文|渊溪的竹简
编辑|渊溪的竹简
前言几十年来，水泥生产一直是全球碳排放的主要贡献者之一，然而，为了应对气候变化的影响，联合国采取措施减少水泥生产中的二氧化碳（CO2）排放和能源消耗，并且通过部分替代普通硅酸盐水泥（OPC）的掺合材料（SCMs）的引入，已经证明可以生产出强度和耐久性优于传统硅酸盐水泥的掺合水泥。
据报道，大约有20%的SCMs，如粉煤灰、天然火山灰、磨渣和石灰石被用作水泥的添加剂，然而，粉煤灰的质量和磨渣的可用性是应用它们于水泥生产的主要障碍。
值得注意的是，取代它的替代品是地球聚合物，具有减少碳排放和资源消耗的巨大潜力，但实际还未被正式应用，而石灰石煅烧粘土水泥（LC3）才是最近的替代品，它是一种基于石灰石、煅烧粘土和硅酸盐水泥熟料组合的三元掺合水泥。
在之前的研究中，我们就对石灰石煅烧粘土灰（LCCP）对灰浆和混凝土的工程性能进行了研究，并且重点关注了初始凝结时间和抗压强度的变化，之前得出的结论是，随着水泥掺量的增加，水泥浆体的诱导时间和初始凝结时间减少，所有LCCP混合料的抗压强度要么更高，要么与普通硅酸盐水泥相当，但尽管这些结果是有见地的，可我们还是应该认识到粘土和石灰石的质量对LC3性能的影响。
我们从以下的材料中得知，石灰石、石膏和熟料分别被研磨成细粉末，然后首先将粘土土壤粉碎，并使用75微米的筛子进行筛选，只有小于75微米的体积用于制备LC3系统时，煅烧粘土才可以通过静态煅烧过程制备。
我们还根据热重分析（TGA）的结果得知，高岭土脱氢转化为偏高岭石的温度范围为400-600°C，重量损失约为9%，这也就表明初始高岭土含量为63%，因此，煅烧温度确定为800±10°C，这样才能确保高岭土完全被脱氢转化，这与之前的研究结果一致。
根据原始粘土的X射线衍射（XRD）图样显示，高岭土是占主导地位的矿物相，而与高岭土相关的12 2θ处的峰值进一步证实了TGA分析结果中的高含量，但是在经煅烧后的粘土图样中则看不到高岭石的相。
具体来说，这两种三元水泥体系LC3-50和LC3-40，分别以50%和40%的质量替换普通水泥，而对于这两个系统，我们分别设计了三个系列，其煅烧粘土与石灰石（CC/LS）的比例为1:1，2:1和3:1，虽然对于每个系列，水胶比（w/c）都要保持在0.45、0.5和0.6，但是两个系列中石膏含量均选为5%，这样才能确保适当的力学强度发展。
根据BS EN 196-1:2016的规定，我们使用标准砂制备了三个压缩强度和吸水率的砂浆梯形试样进行测试，然后在混合和浇筑后，将试样在21°C和90%的相对湿度的恒温环境箱中保持24小时，随后取出试样并将其放入水养护槽中养护27天，养护后，分别从每个水泥体系和系列中取出砂浆梯形试样，最后经过自然风干后按照BS EN 196-1:2016的标准进行力学强度测试。
