Red Mud as a Supplementary Cementitious Material for Low-Carbon Buildings: Interfacial Bonding, Structural Strength, and Environmental Benefits

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comprehensive mechanistic understanding of RM-based cementitious materials, bridging atomic-level bonding to macro performance.

🏢実務担当者:Offers actionable insights for incorporating RM into concrete mixes, with quantified environmental and durability benefits.

🏛政策担当者:Highlights the potential of RM as a low-carbon construction material, supporting circular economy and decarbonization policies.

世界の建設産業は、その莫大な炭素フットプリントを緩和するために、普通ポルトランドセメント（OPC）に代わる持続可能な代替材料を緊急に必要としている。レッドマッド（RM）は、強アルカリ性のボーキサイト残渣であり、補助セメント質材料として大きな可能性を秘めている一方で、課題も多い。本レビューは、原子レベルの界面結合メカニズムと巨視的な工学性能との間のギャップを体系的に橋渡しし、これらの特性が特定のRM供給源（例：Bayer法 vs. Sintering法）によって大きく左右されることを強調する。まず、高度な前処理戦略、特にCO2鉱化を解明し、これが極端なアルカリ性を相乗的に緩和し、炭素を隔離することを示す。重要なことに、基本的な結合メカニズムが解読される：物理的充填を超えて、RMの統合は、激しいアルミノケイ酸塩の解重合—Al[VI]からAl[IV]への配位シフトによって証明される—と、約40%の反応性鉄相の安定したFe-S-Hネットワークへの定量的統合を通じて、有意な微形態学的緻密化を誘発する。従来の水和とクリンカーフリーのアルカリ活性化経路を明確に区別することにより、単なる28日圧縮強度（40–67 MPa）を超えた全体的な構造パラメータを評価し、曲げ耐力、弾性係数、および体積安定性に明示的に対処する。環境評価は、アルカリ活性化剤の環境負荷が厳密に考慮されることを条件として、卓越した重金属固定化（>95%の効率、溶出<0.010 mg/L）と、地球温暖化係数（GWP）の50–80%もの大幅な削減を確認する。さらに、アルカリシリカ反応（ASR）の長期的リスクが、主要な耐久性上の懸念として評価される。最後に、持続的なレオロジー上のボトルネックを克服するために、本論文は変革的な将来の軌道、特に複雑な配合最適化のためのデータ駆動型機械学習（ML）と、先進的なインフラのための3Dコンクリートプリンティングを強調する。最終的に、本レビューは、RMを安全で高性能かつ超低炭素の建築材料へとアップサイクルするための、堅牢な理論的基盤と実用的なロードマップを提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The global construction industry urgently requires sustainable alternatives to ordinary Portland cement (OPC) to mitigate its immense carbon footprint. Red mud (RM), a highly alkaline bauxite residue, presents tremendous but challenging potential as a supplementary cementitious material. This review systematically bridges the gap between atomic-level interfacial bonding mechanisms and macroscopic engineering performance, highlighting how these properties are significantly dictated by specific RM sources (e.g., Bayer vs. Sintering processes). We first elucidate advanced pretreatment strategies, notably CO2 mineralization, which synergistically mitigates extreme alkalinity and sequesters carbon. Crucially, the fundamental bonding mechanisms are decoded: beyond physical filling, RM integration induces significant micro-morphological densification via intense aluminosilicate depolymerization—evidenced by the Al[VI] to Al[IV] coordination shift—and the quantitative integration of approximately 40% reactive iron phases into stable Fe-S-H networks. By clearly distinguishing between traditional hydration and clinker-free alkali-activation pathways, we evaluate holistic structural parameters beyond mere 28-day compressive strength (40–67 MPa), explicitly addressing flexural capacity, modulus of elasticity, and volume stability. Environmental assessments confirm exceptional heavy metal immobilization (&gt;95% efficiency, leaching &lt; 0.010 mg/L) and a substantial 50–80% reduction in Global Warming Potential (GWP), provided the environmental burden of alkaline activators is rigorously accounted for. Furthermore, the long-term risk of Alkali–Silica Reaction (ASR) is evaluated as a primary durability concern. Finally, to overcome persistent rheological bottlenecks, this paper highlights transformative future trajectories, particularly data-driven Machine Learning (ML) for complex mix optimization and 3D concrete printing for advanced infrastructure. Ultimately, this review provides a robust theoretical foundation and a pragmatic roadmap for upcycling RM into safe, high-performance, and ultra-low-carbon building materials.

• openalex https://doi.org/10.3390/buildings16091717first seen 2026-05-17 06:05:19 · last seen 2026-05-27 04:47:59
• semanticscholar https://www.mdpi.com/2075-5309/16/9/1717/pdf?version=1777284245first seen 2026-06-29 06:49:09 · last seen 2026-08-28 05:18:04