橄榄果渣灰有望成为环保型水泥替代品

在砂浆生产中，用橄榄渣灰替代最多20%的水泥，既能降低水泥生产的环境影响，又不影响砂浆的质量。

一项新研究探讨了在砂浆中将橄榄渣灰用作普通波特兰水泥的可持续部分替代品。

鉴于水泥生产是全球二氧化碳排放的主要来源之一，该研究旨在减少该行业对环境的影响。

该研究发表在《材料》杂志的一期特刊上，评估了榨渣灰的加入如何影响砂浆的物理、力学和耐久性，以确定其是否适合大规模使用。

橄榄果渣灰来源于焚烧后的橄榄果渣（橄榄皮、果肉和果核的残渣）。研磨后，所得粉末含有大量二氧化碳、二氧化硅和石灰。

与普通波特兰水泥相比，其重量更轻、颗粒更细，这会影响砂浆的密度和可加工性（即砂浆的混合、铺设和压实难易程度）等特性。

通过将波特兰水泥以 10% 为增量替换为果渣灰（最高替换比例为 50%），制备了砂浆样品。

每种混合料都经过了流动性（混合料在浇注时流动并铺展到位的能力）、强度、吸水率以及在 7 天、28 天和 90 天期间的抗冻融循环能力的测试。

研究人员发现，随着果渣灰含量的增加，砂浆的和易性和流动性均有所下降。

在含量高达 10% 时，砂浆样品在湿体积密度和流动时间方面均表现出极小的变化，表明其适合实际应用。

在 10% 至 20% 之间，混合物的可操作性变差，但保持了可接受的流动性。超过 20% 时，流速受到严重影响。

抗压强度和抗弯强度测试结果相似，果渣含量高达 20% 时，强度有所降低，但仍处于结构砂浆的可接受范围内。

研究人员指出，强度在 90 天内持续增加，这与火山灰反应的活性相一致——即某些材料（如灰烬）与水和水泥发生化学反应，形成结合化合物，从而随着时间推移增强混凝土的强度和耐久性。

抗冻融试验进一步证实了果渣灰含量应控制在20%的上限。超过这一阈值，混合料将表现出显著的脆弱性。

吸水率（可能导致耐久性相关损坏和性能下降）在橄榄渣灰分含量超过 10% 的样品中有所增加。

所有样品的最大吸水率均为 6.92%，远低于 10% 至 15% 的范围，该范围被认为是能够保证长期性能的可接受范围。

有趣的是，10%的混合物吸水率略低于普通波特兰水泥对照混合物。这归因于细小的灰分颗粒填充了空隙，并优化了混合物的孔隙结构。

一项环境分析将果渣灰砂浆的生产能耗和二氧化碳排放量与完全由普通波特兰水泥制成的对照混合物进行了比较。

二氧化碳排放量是根据研究所在地阿尔及利亚的发电情况计算得出的。

对照混合物的生产每吨消耗 1,000 千瓦时（kWh/t）的电能，每吨排放 500 公斤二氧化碳（kg CO2/ton）。

相比之下，生产10%果渣灰混合物的能耗为953.5 kWh/t，排放476.75 kg CO2/t；而生产20%混合物的能耗为907 kWh/t，排放453.5 kg CO2/t。

作者得出结论：10%和20%的混合料在保持可接受的力学性能的同时，显著降低了环境影响，这支持了其作为环保型建筑材料的候选资格。

然而，他们认为需要进一步研究，以考察这些材料在实际环境中的长期耐久性、微观结构行为及性能表现。

他们还指出，要更广泛地采用此类材料，就需要将其纳入最新的建筑规范和标准中。