在全球建筑行业迈向碳中和的背景下，水泥生产过程中的巨额碳排放与废旧轮胎带来的"黑色污染"已成为亟待解决的双重环境挑战。传统波特兰水泥(OPC)生产需在1450°C高温下煅烧，每吨水泥约释放0.88吨CO2 ，而堆积如山的废旧轮胎不仅占用土地，更存在火灾隐患和微塑料污染风险。将橡胶颗粒掺入混凝土被视作轮胎资源化的可行途径，但橡胶与水泥基体的弱粘结性导致混凝土强度显著降低，这一矛盾制约了橡胶混凝土的推广应用。
近期发表于《Results in Engineering》的研究通过材料创新给出了解决方案。由Mohamed Abdulqadir Mohamed、Amin Al-Fakih和Rida Assaggaf组成的科研团队系统比较了新型低碳胶凝材料——石灰石煅烧粘土水泥(LC3 )与OPC在橡胶自密实混凝土(RSCC)中的综合表现。LC3 由50%水泥熟料与30%煅烧粘土、15%石灰石粉及5%石膏组成，其核心优势在于煅烧粘土仅需700-800°C的活化温度，大幅降低了能耗与碳排放。
研究团队设计了十组配合比，分别采用OPC和LC3 作为胶凝材料，并以0%-40%的体积替代率用胶粉(CR)部分替代细骨料。通过 slump flow、T500 、V型漏斗、L箱与U箱测试全面评估新拌混凝土工作性；采用抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量与泊松比表征力学性能；结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与能谱分析(EDX)解析微观结构；最后通过生命周期评价(LCA)量化环境效益。
关键技术方法包括：采用EFNARC标准测试新拌混凝土流变性能；通过SEM-EDX联用技术观察界面过渡区(ITZ)形貌与元素分布；参照ASTM C642测定渗透孔隙率；建立从原料开采到混凝土生产的"摇篮到大门"LCA模型，重点分析全球变暖潜能(GWP)与能耗指标。
新拌性能
随着胶粉掺量增加，两种体系混凝土的流动度均呈现下降趋势，但LC3 基RSCC表现出更优的填充性与抗离析性。虽然LC3 需增加减水剂用量（1.60%-2.00% vs OPC的0.55%-0.67%），但其更细的颗粒级配有效提升了浆体润滑作用，使混凝土在自密实要求的流动范围内保持稳定。
力学性能
28天抗压强度测试显示，在40%胶粉掺量下，LC3 基混凝土强度保持25.2 MPa，显著高于OPC基的12.4 MPa。劈裂抗拉强度呈现相同规律，LC3 体系在40%胶粉时的强度为2.53 MPa，较OPC体系提高72%。弹性模量随胶粉添加而降低，但LC3 基混凝土泊松比从0.21增至0.27，表明材料韧性显著提升。
渗透孔隙与微观结构
孔隙率测试表明，LC3 基混凝土在40%胶粉时的渗透孔隙率为9.36%，低于OPC基的11.36%。SEM图像清晰显示，LC3 体系在橡胶颗粒周围形成致密的C-A-S-H（钙矾石-硅灰石-水化硅酸钙）凝胶与碳铝酸盐，而OPC体系则出现明显裂缝与多孔界面。EDX分析证实LC3 水化产物中铝元素掺量更高，Ca/Si比降至1.0-1.1，表明其水化产物聚合度更高。
环境效益
LCA结果显示，LC3 基混凝土可实现41%的CO2 减排与18%-21%的能耗降低。以20%胶粉掺量的配合比为例，LC3 体系碳排放为295 kg CO2 -eq/m³，显著低于OPC体系的497 kg CO2 -eq/m³。强度-排放效率分析表明，LC3 基混凝土单位碳排放产生的强度效益比OPC体系高65%-350%。
该研究通过多尺度实验证实，LC3 胶凝体系可有效缓解橡胶掺入导致的性能劣化，其机理在于煅烧粘土与石灰石的协同效应促进了更致密微结构的形成。这种"以废治废"的技术路径不仅为废旧轮胎提供了高附加值利用方案，更推动了混凝土行业向低碳化转型。对于需要兼顾减震降噪与可持续性的基础设施项目（如公路基层、建筑隔震层），LC3 基橡胶混凝土展现出显著技术经济优势，为循环经济理念在建材领域的实践提供了重要示范。
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