト（CKD）の量は、年間7億トンを意味する約15〜20％に達すると推定されています。ただし、環境に悪影響を与える可能性のある高アルカリ、硫酸塩、塩化物の含有量により、すべてのタイプの副産物が再利用可能であるわけではありません。環境に優しいソリューションの1つは、いくつかのセメントの代替品として、高性能コンクリート（HPC）の生産にCKDを使用することです。この論文では、HPCの短期および長期の物理的および機械的特性の研究を、5％、10％、15％、および20％CKD添加剤を紹介します。実験では、密度、吸水、多孔性、分割引張強度、圧縮強度、弾性率、超音波パルス速度、およびコンクリートの微細構造を評価しました。CKDを10％まで追加すると、28日および730日間の圧縮強度が増加しましたが、CKD濃度が20％に増加すると、値はわずかに減少しました。HPC年齢に関係なく、5〜20％のCKDで引張強度の分割は比例して減少しました。セメント粉塵の増加とともに多孔性、吸収性、超音波パルス速度は減少しましたが、CKDでのHPCのバルク密度は増加しました。微細構造分析では、ケイ酸カルシウム水和物（C-S-H）の含有量の減少、設定の加速、およびCKDの増加に伴うより広い微小亀裂の形成が示されました。結果から、CKDの15％の添加により、HPCの生産においてセメントを効果的に置き換え、セメントクリンカーの燃焼による副産物の量を減らすことができることが示されました。

Cement production in the world market is steadily increasing. In 2000, it was 1600 million tons, while as of 2013, the annual amount exceeded 4000 million tons. The burning of cement clinker is associated with the generation of waste. It is estimated that the amount of cement kiln dust (CKD), during combustion, reaches about 15-20%, which means 700 million tons per year. However, not all types of by-products are reusable due to high alkali, sulfate, and chloride contents, which can adversely affect the environment. One environmentally friendly solution may be to use CKD in the production of high-performance concrete (HPC), as a substitute for some of the cement. This paper presents a study of the short- and long-term physical and mechanical properties of HPC with 5%, 10%, 15%, and 20% CKD additives. The experiments determined density, water absorption, porosity, splitting tensile strength, compressive strength, modulus of elasticity, ultrasonic pulse velocity, and evaluated the microstructure of the concrete. The addition of CKD up to 10% caused an increase in the 28- and 730-day compressive strengths, while the values decreased slightly when CKD concentration increased to 20%. Splitting tensile strength decreased proportionally with 5-20% amounts of CKD regardless of HPC age. Porosity, absorbability, and ultrasonic pulse velocity decreased with increasing cement dust, while the bulk density increased for HPC with CKD. Microstructure analyses showed a decrease in the content of calcium silicate hydrate (C-S-H), acceleration of setting, and formation of wider microcracks with an increase in CKD. From the results, it was shown that a 15% percentage addition of CKD can effectively replace cement in the production of HPC and contribute to reducing the amount of by-product from the burning of cement clinker.