廃レンガ粉塵を砂の代替として含むココナッツ繊維強化コンクリートの強度特性に関する研究

建設廃棄物を有用な資源に変える

都市が拡大するにつれて、建設と解体によって生じるがれきの山も増えます。廃棄されたレンガや河川から採取される砂は、現代の建築が抱える隠れたコストの一部です：景観の破壊、埋立地の逼迫、高い炭素排出量。本研究は大きな示唆を持つシンプルな発想を探ります——廃レンガを粉砕してココナッツ繊維と組み合わせ、日常的に使える、頑丈で環境に優しいコンクリートを作れるか、という問いです。

コンクリートを見直す理由

コンクリートは道路、住宅、橋梁の基盤であり、大量の天然河砂とエネルギー集約的なセメントを消費します。同時に、古い建物から出る壊れたレンガはしばしば投棄されたり埋められたりします。研究者たちはこの二つの問題を結び付けようとしました。細かく挽いた廃レンガ粉末が標準的なコンクリート配合の砂の一部を置き換えられるか、そしてココナッツの殻から切り出した細い繊維（コイヤ）が亀裂や過酷な化学的攻撃に対してコンクリートの抵抗性を高められるかを検討しました。成功すれば、天然砂の節約、解体廃材の再利用、そして熱帯地域で一般的な再生可能な植物繊維の活用につながります。

新配合の試験方法

研究チームは多くの建物で使われる一般的な等級のコンクリートを出発点としました。天然砂の最大40％を廃レンガを砕いて微粉にしたレンガ粉で置き換え、さらにコイヤ繊維を体積比で0.5％から2％までの範囲で混入しました。短い繊維を用いてコンクリート内部で微小な補強の役割を果たすようにしました。多数の試験片を鋳込み、水中で養生した後、新鮮な混合物の流動性、圧縮強度、曲げ強度、引張（分割）強度、そして強酸性溶液に長時間浸した際の耐久性を測定しました。これにより、新しい材料が有効かどうかだけでなく、強度、作業性、耐久性の最適なバランスを与える組合せを特定できました。

強度と耐久性の最適点を見極める

結果は、控えめな量のレンガ粉と繊維で大きな効果が得られることを示しました。砂の10％をレンガ粉で置き換えるだけで、通常のコンクリートと比べて強度がわずかに向上しました。これは微細粒子が微小な空隙を埋め、内部構造を締める遅効性の化学反応に寄与したためと考えられます。この10％のレンガ粉に1％のコイヤ繊維を組み合わせると、改善効果は顕著になりました。圧壊強度は標準要求を上回り、特に曲げや引張に対する性能向上が大きく現れました。曲げ強度は約2分の5増、分割引張強度は約3分の1増で、繊維が微小な亀裂の発生時に効果的につなぎ留めていることを示しています。一方、レンガ粉や繊維をより多く入れすぎると作業性が悪化し、強度がやや低下することもわかり、必ずしも量を増やせば良いというわけではありませんでした。

過酷な化学攻撃に対する抵抗

原材料の強度を超えて、本研究は工業地帯や汚染環境などで構造物が徐々に侵される酸性環境に対する挙動も調べました。試料は塩酸および硫酸の強溶液に60日間浸漬されました。通常のコンクリートは最も多くの質量と強度を失い、内部に広範な損傷が生じていることが明らかになりました。対照的に、砂の10％をレンガ粉で置き換え、コイヤ繊維を1％入れた配合は質量および強度の減少が最も小さかったです。微細なレンガ粒子が作る緻密なネットワークにより酸の浸透が深く進みにくく、ココナッツ繊維は材料を一体化して亀裂進展を抑制しました。長時間の暴露後でも、この最適化された配合は対象としたコンクリート等級で通常要求される強度を維持しました。

今後の建築にとっての意義

一般読者にとっての結論は明快です：適切に選んだ量の粉砕廃レンガとココナッツ繊維を用いることで、従来型と同等以上の強度を持ち、亀裂や酸損傷に対してより耐性があり、天然砂の消費を抑えた標準的なコンクリートが製造可能です。壊れたレンガを価値のない廃材として扱うのではなく、有用な原料に変え、コイヤ繊維で低コストかつ植物由来の靭性を与える手法と言えます。異なる供給源のレンガ廃材や実際の建物での長期性能を確認する追加の検証が必要ですが、本研究は建設のより循環的な未来—昨日のがれきが明日のより強靭で持続可能な構造物の構築に寄与するという方向性—を示しています。

引用: Palaniappan, M., Anandaraj, S., Murugesan, T. et al. Study on the strength properties of coir fiber reinforced concrete containing waste brick powder dust as sand replacement. Sci Rep 16, 11932 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42480-5

キーワード: 持続可能なコンクリート, 廃レンガ粉, コイヤ繊維, 建設廃棄物のリサイクル, 耐久性のある建材