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Mechanical and microstructural properties of low-carbon engineered cementitious composites containing carbonated recycled fine aggregates

炭酸化処理された再生細骨材を含む低炭素高靭性セメント系複合材料の力学特性と微細構造特性 (AI 翻訳)

Meng Chen, Yulin Ge, Junqi Sun, Tong Zhang, Fucheng Liu

Journal of Building Engineering📚 査読済 / ジャーナル2026-04-24#省エネOrigin: CN
DOI: 10.1016/j.jobe.2026.116158
原典: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2026.116158

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、炭酸化処理された再生細骨材（CRFA）をエンジニアリングセメント系複合材料（ECC）に置換（0%〜100%）した場合の力学特性と微細構造への影響を調査した。CRFAの置換率が増加すると、圧縮強度は減少するが、極限ひずみとひずみエネルギーは増加し、特に50%置換で最適なバランスが得られることを明らかにした。炭酸化処理により微細クラックが修復されるが、界面遷移帯に欠陥が残り、繊維の引き抜きが促進されることで複数クラックとひずみ硬化が向上する。

English

This study investigates the effects of replacing fine aggregates with carbonated recycled fine aggregates (CRFA) (0%-100%) on the mechanical and microstructural properties of engineered cementitious composites (ECC). Results show that increasing CRFA replacement reduces compressive strength but enhances ultimate strain and strain energy, with 50% replacement providing an optimal balance. Carbonation repairs microcracks but leaves defects in the interfacial transition zone, facilitating fiber pullout and improving multiple cracking and strain-hardening behavior.

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

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

本論文は、建設廃棄物の再利用と炭酸化処理による低炭素コンクリートの開発に寄与するものであり、日本の建設業界におけるカーボンニュートラル目標達成に向けた材料技術として注目される。特に、日本のコンクリート構造物の長寿命化とCO2削減に応用可能である。

In the global GX context

This paper contributes to the development of low-carbon concrete by utilizing recycled construction waste and carbonation treatment. It aligns with global efforts to decarbonize the construction sector, such as the EU's Circular Economy Action Plan and the growing focus on sustainable building materials. The findings offer insights into optimizing mechanical performance while reducing carbon footprint.

👥 読者別の含意

🔬研究者:This study provides mechanistic understanding of fiber bridging and strain hardening in low-carbon ECC with CRFA, useful for material development.

🏢実務担当者:Construction materials engineers can use the optimal 50% CRFA replacement ratio to produce cost-effective, low-carbon cementitious composites.

🏛政策担当者:Policymakers can reference this work when establishing standards for recycled aggregate use in construction to promote circular economy and emission reductions.

📄 抄録（日本語訳）

再生細骨材は、高い空隙率や表面の微細ひび割れなどの欠陥を呈する。再生細骨材の性能限界を克服するため、炭酸化処理はその特性を向上させ、再生コンクリートの製造と適用を促進する重要な方法として浮上している。コンクリートにおける炭酸化再生細骨材（CRFA）の使用は、建設・解体廃棄物利用の持続可能性を向上させる。本研究は、CRFAの置換率（0%から100%の範囲）がモルタルおよびエンジニアードセメンティシャスコンポジット（ECC）の力学的特性、繊維架橋メカニズム、および微細構造に及ぼす影響を調査する。結果は、CRFA置換率が増加するにつれて、混合物のワーカビリティーは対照配合（100%珪砂）と比較して0.5%から6.4%低下し、圧縮強度は0.5%から12.2%低下することを示す。対照的に、極限ひずみは4.5%から33.4%増加し、ひずみエネルギーは2.3%から14%向上する。炭酸化はCRFA内の一部の微細ひび割れを効果的に修復するが、界面遷移帯には欠陥が残存し、マトリックス強度の低下をもたらす。これらの欠陥のある界面は繊維-マトリックス間の結合力を弱め、繊維の滑り出しや引き抜きを容易にする。このメカニズムは複数ひび割れを促進し、材料のひずみ硬化挙動を有意に向上させる。結論として、CRFA置換率50%が最適レベルとして特定され、力学的性能と廃棄物利用の利点を効果的にバランスさせ、ECCの低炭素設計に貢献する。• 炭酸化再生コンクリート骨材がECCの細骨材として使用されている。• 異なる置換率が力学的挙動に及ぼす影響が評価されている。• 部分的な骨材置換により許容可能な引張挙動が達成できる。• CRFA含有ECCの繊維破壊およびひずみ硬化メカニズムが明らかにされている。

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。

📄 Abstract（原文）

Recycled fine aggregate exhibits defects such as high porosity and the presence of micro-cracks on its surface. To overcome the performance limitations of recycled fine aggregate, carbonation treatment has emerged as a crucial method for enhancing its properties and promoting the production and application of recycled concrete. The use of carbonated recycled fine aggregate (CRFA) in concrete improves the sustainability of construction and demolition waste utilization. This study investigates the influence of CRFA replacement ratio (ranging from 0% to 100%) on the mechanical properties of the mortar and engineered cementitious composites (ECC), fiber bridging mechanisms, and microstructure. The results indicate that as the CRFA replacement ratio increases, the workability of the mixture decreases by 0.5% to 6.4%, and the compressive strength declines by 0.5% to 12.2% compared to the control mix with 100% quartz sand. In contrast, the ultimate strain increases by 4.5% to 33.4%, and the strain energy improves by 2.3% to 14%. Carbonation effectively repairs some micro-cracks in the CRFA; however, defects persist in the interfacial transition zone, leading to a reduction in matrix strength. These defective interfaces weaken the fiber-matrix bond strength, facilitating easier slipping and pulling out of fibers. This mechanism promotes multiple cracking and significantly enhances the strain-hardening behavior of the material. In conclusion, a 50% CRFA replacement ratio is identified as the optimal level, effectively balancing mechanical performance with waste utilization benefits, thereby contributing to the low-carbon design of ECC. • Carbonated recycled concrete aggregates are used as fine aggregates in ECC. • Effects of different replacement ratios on mechanical behavior are evaluated. • Acceptable tensile behavior can be achieved through partial aggregate replacement. • The fiber failure and strain-hardening mechanism of CRFA-containing ECC are revealed.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。