Development of smart and functional (self-healing and self-sensing) low carbon geopolymer concrete using modified woody biomass combustion ash

利用改性木质生物质燃烧灰开发智能和功能性（自愈和自感知）低碳地聚合物混凝土

• 批准号: 22KK0065
• 负责人: 高巣 幸二
• 金额: $ 12.81万
• 依托单位: The University of Kitakyushu
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0065/
• 关键词: ジオポリマー; 自己治癒; 木質バイオマス燃焼灰; 浮遊選鉱法; バクテリア

本プロジェクトがスタートする前から研究代表者である高巣は先行して英国のバース大学に滞在（2022年3月~2023年3月）してResearch Professorとして活動した。本プロジェクトがスタートしてからは、バース大学のK. Paine教授や研究員と対面で定期的なミーティングを実施し、K. Paine教授らで研究開発しているバクテリアベースの自己治癒セメント硬化体の製造方法とその特性を把握した。研究に使用していたバクテリアはAlkaliphilic Bacillus cohniiであり、それを培養した後、フリーズドライにしてバクテリアの栄養媒体である硝酸カルシウムと酵母エキスを軽量骨材に封入したバクテリアスポールを使用してセメント硬化体に自己治癒機能を付与する手法を採用していた。英国の木質バイオマス燃焼灰（BFA-UK）を1種類収集してその性状を評価すると共に英国でジオポリマーモルタルを製造してその特性を検討した。その結果、収集したBFA-UKはCaO成分が30%でSiO2成分が17％となっており、日本の石炭フライアッシュの成分と大きく異なっているが、日本のBFAと同様の成分含有率を示していた。強熱減量（LoI）は10％を超えていたので、浮遊選鉱法によって未燃炭素を除去する改質を北九州市立大学実験室で実施したところ、LoIを5％まで低減することができた。バース大学においてオリジナルBFA-UKと改質BFA-UKを使用してジオポリマーモルタルを製造したところフレッシュ性状、圧縮強度において改質BFA-UKの方が優れていた。乾燥収縮を測定したところ両者とも自己収縮の影響が顕著で、材齢28日で1000μを超える結果となった。BFAを使用したジオポリマーモルタルは収縮性状の改善が重要課題であることが明らかになった。

在该项目开始之前，首席调查员高苏首先留在英国巴斯大学（2022年3月至2023年3月），并担任研究教授。该项目开始后，我们定期与Bath大学的K. Paine教授和研究人员进行定期面对面的会议，以了解由K. Paine教授和其他人研究和开发的基于细菌的自我修复水泥硬化身体的制造方法及其特性。该研究中使用的细菌是碱性芽孢杆菌Cohnii，在培养后，将其冷冻干燥，然后使用细菌孢子，该细菌孢子被硝酸钙和酵母提取物（一种细菌的营养培养基）封装，在轻量级的聚集体中，以一种轻巧的聚集体，以使水泥增强的身体具有自我匹配的功能。从英国收集了一种类型的木质生物量燃烧灰分（BFA-UK）来评估其特性，并在英国生产了地球聚合物砂浆以检查其性质。结果，收集的BFA-UK具有30％的CAO含量和17％的SiO2含量，与日本煤粉灰度有很大不同，但与日本BFA含量相同。由于点火体重减轻（LOI）超过10％，因此在Kitakyushu City University实验室进行了浮选方法进行改革以去除未燃烧的碳时，可以将LOI降低至5％。当使用原始的BFA-UK和BATH University修改的BFA-UK制造地球聚合物迫击炮时，改良的BFA-UK的新鲜度和抗压强度优越。测量干燥收缩时，在两种情况下，自动氮的影响都很明显，导致材料年龄超过1000μ。已经揭示了使用BFA改善地球聚合物迫击炮的收缩特性是一个重要问题。