石灰石煅烧粘土水泥LC3的配方及工艺

演讲者：Karen Scrivener，洛桑联邦理工学院

描述：在本演讲中，我们将讨论现场实施 LC3（石灰石煅烧粘土水泥）所需的步骤，从确定合适的粘土，到优化煅烧和水泥配方。最后，我们将研究一些与强度和耐久性相关的性能结果。

https://www.youtube.com/watch?v=_sfY-q8L-i8&t=86s

介绍

感谢你，金。我的演讲内容很多，所以我们会稍微快一点，但如果你有问题，我希望能跟进。

关键消息

我认为，关键消息是我们必须接受波特兰水泥将继续主导，唯一能大规模生产的材料，而减少二氧化碳排放和延长资源的最现实选择是引入更多的补充水泥材料（SCM）。当然，我们面临的问题是，以前使用的SCM，如矿渣和粉煤灰，至今可用量仍然相当有限，由于这些材料来自非常高二氧化碳排放的过程，它们基本上将在未来几年内消失。计划是逐步淘汰煤炭，并寻找替代方法来减少铁矿石中的铁，当然也要回收钢铁，因此这些资源只会越来越少。

我们在这里有各种情况，信息是数量并不多。有人问到像玄武岩和其他材料的问题，问题在于它们并不是在很多地方都可用。我们当然有石灰石，但当我们引入大量石灰石时，它只是变成了稀释剂。因此，在这方面真正的游戏改变者可能是我们可以煅烧的粘土。

总之，我认为我们必须面对，没有魔法解决方案。真正有趣的是钙、粘土和石灰石之间的协同反应，它可以让你达到高水平的替代，这是我们称之为LC3技术的核心。

LC3的基本概念是使用这种钙、粘土和石灰石的组合，类似于耶斯珀展示的那样，你可以有不同的添加水平。耶斯珀提到的LC365基本上是符合过去的欧洲标准，而在新的欧洲标准下，我们可以达到50%的替代率。我们实际上知道，即使采用40%的熟料，我们仍然可以获得良好的性能。

如果你有优质的粘土，含有高岭土，经过七天后，你会发现强度更高，因此你可以减少50%的熟料，减少40%的二氧化碳。这考虑了煅烧粘土的能耗，强度相似，某些性能如氯离子抗性和碱硅反应抗性也得到了显著改善。

我们的LC3项目结合了来自瑞士EPFL、印度一些理工大学和古巴的费尔南多·马尔蒂雷纳的团队。我们现在有两个技术资源中心，旨在为人们提供如何实施这种煅烧的实际建议。

实施的第一步当然是确定合适的粘土，而获得最佳反应的关键是拥有良好的高岭土。我们在今天的会议上已经看到，其他类型的粘土也能获得不错的反应性，但高岭土的反应性要好得多。

如果你有高岭土类型的可用材料，这真的是一个很好的选择。这是因为高岭土被称为一比一粘土，它们有一层硅和一层铝，这意味着硅和铝都能参与反应，从而带来许多好处。

我们现在测试了来自世界各地的70多种粘土。人们对粘土的变异性表示担忧，这确实是一个事实，因为它们包含许多不同的矿物。你可以通过观察约400到600摄氏度之间的重量损失来简单测量高岭土的含量。当我们研究这些粘土的大数据集时，我们基本上看到强度的发展与高岭土的含量密切相关。

这些图表上的红线显示了普通波特兰水泥的参考强度。你可以看到，在28天时，如果你的高岭土含量只有40%左右，你可以匹配普通波特兰水泥的强度。总的来说，我们认为理想的高岭土含量是40%到60%。如果含量更高，那么效益就是添加更多的石灰石，因为超过60%时几乎没有额外的强度提升。

如果含量较低，尤其是石英通常是存在的矿物，那么分离它是个好主意。实践中使用表面活性剂可能会比较昂贵，但即使是干法分离，也可以获得相当好的富集。

这些高岭土含量的大致转化为铝的含量是个好消息，这些粘土在世界各地非常丰富。你可以在地图上看到黄色和橙色区域，表示适宜的粘土，尤其是在水泥需求快速增长的地区，比如非洲、拉丁美洲、印度和东南亚。

这些理想的原材料正好位于需求上升的地方，且往往是废料。我们早上看到的演示展示了如何将其作为获取骨料的废料，另外，埃默里展示了如何利用地下的粘土。

在生产LC3时，我们必须记住，LC3的理念是将三种成分——石灰石、粘土、熟料和石膏——在水泥厂中一起研磨。但我们也可以采用另一种方式，这可能更适合北美市场。我们可以将额外的SCM与石灰石和高岭土一起使用，并添加少量石膏以调整硫酸盐。这样就是一个可以在混凝土阶段使用的包装。

了解这两种方法并不重要，因为最终过程基本相同，你需要找到合适的粘土，处理它，然后煅烧。

在粘土的煅烧过程中，尽管脱水发生在400到600摄氏度之间，但我们发现理想的煅烧范围更在700到850摄氏度之间，因为这个温度可以增加矿物的无序结构，从而提高反应性。如果温度超过850摄氏度，你会发现表面活性降低，反应性下降。如果温度过高，超过950摄氏度，情况就会非常糟糕，几乎没有反应性。

许多人会问，能否使用壁炉砖，答案是不能，因为壁炉砖通常被加热到950摄氏度以上。

至于煅烧方法，耶斯珀已经提到过，可以使用回转窑或闪电煅烧。我们发现，反应性差异不大。而回转窑的好处在于你可以使用现有的窑。在一个国家，我们在关闭熟料生产后，仅用四小时便能开始进行粘土的煅烧。

如果你想在长期生产中保持稳定，使用单独的煅烧设备更合理，这可以是回转窑或闪电煅烧，根据你的偏好。

这是我们在古巴首次生产石灰石粘土的情况。强调这一点，这并不是一个复杂的操作，设备相对简单，但他们成功地煅烧了粘土，并将其磨成粉，装袋运送到当地的块材制造厂。操作工在没有额外培训的情况下，能够按一比一的比例使用这个产品，且产品强度非常好。

这里是用可用的外加剂制作的优质混凝土，虽然稍微增加了一些，但正如耶斯珀所说，现在我们有很多新型外加剂上线，长期来看，施工的可操作性没有问题。

这是在古巴建造的一座房屋，使用LC3制成的块材和涂料，涂料在应用中表现出非常好的特性，能平滑应用且抗渗透和分层。

我们的第二次生产是在印度，设备稍微复杂一些，但我们仍然能够制造块材。我们建造了几乎完全由LC3构成的房屋，计算得出相较于现有方案，减少了约14吨的二氧化碳。

在工业化过程中，科特迪瓦的第一个永久性工业生产线安装了双轴回转窑，这使得根据粘土的水分含量调整操作条件成为可能，这通常很重要，因为根据天气，粘土的水分含量会有很大变化。这种设计便于在最佳条件下以最低能耗进行操作。

这是在科特迪瓦安装的全新窑炉。许多人在询问颜色问题，我想强调的是，在工业生产中，颜色并不是问题。这项技术在砖块行业非常成熟，如果你曾购买过砖块，你会知道可以选择不同颜色的砖块。这项技术同样可以完美移植到煅烧粘土上。在科特迪瓦的原土中，如果不控制颜色，通常呈红色，但通过简单的颜色控制可以得到灰色，这种喷雾颜色与普通灰色水泥的颜色非常匹配。因此，我要强调，颜色绝对不是问题。在实验室中实现这一点确实比较困难，但在工业规模上非常简单。

在性能方面，若将其与现有的替代材料如矿渣和粉煤灰进行比较，我们发现从长远来看，这些混合物的效果相似。我们进行了两种类型的混合物：一种是30%熟料的二元混合物，另一种是包含SCM和粉煤灰的三元混合物。从长期来看，它们的性能都相当接近，但在早期，煅烧粘土的性能总是最高的。在实验室中的混合时，虽然我们在一天内的强度较低，但在工业环境中，通过调整颗粒大小分布，可能会使用单独研磨熟料部分、煅烧粘土和石灰石部分，我们有多个实际案例显示在一天内也能达到相同的强度。

我们发现的主要优势是氯离子抗性，这一点在今天早上已提到。氯离子渗透的结果显示，普通波特兰水泥的渗透性很大，而矿渣的表现稍好，粉煤灰又好一些，但最佳的是煅烧粘土及其与石灰石的组合。尽管有研究探讨了微观结构的复杂性，但我们的研究显示，氯离子与C-S-H产物的直接相互作用远比几何效应重要。

这表明，尽管微观结构相似，但由于与粘土表面的相互作用，氯离子的运输速度减缓。由于这些材料反应性更强，更容易在实际应用中提高性能。这些是电阻测试，LC3的表现与实验室和现场非常相似，而粉煤灰的现场表现则不如实验室，因为养护条件更为复杂。在古巴的一些实际暴露场地，LC3的穿透深度不到普通波特兰水泥的一半，尽管强度较低，仅为20 MPa。

关于碱硅反应，煅烧粘土的表现非常好，因为它降低了碱性，还释放了铝酸根到溶液中，已知少量的铝酸根能显著降低硅的溶解度。

关于工作性，很多人对此有所关注。我已展示了许多示例，证明工作性非常好。实际上，如果你想销售紧凑型混凝土，可能会减少外加剂的整体成本，因为它对分离和出水的抵抗力很强，不需要添加增稠剂。

虽然碳酸化速度更快，但正如耶斯珀所说，这仍在与现有的SCM（如粉煤灰和矿渣）相近的范围内。二氧化碳减排的潜力，当然，实际水泥的情况下取决于煅烧条件。我们已证明，这可以达到40%。我更关注的是其全球性的影响，因为这正是我们在气候危机中面对的挑战。

在全球水泥和混凝土协会成员公司中，过去十年水泥替代的平均水平停滞在约20%的水平。大多数人一致认为，从技术上讲，我们可以轻松达到40%的替代水平。如果我们用煅烧粘土和石灰石的混合物来实现这一点，每年将节省4亿吨二氧化碳，这是一项巨大的成就，约占全球二氧化碳排放的1%。这是非常保守的估计，因为我们最近的研究表明，可能能够达到800百万吨的二氧化碳减排。我认为没有其他任何单一技术能在水泥和混凝土行业中实现如此大的二氧化碳减排。

在欧洲，我们看到标准的变化，允许熟料含量降至50%。在北美和拉丁美洲，我们已有ASTM 595标准，允许LC3的使用，但实际上并没有得到广泛应用。人们在混凝土级别上使用外加剂，这使得LC2更受青睐。

最后谈谈财务问题，大家都说绿色产品往往有绿色溢价，但在这种情况下，绿色产品的生产成本可能低于传统产品。这是一个可以在我们网站上下载的报告，显示在一个典型的生产一体化工厂中，生产熟料的情况下，你可以节省约20%的成本。最有趣的是，如果你有一个研磨厂，这是非洲许多地区的情况，需求在未来几十年将增长最快，在那里你可以获得巨大的节省，实际上，熟料价格远低于许多人实际支付的价格。

工业化的步骤包括：粘土识别、粘土测试、经济可行性、混合物测试、混凝土测试。这些都是你需要经历的阶段。如果你需要任何帮助，请联系我们。我们目前与全球40多个国家合作，希望在接下来的一两年中看到更多的商业生产上线。

最后，我认为我们必须看到，这是一项非常重要的技术，可以降低全球二氧化碳排放。如果你想了解更多，请参加我们的会议。下一个会议将于7月在洛桑举行，原定于北京的煅烧粘土会议已被推迟。在此期间，我们安排了这个会议。谢谢，希望没有超出太多时间。

深圳市威锴众润建材科技有限公司VICZOOM，立足世界装饰混凝土工艺技术前沿。联合相关高校和研究院专家和科研精英。开发研制出具有自主知识产权的装饰混凝土造型模具、成像膜等核心产品。打破了装饰混凝土核心材料被国外公司垄断的尴尬局面。将博大精深的的中国传统文化和现代建筑装饰之间架起一座沟通的桥梁。

中国的混凝土成像，威锴众润来解决！

混凝土造型肌理，威锴众润建材科弹性模具帮您实现！

我们在传播装饰混凝土造型、成像的同时，将国外先进的混凝土制作工艺采集，与大家分享！希望大家能够喜欢！

关注我们的微信公众号，您将获得更多惊喜！

威锴众润建材科技装饰砼材料砼画 模具快报2024，10，28

未来已来，将至已至！

砼画作为一种综合了数字处理技术、现代印刷技术、混凝土添加剂技术而诞生的新的建筑装饰技术和工艺，正踏着移动互联自媒体爆发的浪潮。和着装配式建筑的交响曲。坚实而迅疾的进入建筑领域。改变着我们的生活！

砼画能将您想表达的任何合法图案还原到水泥制品和建筑上，从此，您的建筑与众不同！图案具有和建筑同等寿命。环保安全！是建筑内外装饰的一次革命！

砼画虽然高大上，其实离你并不遥远。

无论您是世界五百强建筑航母、还是市政工程公司、园林景观公司，或是小型水泥制品企业。亦或您是建筑设计院、建材研究院，高等院校相关教研室。只要您对混凝土成像市场具有洞察力，深圳市威锴众润建材科技愿意与您携手，共享这片千亿级蓝海市场！

我们计划，每县市寻求一家合作伙伴，提供工艺技术指导,协助您成立混凝土成像工厂，在较短的时间，将混凝土成像能力覆盖全国大部分地区。让中国的建筑更具内涵，美丽！

您 准备好了吗？