《Open Ceramics》：Synergistic use of silica fume and limestone powder for durable and low-carbon marine concrete: Experimental and environmental assessment
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海洋环境中的混凝土结构遭受硫酸根与氯离子持续化学侵蚀，威胁其长期耐久性与结构整体性。研究人员提出一种将硅灰（SF）与石灰石粉（LP）协同掺入混凝土以提升抗化学侵蚀能力与可持续性的新策略。研究开展涵盖36组配合比、1296个立方体试件的系统试验，系统改变水胶比（
海洋环境中的混凝土结构遭受硫酸根与氯离子持续化学侵蚀，威胁其长期耐久性与结构整体性。研究人员提出一种将硅灰（SF）与石灰石粉（LP）协同掺入混凝土以提升抗化学侵蚀能力与可持续性的新策略。研究开展涵盖36组配合比、1296个立方体试件的系统试验，系统改变水胶比（W/CM=0.25、0.30、0.40）、SF掺量（0%、5%、10%及10%含7%引气）与LP替代率（0%、15%、30%），试件置于自来水、硫酸镁、氯化镁及硫酸盐-氯盐复合溶液四类侵蚀环境中模拟真实海洋条件，于3、4.5、6月评测抗压强度、吸水率、质量损失与氯离子渗透深度。结果表明，以15%LP替代水泥仅使抗压强度降低1–5%，却显著改善抗硫酸盐性能；30%LP替代则强度降低5–10%，体现力学性能与化学耐久性的权衡。环境绩效采用IMPACT 2002+生命周期评价方法核算，低水泥高SCM替代配合比在气候变化与资源枯竭指标上最高降低30%；引气剂虽掺量低，但在人类健康与碳排放上影响不成比例。该研究为设计兼具化学韧性与环境优化的海工级混凝土提供可规模化路径，通过LP与SF协同推进面向海岸与离岸基础设施的低碳混凝土技术。
研究背景方面，海洋混凝土结构（海岸桥梁、离岸平台、防波堤、港口设施）持续受硫酸根与氯离子侵蚀，叠加干湿循环、温度波动与荷载作用，退化机理化学复杂且经济负担沉重；同时普通波特兰水泥生产占全球CO?排放7–8%，成本上升推动混凝土技术向耐久-可持续-经济平衡范式转变。既有研究对LP与SF协同在更具代表性的硫酸镁与富氯环境下的耐久性认识不足且结论矛盾（如M-S-H、thaumasite形成风险），因此研究人员开展大样本试验与生命周期评价结合的研究，以明确LP-SF协同在模拟海洋多离子环境下的力学-传输-化学耐久性表现及环境减负潜力，论文发表于《Open Ceramics》。
关键技术方法上，研究人员构建36组配合比×1296个70 mm立方体试件队列，材料含Ⅰ型OPC、SF（比表面积18000 m2/kg）、LP（600 m2/kg）、石灰岩粗细骨料、磺化三聚氰胺甲醛系高效减水剂及引气剂；试件标准水养28 d后分组浸入自来水、150 g/L MgSO?·7H?O、300 g/L MgCl?·2H?O及二者混合半饱和溶液（pH稳于7），于3/4.5/6月提取试件测试抗压强度、吸水率、质量体积变化，并对氯盐暴露面剖切喷涂0.1 N HgNO?与0.1%荧光素双指示剂测定氯离子渗透深度；环境评价采用IMPACT 2002+核算人类健康（HH）、生态系统质量（EQ）、气候变化（CC）、资源（R）四类指标。
研究结果部分，3.1节试件水中养护显示：W/CM由0.25升至0.40，抗压强度下降、吸水率上升，致因多余水蒸发留连通毛细孔；SF/CM由0%升至10%，SF火山灰反应耗Ca(OH)?生二次C-S-H，强度升、吸水降；LP/C升至15%强度仅降约4–5%，30%时强度降达10%且吸水锐增，但LP/C=15%+SF/CM=5%反超基准，LP/C=30%+SF/CM=10%持平基准，证LP填隙与SF火山灰协同。3.2节MgCl?溶液中6月后本体强度/质量/体积无显著变，但氯离子渗透深度随W/CM升高而增、随SF/CM升高而减；引气使渗透略增；LP/C=15%因填隙降渗透，30%因稀释增渗，但LP/C=30%+SF/CM=5%渗透低于基准。3.3节MgSO?溶液中低W/CM与高SF/CM显著抑强度损失、膨胀与质量损失；LP/C=15%优于基准，30%无SF时劣化，LP/C=30%+SF/CM=5%或10%因SF补C-S-H而超越常规组。3.4节硫酸盐-氯盐复合溶液下氯离子渗透深于单氯环境，归因于硫酸盐生成钙矾石/石膏/M-S-H扰乱孔结构；但复合液下抗压强度损失略小于单硫酸盐组，研究人员解释为表面MgCl?沉淀半透膜减缓SO?2?内渗。3.5节统计显示抗压强度CV=3.2%，氯离子渗透CV=6.1%，变异性源于ITZ孔连通随机性与次生相局部损伤而非纯误差。
讨论与结论翻译：研究人员结论为，LP替代15%水泥在强度损失1–5%内显著提升抗硫酸盐性，30%替代则需SF补偿以防力学-耐久失衡；SF经火山灰效应耗Ca(OH)?、密实孔网，是抑氯渗与抗硫酸盐核心；W/CM=0.25为兼顾低渗与力学的最优水平；引气改善冻融却略损抗氯渗，属环境应力权衡；IMPACT 2002+表明高SCM替代组CC与R最高降30%，但高效减水剂单位质量人健与碳排负担 disproportionally高。LP-SF二元体系以填料-火山灰协同提供可规模化的海工低碳混凝土路径，对海岸离岸基础设施可持续营建具实质贡献。
意义层面，该研究把1296试件队列试验、多离子加速侵蚀协议与IMPACT 2002+整合，填补了MgSO?-MgCl?共存下LP-SF协同行为的系统数据空白，并为EN 197–1框架内石灰石粉作为低碳填料的海工配合比优化提供边界条件与权衡依据。
