Исследование порошка латеритной почвы (LSP) как устойчивой альтернативы цементу: преимущества, вызовы и области применения

Введение в порошок латеритной почвы (LSP) в строительстве

Строительная отрасль все больше сосредотачивается на устойчивых практиках, особенно в снижении выбросов CO2 от производства цемента. Порошок латеритной почвы (LSP) стал жизнеспособной альтернативой обычному портландцементу (OPC) в производстве высокопрочного раствора (HPM). В этой статье рассматривается оптимальное использование LSP, его влияние на свойства раствора и потенциал для преобразования устойчивых строительных практик.

Что такое порошок латеритной почвы (LSP)?

Порошок латеритной почвы (LSP) получают из латерита — почвы, богатой оксидами железа и алюминия. Он доступен локально во многих регионах, что делает его экономически выгодным и экологически чистым материалом для строительства. Его пуццолановые свойства позволяют ему реагировать с гидроксидом кальция во время гидратации, повышая прочность и долговечность цементных систем.

Оптимальные уровни замещения LSP в цементных системах

Основные выводы о уровнях замещения

Исследования показывают, что замещение 10% OPC на LSP обеспечивает наилучший баланс между производительностью и устойчивостью. На этом уровне:

• Прочность на сжатие: Сравнима с традиционными растворами на основе OPC.

• Долговечность: Сохраняется без значительных компромиссов.

• Экологическое воздействие: Снижены выбросы CO2 и минимизировано истощение ресурсов.

Однако более высокие уровни замещения, такие как 20% и более, создают проблемы, включая:

• Сниженную текучесть.

• Повышенное водопоглощение.

• Уменьшение прочности на сжатие.

Вызовы в достижении текучести при замещении LSP

Текучесть является критическим фактором в удобстве работы с раствором. LSP имеет большую поверхность по сравнению с OPC, что требует больше воды для поддержания консистенции. При более высоких уровнях замещения этот повышенный спрос на воду может негативно сказаться на удобстве работы с раствором, делая его менее подходящим для некоторых применений.

Влияние LSP на прочность на сжатие и долговечность

Производительность прочности на сжатие

Прочность на сжатие является важным свойством раствора. Модифицированные растворы с LSP хорошо работают при низких уровнях замещения, при замещении 10% прочность сохраняется на уровне, сравнимом с растворами на основе OPC. Однако более высокие уровни замещения приводят к:

• Повышенной пористости.

• Образованию пустот в матрице раствора.

Водопоглощение и свойства пустот

Частицы LSP по своей природе пористые, что способствует увеличению водопоглощения и образованию пустот. Эти характеристики более выражены при более высоких уровнях замещения, что может негативно сказаться на структурной целостности и долговечности раствора.

Химическая стойкость растворов, модифицированных LSP

Химическая стойкость важна для растворов, подвергающихся воздействию агрессивных сред. При уровне замещения 10% растворы, модифицированные LSP, демонстрируют:

• Кислотостойкость: Сравнима с растворами на основе OPC.

• Сульфатостойкость: Достаточна для большинства применений.

Однако более высокие уровни замещения ослабляют химическую стойкость, делая раствор менее подходящим для условий с агрессивной химической средой.

Тепловой и микроструктурный анализ растворов с LSP

Тепловые свойства

Тепловой анализ показывает, что модифицированные растворы с LSP проходят многоступенчатую декомпозицию. Более высокое содержание LSP приводит к:

• Увеличению содержания гидроксида кальция (CH).

• Снижению плотности.

Микроструктурные данные

Микроструктурные исследования, включая анализ FTIR, показывают, что при замещении 10% LSP сохраняются ключевые фазы гидратации, такие как гидрат силикатов кальция (C-S-H) и эттрингит. Это обеспечивает сохранение структурной целостности и производительности раствора.

Экологические преимущества использования LSP в строительстве

Преимущества устойчивости

Использование LSP соответствует глобальным целям устойчивого развития благодаря:

• Снижению выбросов CO2: LSP минимизирует углеродный след, связанный с производством цемента.

• Локальной доступности: Использование LSP на местном уровне снижает выбросы, связанные с транспортировкой, и поддерживает региональные экономики.

Интеграция LSP в строительные практики позволяет значительно снизить экологическое воздействие отрасли.

Применение LSP в устойчивых строительных практиках

LSP привлекает внимание благодаря своей универсальности в устойчивом строительстве. Основные области применения включают:

• Высокопрочный раствор (HPM): Повышение прочности и долговечности.

• Экологически чистый бетон: Снижение зависимости от OPC.

• Устойчивая инфраструктура: Поддержка инициатив зеленого строительства.

Эти области применения подчеркивают потенциал LSP в продвижении экологически чистых строительных практик.

Сравнение LSP с традиционными цементными материалами

Преимущества LSP

По сравнению с традиционными цементными материалами, LSP предлагает:

• Устойчивость: Меньшее воздействие на окружающую среду.

• Локальная доступность: Снижение транспортных расходов и выбросов.

Вызовы, которые необходимо преодолеть

Несмотря на свои преимущества, LSP сталкивается с такими проблемами, как:

• Сниженная текучесть.

• Повышенное водопоглощение.

Необходимы дальнейшие исследования и разработки для оптимизации использования LSP и устранения этих ограничений.

Заключение

Порошок латеритной почвы (LSP) представляет собой перспективный шаг к устойчивому строительству. Его оптимальный уровень замещения в 10% в цементных системах обеспечивает баланс между производительностью и экологическими преимуществами, делая его жизнеспособной альтернативой обычному портландцементу (OPC). Хотя такие проблемы, как текучесть и химическая стойкость при более высоких уровнях замещения, остаются, продолжающиеся исследования и инновации могут раскрыть его полный потенциал. Применяя LSP, строительная отрасль может снизить углеродный след и внести вклад в более зеленое будущее.