Дослідження порошку латеритного ґрунту (LSP) як стійкої альтернативи цементу: переваги, виклики та застосування

Вступ до порошку латеритного ґрунту (LSP) у будівництві

Будівельна галузь все більше зосереджується на стійких практиках, зокрема на зменшенні викидів CO2, пов'язаних із виробництвом цементу. Порошок латеритного ґрунту (LSP) став життєздатною альтернативою звичайному портландцементу (OPC) у виробництві високоміцного розчину (HPM). У цій статті розглядається оптимальне використання LSP, його вплив на властивості розчину та потенціал для трансформації стійких будівельних практик.

Що таке порошок латеритного ґрунту (LSP)?

Порошок латеритного ґрунту (LSP) отримують із латериту — ґрунту, багатого на оксиди заліза та алюмінію. Він доступний у багатьох регіонах, що робить його економічно вигідним і екологічно чистим матеріалом для будівництва. Його пуцоланові властивості дозволяють йому реагувати з гідроксидом кальцію під час гідратації, підвищуючи міцність і довговічність цементних систем.

Оптимальні рівні заміщення LSP у цементних системах

Основні висновки щодо рівнів заміщення

Дослідження показують, що заміна 10% OPC на LSP забезпечує найкращий баланс між продуктивністю та стійкістю. На цьому рівні:

• Міцність на стиск: Порівнянна з традиційними розчинами на основі OPC.

• Довговічність: Зберігається без значних компромісів.

• Екологічний вплив: Зменшуються викиди CO2 і мінімізується виснаження ресурсів.

Однак вищі рівні заміщення, такі як 20% і більше, створюють виклики, зокрема:

• Зменшення плинності.

• Збільшення водопоглинання.

• Зниження міцності на стиск.

Виклики у досягненні плинності при заміщенні LSP

Плинність є критичним фактором у роботоздатності розчину. LSP має більшу поверхню порівняно з OPC, що вимагає більше води для підтримання консистенції. На вищих рівнях заміщення ця підвищена потреба у воді може негативно вплинути на роботоздатність розчину, роблячи його менш придатним для певних застосувань.

Вплив LSP на міцність на стиск і довговічність

Продуктивність міцності на стиск

Міцність на стиск є важливою властивістю розчину. Розчини, модифіковані LSP, добре працюють на нижчих рівнях заміщення, при цьому заміщення на 10% зберігає міцність, порівнянну з розчинами на основі OPC. Однак вищі рівні заміщення призводять до:

• Збільшення пористості.

• Утворення пустот у матриці розчину.

Властивості водопоглинання та пустот

Частинки LSP є пористими за своєю природою, що сприяє збільшенню водопоглинання та утворенню пустот. Ці характеристики більш виражені на вищих рівнях заміщення, що потенційно може погіршити структурну цілісність і довговічність розчину.

Хімічна стійкість розчинів, модифікованих LSP

Хімічна стійкість є важливою для розчинів, які піддаються впливу агресивних середовищ. При заміщенні на 10% розчини, модифіковані LSP, демонструють:

• Стійкість до кислот: Порівнянна з розчинами на основі OPC.

• Стійкість до сульфатів: Достатня для більшості застосувань.

Однак вищі рівні заміщення послаблюють хімічну стійкість, роблячи розчин менш придатним для хімічно агресивних умов.

Тепловий та мікроструктурний аналіз розчинів з LSP

Теплові властивості

Тепловий аналіз показує, що розчини, модифіковані LSP, проходять багатостадійний розклад. Вищий вміст LSP призводить до:

• Збільшення вмісту гідроксиду кальцію (CH).

• Зменшення щільності.

Мікроструктурні особливості

Мікроструктурні дослідження, включаючи аналіз FTIR, показують, що заміщення на 10% LSP зберігає ключові фази гідратації, такі як гідрат силікату кальцію (C-S-H) та еттрінгіт. Це забезпечує збереження структурної цілісності та продуктивності розчину.

Екологічні переваги використання LSP у будівництві

Переваги для стійкості

Використання LSP відповідає глобальним цілям сталого розвитку завдяки:

• Зменшенню викидів CO2: LSP мінімізує вуглецевий слід, пов'язаний із виробництвом цементу.

• Місцевій доступності: Використання LSP на місцевому рівні зменшує викиди, пов'язані з транспортуванням, і підтримує регіональні економіки.

Інтегруючи LSP у будівельні практики, галузь може значно зменшити свій екологічний вплив.

Застосування LSP у стійких будівельних практиках

LSP привертає увагу завдяки своїй універсальності у стійкому будівництві. Основні застосування включають:

• Високоміцний розчин (HPM): Підвищення міцності та довговічності.

• Екологічно чистий бетон: Зменшення залежності від OPC.

• Стійка інфраструктура: Підтримка ініціатив зеленого будівництва.

Ці застосування підкреслюють потенціал LSP у просуванні екологічно чистих будівельних практик.

Порівняння LSP із традиційними цементними матеріалами

Переваги LSP

Порівняно з традиційними цементними матеріалами, LSP пропонує:

• Стійкість: Менший вплив на довкілля.

• Місцева доступність: Зменшення витрат на транспортування та викидів.

Виклики, які потрібно вирішити

Незважаючи на переваги, LSP стикається з викликами, такими як:

• Зменшення плинності.

• Збільшення водопоглинання.

Необхідні подальші дослідження та розробки для оптимізації використання LSP і подолання цих обмежень.

Висновок

Порошок латеритного ґрунту (LSP) представляє перспективний крок до стійкого будівництва. Його оптимальний рівень заміщення у 10% у цементних системах забезпечує баланс між продуктивністю та екологічними перевагами, що робить його життєздатною альтернативою звичайному портландцементу (OPC). Хоча виклики, такі як плинність і хімічна стійкість на вищих рівнях заміщення, залишаються, постійні дослідження та інновації можуть розкрити його повний потенціал. Приймаючи LSP, будівельна галузь може зменшити свій вуглецевий слід і зробити внесок у зелене майбутнє.