探討紅土粉（LSP）作為可持續水泥替代品：優勢、挑戰與應用

建築中的紅土粉（LSP）簡介

建築業越來越注重可持續實踐，特別是減少水泥生產中的二氧化碳排放。紅土粉（Laterite Soil Powder，LSP）已成為高性能砂漿（High-Performance Mortar，HPM）生產中普通波特蘭水泥（Ordinary Portland Cement，OPC）的可行替代品。本文深入探討了LSP的最佳使用方式、其對砂漿性能的影響，以及其改變可持續建築實踐的潛力。

什麼是紅土粉（LSP）？

紅土粉（LSP）是由富含鐵和鋁氧化物的紅土衍生而來的。它在許多地區都可以就地獲得，是一種成本效益高且環保的建築材料。其火山灰特性使其在水化過程中能與氫氧化鈣反應，從而提高水泥系統的強度和耐久性。

LSP在水泥系統中的最佳替代比例

替代比例的關鍵研究結果

研究表明，用LSP替代10%的OPC可以在性能和可持續性之間達到最佳平衡。在此比例下：

• 抗壓強度：與傳統OPC砂漿相當。

• 耐久性：保持良好，無顯著損失。

• 環境影響：減少二氧化碳排放並降低資源消耗。

然而，較高的替代比例（如20%或以上）會帶來以下挑戰：

• 流動性降低。

• 吸水率增加。

• 抗壓強度下降。

LSP替代比例對流動性的挑戰

流動性是砂漿可操作性的重要因素。與OPC相比，LSP具有更大的表面積，需要更多的水來保持一致性。在較高的替代比例下，這種增加的需水量可能會對砂漿的可操作性產生負面影響，使其不適合某些應用。

LSP對抗壓強度和耐久性的影響

抗壓強度表現

抗壓強度是砂漿的重要性能指標。LSP改性砂漿在較低替代比例下表現良好，10%的替代比例可保持與OPC砂漿相當的強度。然而，較高的替代比例會導致：

• 孔隙率增加。

• 砂漿基質中空隙的形成。

吸水率和空隙特性

LSP顆粒本身具有多孔性，這會導致吸水率增加和空隙形成。在較高替代比例下，這些特性更加明顯，可能會影響砂漿的結構完整性和耐久性。

LSP改性砂漿的化學耐性

化學耐性對於暴露於惡劣環境的砂漿至關重要。在10%的替代比例下，LSP改性砂漿表現出：

• 耐酸性：與OPC砂漿相當。

• 耐硫酸鹽性：適合大多數應用。

然而，較高的替代比例會削弱化學耐性，使砂漿不適合化學侵蝕性環境。

LSP砂漿的熱性能與微結構分析

熱性能

熱分析顯示，LSP改性砂漿經歷多階段分解。較高的LSP含量導致：

• 氫氧化鈣（CH）含量增加。

• 密度降低。

微結構洞察

微結構研究（包括FTIR分析）表明，10%的LSP替代比例能保持關鍵水化階段，如硅酸鈣水合物（C-S-H）和針狀水化物（Ettringite）。這確保了砂漿的結構完整性和性能。

使用LSP的環境效益

可持續性優勢

使用LSP符合全球可持續發展目標，通過以下方式實現：

• 減少二氧化碳排放：LSP降低了水泥生產相關的碳足跡。

• 本地可用性：就地採購LSP減少了運輸相關的排放並支持地方經濟。

通過將LSP納入建築實踐，建築業可以顯著降低其環境影響。

LSP在可持續建築實踐中的應用

LSP因其在可持續建築中的多功能性而受到關注。主要應用包括：

• 高性能砂漿（HPM）：提高強度和耐久性。

• 環保混凝土：減少對OPC的依賴。

• 可持續基礎設施：支持綠色建築倡議。

這些應用突顯了LSP在推進環保建築實踐方面的潛力。

LSP與傳統水泥材料的比較

LSP的優勢

與傳統水泥材料相比，LSP具有以下優勢：

• 可持續性：環境影響較低。

• 本地可用性：降低運輸成本和排放。

需要解決的挑戰

儘管具有優勢，LSP仍面臨以下挑戰：

• 流動性降低。

• 吸水率增加。

需要進一步的研究和開發來優化LSP的使用並解決這些限制。

結論

紅土粉（LSP）代表了邁向可持續建築的重要一步。在水泥系統中10%的最佳替代比例平衡了性能和環境效益，使其成為普通波特蘭水泥（OPC）的可行替代品。儘管在較高替代比例下仍存在流動性和化學耐性方面的挑戰，但持續的研究和創新可以釋放其全部潛力。通過採用LSP，建築業可以減少碳足跡並為更綠色的未來做出貢獻。