CN117321019A

CN117321019A - 脱碳水泥共混物

Info

Publication number: CN117321019A
Application number: CN202280035533.6A
Authority: CN
Inventors: J·D·本克; Y-M·蒋; K·多明格斯; L·D·埃利斯; K·贾法里; M·拉尤罗瓦; A·麦克劳德
Original assignee: Excellent Systems Co
Current assignee: Excellent Systems Co
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2023-12-29

Abstract

各种实施方案包括与常规胶结材料如波特兰水泥相比具有低水平的、因其生产和/或使用所致的隐含温室气体排放(特别是二氧化碳)的胶结组合物。各种实施方案包括具有低隐含碳的任何一种或多种胶结材料，以及使用该水泥生产的任何材料。

Description

脱碳水泥共混物

相关申请

本申请要求2021年3月22日提交的标题为“DECARBONIZED CEMENT BLENDS”的美国临时申请号63/164,395、2021年11月1日提交的标题为“DECARBONIZED CEMENT BLENDS”的美国临时申请号63/274,378和2021年12月17日提交的标题为“DECARBONIZED CEMENTBLENDS”的美国临时申请号63/291,170的优先权权益，所有这三件申请的全部内容出于所有目的以引用方式并入。

背景技术

因常规胶结材料的生产和/或使用所致的温室气体排放，特别是二氧化碳(CO₂)，导致气候变化。目前，波特兰水泥是世界上使用最广泛的人造材料之一。制造波特兰水泥的常规方法造成全球所有CO₂排放的8％左右，其中大约一半来自化石燃料燃烧，一半来自石灰石分解的“化学”排放。人类文明需要使用水泥，但减少胶结材料生产和/或使用中的CO₂排放可有利于减少导致气候变化的CO₂排放。

本背景技术部分旨在介绍本领域的各个方面，其可与本发明的实施方案相关。因此，本部分中的前述讨论提供了更好地理解本发明的框架，而不应被视为对现有技术的承认。

发明内容

各种实施方案包括与常规胶结材料如波特兰水泥相比具有低水平的、因其生产和/或使用所致的隐含(embodied)温室气体排放(特别是二氧化碳)的胶结组合物。各种实施方案包括具有低隐含碳的任何一种或多种胶结材料，以及使用该水泥生产的任何材料(包括混凝土/砂浆及其应用如建筑物、道路等)。各种实施方案还包括制造和使用所述材料的方法。根据各种实施方案的组合物包括火山灰水泥共混物，其包含脱碳石灰、一种或多种火山灰和任选地另外的组分。所述脱碳石灰可以使用这样的工艺生产，其中来自原材料中的化学结合源和来自燃料的燃烧的向大气的合并CO₂排放小于1kg CO₂/kg石灰。

一种胶结粘结剂，其包含沉淀石灰和至少一种火山灰。

一种胶结粘结剂，其包含石灰和至少一种火山灰。

一种胶结粘结剂，其包含石灰、至少一种火山灰和至少一种选自硅酸三钙、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥和无水硫铝酸钙(ye’elemite)的另外的材料。

一种形成胶结粘结剂的方法，其包括：通过沉淀反应产生氢氧化钙；选择至少一种火山灰；任选地，从包括波特兰水泥、波特兰水泥熟料、硅酸三钙、无水硫铝酸钙、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥、碳酸钙、减水外加剂、促凝外加剂、消泡外加剂、引气外加剂(airentraining admixture)和/或硫酸钙的组中选择一种或多种另外的组分；以及将氢氧化钙、所选择的至少一种火山灰和任何所选择的组分共混以产生混合物，如粉末混合物、均匀粉末混合物、干粉混合物、均匀干粉混合物等。

附图说明

附图并入本文并构成本说明书的一部分，其示意了权利要求的示例实施方案，并且与上面给出的一般描述和下面给出的详细描述一起用于解释权利要求的特征。

图1示意了根据各种实施方案的具体示例系统。

图2示意了根据各种实施方案的具体示例反应器，其包括第一电极和第二电极。

图3示意了根据各种实施方案的制造脱碳水泥和/或脱碳混凝土的方法。

图4示意了根据各种实施方案的形成胶结粘结剂的方法。

图5为示意脱碳水泥、石灰、火山灰和其他材料的质量组成的三元相图。

具体实施方式

对特定实例和实施方式的提及是出于示意目的而不旨在限制权利要求的范围。以下对本发明实施方案的描述并不旨在将本发明限制于这些实施方案，而是使得本领域技术人员能够实现和使用本发明。

除非另有说明，否则如本文所用，本文中值的范围的记载仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独的值的速记法。除非本文另有说明，否则范围内的每个单独的值被并入到说明书中，如同其在本文中被单独记载一样。

提供以下实施例来示意本发明的系统和方法的各种实施方案。这些实施例是出于示意的目的，可以是预言性的，而不应被视为限制性的，并且不以其他方式限制本发明的范围。

应指出，不要求提供或阐述构成为本发明实施方案的主题或与本发明实施方案相关的新颖且突破性过程、材料、性能或其他有益特征和性质的基础的理论。然而，本说明书中提供了各种理论以进一步推进该领域的技术。除非另有明确说明，否则本说明书中提出的理论决不限制、约束或缩小所要求保护的发明的保护范围。使用本发明可能不需要这些理论或可能不实践这些理论。还应理解，本发明可能产生新的、迄今未知的理论来解释本发明的方法、制品、材料、设备和系统的实施方案的功能-特征；这样的后来发展的理论不应限制本发明的保护范围。

本说明书中阐述的系统、设备、技术、方法、活动和操作的各种实施方案可以用于除本文中阐述的那些之外的各种其他活动和其他领域。另外，这些实施方案例如可以与将来可能开发的其他设备或活动一起使用；并且可以与可以基于本说明书中的教导部分地修改的现有设备或活动一起使用。此外，本说明书中阐述的各种实施方案和实施例可以全部或部分地并以不同的各种组合与彼此一起使用。因此，例如，本说明书的各种实施方案中提供的配置可以与彼此一起使用；并且本发明的保护范围不应限制于特定实施方案、实施例中或特定附图中的实施方案中阐述的特定实施方案、配置或布置。

如本文所用，除非另有说明，否则室温为25℃。并且，标准温度和压力为25℃和1个大气压。除非另有明确说明，否则所有随温度而变、随压力而变或既随温度而变又随压力而变的测试、测试结果、物理性质和值均在标准环境温度和压力下提供。

一般而言，除非另有说明，否则如本文所用术语“约”意在涵盖±10％的方差或范围、与获得所陈述的值相关的实验或仪器误差，并且优选地这些中的较大者。

如本文所用，“沉淀的”可以指在沉淀反应中形成的。

如本文所用，“沉淀反应”可以指其中将含有溶解的离子物种的两种溶液合并并且离子反应形成固体的化学反应。

如本文所用，“石灰”可以是包含生石灰(氧化钙，CaO)、熟石灰(氢氧化钙，Ca(OH)₂)或两者的混合物的材料。

如本文所用，“火山灰”可以是天然存在的或合成的(人造的)硅酸盐或铝硅酸盐矿物。它可以是任何能够与石灰反应而凝固和硬化(无论有水存在还是无水存在)以形成水泥或混凝土的含硅酸盐材料。

如本文所用，“电化学氢氧化钙”可以是使用诸如在电化学反应器中产生的酸或碱的组分或试剂产生的氢氧化钙。

如本文所用，“低温氢氧化钙”可以是在最高温度低于约100摄氏度(℃)的过程中合成的氢氧化钙。

如本文所用，“脱碳氢氧化钙”可以是在向大气排放少于约0.50千克(kg)CO₂/kgCa(OH)₂的过程中合成的氢氧化钙。

如本文所用，“Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术”或“BET技术”可以指经由固体表面上气体分子的吸附测量固体材料的比表面积(每单位质量的表面积，以平方米/克(m²/g)表示)的方法。

如本文所用，“Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积”或“BJH孔隙体积”可以指经由固体的中孔内气体分子的吸附和/或冷凝测量的固体材料的每单位质量的中孔体积，以毫升/克(mL/g)表示。

为了制备用于气体吸附分析的样品，首先在干净的玻璃样品管中称重样品。分析的样品的质量应在约400mg至600mg之间。然后对样品脱气以从样品去除任何挥发性化合物。这将确保样品材料的表面是干净的并且在分析过程中不会从样品逸出除吸附气体以外的任何气体。对于在脱气过程中不会降解或分解的样品，诸如大多数火山灰，通常通过将样品置于300℃的温度和1atm的压力下达至少3小时来进行脱气。如果在此脱气程序过程中存在样品降解或分解的风险(一些氢氧化钙材料可能会发生这种情况)，则可以在较低的温度如150℃下对样品脱气较长的时间如12小时。在对样品脱气后，将其转移至表面分析仪仪器如Micromeritics 3Flex吸附分析仪。选择对样品呈惰性的适宜吸附气体以确保气体与样品之间的唯一相互作用是气体到表面上的物理吸附，而没有其他化学反应。通常，选择N₂作为水泥、火山灰和石灰材料的吸附气体。然后将样品浸入液氮中，直至样品温度等于液氮温度。然后，表面分析仪将样品腔室抽至真空，开始计量添加已知量的氮，并在每次计量添加后让系统平衡。一旦系统达到平衡，就会记录压力和已计量加入的气体体积并计量加入另一量的气体。一旦压力达到饱和压力P₀，该过程就逆转，气体被泵出腔室。这允许分析气体在样品表面上的吸附和解吸。所得等温线可以以图表显示，其中一个轴显示压力除以饱和压力P/P₀，另一个轴显示所吸附气体的量(以mol N₂为单位，按样品重量归一化)。随着压力增加，样品上吸附的气体的量增加。收集等温线后，可以应用BET(Brunauer、Emmet和Teller)多层气体吸附理论来分析数据以确定样品的比表面积，并应用BJH(Barrett、Joyner和Halenda)多层孔隙吸附理论来分析数据以确定直径在1nm至150nm之间的孔隙的体积及固体样品内孔隙尺寸的相对分布。

BET理论将低压下吸附层的形成与吸收的气体的体积联系起来，从而允许确定样品的比表面积。该理论在低平衡压力值(P/P₀<0.4)下适用以避免形成过多的吸附层。由于该理论取决于气体的原子半径、横截面积、样品表面粗糙度和冷凝温度，故测量的表面积可能会随分析气体的不同而异。本文指定的值是指N₂气吸附测量值。使用P/P₀的值在0.025至0.30之间的至少三个数据点使用BET公式来计算比表面积。

虽然BET理论使用P/P₀的较低范围来确定比表面积，但BJH理论使用P/P₀的较高范围来确定样品的微孔体积。在约0.5左右的P/P₀值下，样品表面可能完全被吸附的气体分子覆盖，并且可能开始多层气体分子层的吸附。随着吸附的气体层厚度的增加，一些孔隙可能完全充满气体。由于吸附的气体的层数有限，故BJH理论可能只能够确定直径在约1nm至150nm之间的孔隙的体积。由于孔隙几何形状和吸附动力学效应，等温线的吸附分支可能会产生与解吸分支不同的测量孔隙体积。在本文中，BHJ孔隙体积是指使用等温线的解吸分支测量的值，这可以给出孔隙体积和孔隙尺寸分布的更准确度量。

如本文所用，“布莱恩细度(Blaine fineness)”可以指空气渗透性比表面积。

如本文所用，“需水量”可以指必须添加到颗粒状固体中以产生具有与按质量计每1.0份水泥用0.4份水制成的波特兰水泥浆体(paste)相同稠度的浆体的水的量。

如本文所用，“浆体稠度需水量”可以指如通过将由颗粒状固体样品混合蒸馏水制成的浆体的稠度与参考浆体的稠度进行比较所确定的需水量。通过将100克(g)波特兰水泥与40g水(水/粘结剂质量比为0.40)混合来制备参考浆体。使用抹刀手动将浆体充分混合至少一分钟。通过将100g颗粒状固体样品材料与已知量的蒸馏水混合来制备样品浆体。添加的水的量可以基于所需的水/粘结剂质量比进行调节(例如，对于0.30的水/粘结剂质量比，将向100g颗粒状固体中添加30g水)。使用抹刀手动将浆体充分混合至少一分钟，此时将样品浆体的稠度与参考浆体的稠度进行比较。如果样品浆体的稠度比参考浆体的稠度浓，则可以向样品浆体中另外加入5g水并再次混合一分钟。可以重复该过程直至样品浆体具有与参考溶液浆体相同的稠度。样品的最终需水量通过将添加到浆体中的水的总量除以干燥的颗粒状固体样品材料的起始量来确定。这整个过程必须在10分钟(min)内完成以确保参考浆体粘度在测量过程中不发生显著变化。

如本文所用，“迷你坍落度锥需水量(mini-slump cone water demand)”可以指如由从迷你坍落度锥铺展的浆体测量的需水量。将顶部直径为19毫米(mm)、底部直径为38mm、高为57mm的迷你坍落度锥放置在标有一组直径从30mm到200mm不等的同心圆的平板纸上。将100g待测量的颗粒状固体与已知量的蒸馏水合并。添加的水的量可以基于所需的水/粘结剂质量比进行调节(例如，对于0.40的水/粘结剂质量比，将向100g颗粒状固体中添加40g水)。使用剪切混合器将颗粒状固体与水混合30秒，然后用抹刀混合15秒，并最后用剪切混合器再次混合另外30秒。将均匀混合的浆体立即倒入迷你坍落度锥中，然后缓慢提起该锥。30秒后，在铺展的浆体正上方拍摄数字照片。然后对此照片进行数字分析以确定铺展面积并计算铺展的等效直径。使用三个单独混合的浆体批次，一式三份测试每批次浆体。需水量定义为必须添加到颗粒状固体中以产生具有与按质量计每1.0份水泥用0.4份水制成的波特兰水泥浆体相同的铺展流直径的悬浮液的水的量。

如本文所用，“氢氧化钙反应性”可以指与高反应性偏高岭土火山灰反应形成硅酸铝钙水合物从而消耗氢氧化钙的氢氧化钙百分比。为了测量氢氧化钙反应性，将20g氢氧化钙与40g高反应性偏高岭土和54g 0.5摩尔/升在去离子水中的氢氧化钾溶液混合。使用高剪切混合器以1600±50转/分钟(rpm)混合浆体以达到均匀的浆体稠度。将大约50g浆体倒入小塑料容器中，密封并在40±2℃下固化直至测试当天。28天后将浆体样品开封并脱模。脱模后6小时内，将大约100mg浆体样品置于坩埚中并在热重分析(TGA)仪器内以10℃/min的速率加热至900℃的温度。样品中剩余的氢氧化钙的量基于氢氧化钙向氧化钙的热分解来确定，该热分解在400–500℃左右的温度下发生。该热分解导致样品中的质量损失，这可以用于计算原始样品中氢氧化钙的量。氢氧化钙的反应性确定为固化的浆体样品中反应的氢氧化钙占原始20g氢氧化钙的百分比。例如，如果1克氢氧化钙保持未反应，则20g–1g＝19g氢氧化钙反应了，反应性为19g/20g＝95％。

如本文所用，“纵横比”可以指颗粒的长径与其短径的比率。

如本文所用，“未炼制(raw)或经煅烧的天然火山灰或粘土”可以指根据ASTMC125-20“与混凝土和混凝土骨料相关的标准术语”中提供的术语“天然火山灰”的定义表现为火山灰的未炼制或经煅烧的天然存在材料。未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土的实例可以包括但不限于火山灰烬、凝灰岩、浮岩、蛋白石质燧石、蛋白石页岩、偏高岭土、硅藻土、流纹岩和珍珠岩。

如本文所用，“水泥砂浆抗压强度”可以指如使用ASTM C109中描述的测试方法的程序测得的抗压强度。

如本文所用，“初始凝固时间”可以指如使用ASTM C191中描述的测试方法的程序测得的凝固时间。

各种实施方案包括与常规胶结材料如波特兰水泥相比具有低水平的因其生产和/或使用所致的隐含温室气体排放(特别是二氧化碳)的胶结组合物。广义上，各种实施方案包括具有低隐含碳的任何一种或多种胶结材料，以及使用该水泥生产的任何材料(包括混凝土/砂浆及其应用如建筑物、道路等)。各种实施方案还包括制造和使用所述材料的方法。根据各种实施方案的组合物包括火山灰水泥共混物，其包含脱碳石灰、一种或多种火山灰和任选地另外的组分。所述脱碳石灰可以使用其中来自原材料中的化学结合源和来自燃料的燃烧的向大气的合并CO₂排放小于1kg CO₂/kg石灰的过程生产。在一些实施方案中，材料为火山灰水泥共混物组合物，其包含脱碳石灰、至少一种火山灰和任选地另外的组分。所述石灰可以包含生石灰(氧化钙，CaO)、熟石灰(氢氧化钙，Ca(OH)₂)或两者的混合物。水泥可以与水反应而凝固和硬化，这使得其能够用作混凝土、砂浆和其他类似建筑物材料的组分。这种水泥共混物可以在许多应用中代替波特兰水泥的使用。由于波特兰水泥的制造导致全球所有CO₂排放的8％，故各种实施方案的水泥共混物将导致显著较低的CO₂排放。在各种实施方案中，用根据各种实施方案的脱碳火山灰水泥取代或代替波特兰水泥可以用作显著减少大气CO₂排放的方法。

各种实施方案提供了具有低隐含碳的胶结材料，这意味着由于其生产而排放到大气中的CO₂比常规胶结材料如波特兰水泥少。广义上，各种实施方案可以提供具有低隐含碳的胶结材料。各种实施方案还包括完全或部分地由所述具有低隐含碳的胶结材料制成的材料、结构和/或物体，包括混凝土、砂浆、薄浆、灰泥、灰浆、填料、骨料、粉刷物、砖、板、预制模板、喷射混凝土/压力喷浆、房屋地基、人行道、道路、桥梁、堤坝等。各种实施方案还包括用于生产低隐含碳胶结材料的方法或用于使用低隐含碳胶结材料生产其他产品的任何方法。

各种实施方案可以包括低隐含碳水泥共混物组合物，其包含石灰、至少一种火山灰和任选地另外的组分。在一些实施方案中，可以使用石灰和/或火山灰来制造水泥，所述石灰和/或火山灰是使用大大减少由于化石燃料的消耗而向大气的CO₂排放的过程生产的。在一些实施方案中，水泥由石灰和/或火山灰制成，所述石灰和/或火山灰是使用大大减少向大气的“化学”CO₂排放的过程生产的，“化学”CO₂排放指的是源自合成材料时所涉及的化学反应的CO₂排放，包括但不限于石灰石向石灰的转化。各种实施方案还包括制造所述水泥的方法。

各种实施方案可以包括制造本文所述的水泥的方法。各种实施方案可以包括如本文所述的水泥组合物。各种实施方案可以包括具有某些如本文所述的性质或性能特征的水泥。

在各种实施方案中，水泥可以包含石灰。在各种实施方案中，石灰可以包含生石灰(氧化钙，CaO)、熟石灰(氢氧化钙，Ca(OH)₂)或两者的混合物。最典型地，各种实施方案的石灰可以是熟石灰。石灰可以含有除钙、氧和氢之外的元素杂质。在一些情况下，石灰可以含有按质量计高达50％的氧化镁或氢氧化镁。石灰还可以含有其他痕量杂质，如铝、硅、铁、钠、钾、氯、氮、硫或其他元素的化合物。这些杂质可以包括氯离子、硫酸根离子或硝酸根离子。石灰可以呈长径在1纳米(nm)至1mm之间的固体颗粒的形式。在各种实施方案中，最典型的石灰颗粒长径范围可以是500nm-30微米。石灰可以是干燥的、自由流动的粉末。石灰还可以以吸附水或液态水含有一些水分。石灰可以是颗粒在水或水溶液如氢氧化钠溶液中的悬浮液。根据一些实施方案，低隐含碳水泥共混物将含有按质量计至少1％的石灰。最典型地，在各种实施方案中，水泥共混物将包含按质量计10-50％的石灰。

在各种实施方案中，石灰可以具有以下属性中的一种或多种，包括以下属性的组合和变型。

在各种实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，石灰具有至少0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的比表面积。在各种实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，石灰具有约0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g、1000m²/g或0.01-1000m²g的比表面积。

在各种实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，石灰可以具有小于0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的比表面积。

在各种实施方案中，石灰可以具有至少0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g或50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。在各种实施方案中，石灰可以具有约0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g、50mL/g或0.01-50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。

在各种实施方案中，石灰可以具有小于0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g或50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。

在各种实施方案中，如使用ASTM C204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，石灰可以具有至少0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。在各种实施方案中，如使用ASTMC204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，石灰可以具有至少0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g、1000m²/g或0.01-1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。

在各种实施方案中，如使用ASTM C204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，石灰可以具有小于0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。

在各种实施方案中，石灰可以具有六角棱柱和/或六角反棱柱形态。

在各种实施方案中，石灰可以具有小于1.1、1.2、1.3、1.5、1.75、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90或100的平均粗糙度因子，其中粗糙度因子定义为颗粒的实际表面积与体积之比与具有与实际颗粒相同体积的球体的预期表面积与体积之比的商。

在各种实施方案中，石灰可以具有基于重量计小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9的石灰浆体需水量以获得充分可流动的胶体悬浮液。需水量可以从石灰和水的胶体悬浮液与参考溶液相比的流变学来确定。根据一种方法，参考溶液为如ASTM C150：波特兰水泥规范所定义的普通波特兰水泥以及如ASTM C1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范所定义的水以0.4份:1份的水:水泥的质量比的混合物。例如，使用的量可以是100g普通波特兰水泥和40g水。参考悬浮液可以用于校准，优选由水泥测试领域的技术人员使用。试验胶体悬浮液可以通过将100g干石灰粉加到混合容器中并加入10g水来制备。可以用手将该混合物充分混合至少一分钟，此时将胶体悬浮液的粘度与上述参考溶液进行比较。如果认为粘度高于参考溶液，则可以以5g增量添加水并再次混合一分钟。可以重复该过程直至样品溶液具有与所制得的参考溶液相同的粘度。最终需水量可以通过用添加到胶体悬浮液中的水的总量除以所使用的干石灰粉的起始量来确定。

在各种实施方案中，如使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置使用具有比率1:2.75的石灰与如ASTM C109所定义的级配试验砂的砂浆所测量，石灰可以具有至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％的石灰砂浆流动试验台铺展度(flow table spread)。在各种实施方案中，如使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置使用具有比率1:2.75的石灰与如ASTM C109所定义的级配试验砂的砂浆所测量，石灰可以具有约20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或20-90％的石灰砂浆流动试验台铺展度。可以按照ASTM C109中阐述的比率使用0.485:1的水与干石灰粉比率来制备砂浆，其中所述水由ASTM C1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范定义。可以根据ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法(使用2英寸或[50mm]立方体试样)中包含的混合程序来混合砂浆。

在各种实施方案中，石灰可以具有基于重量计小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9的石灰砂浆需水量，同时获得可流动的胶体悬浮液。石灰砂浆的需水量可以通过制备由干石灰粉和如ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法(使用2英寸或[50mm]立方体试样)所定义的级配试验砂以1:2.75的质量比组成的砂浆混合物来确定。该质量比可以通过ASTM C109确定，其为胶结材料与砂的标准比率。使用的干石灰粉的实际量可以是250g，使用的砂的实际量可以是687.5g。最初可以以0.1的重量分数或25g添加如ASTM C1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范所定义的水，并且可以使用ASTM C109中规定的混合程序来制备砂浆。可以使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置来评价砂浆的流动。如果砂浆流动小于30％，则可以向砂浆中添加0.05的重量分数或12.5g。可以再次进行ASTM C109中规定的混合程序，其后可以进行ASTM C1437中描述的流动测定程序。可以重复此过程直至样品悬浮液具有大于30％的砂浆流动。最终需水量通过用添加到胶体悬浮液中的水的总量除以所使用的干石灰粉的起始量来确定。重量测定中不包括砂。

在各种实施方案中，石灰可以具有至少1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的平均初级颗粒直径。在各种实施方案中，石灰可以具有约1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1mm或1nm-1mm的平均初级颗粒直径。

在各种实施方案中，石灰可以具有小于1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的平均初级颗粒直径。

在各种实施方案中，石灰可以具有窄的颗粒尺寸分布，如由按计数计或按质量计有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％的颗粒在宽度小于1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的直径范围内所定义。

在各种实施方案中，石灰可以具有宽的颗粒尺寸分布，如由按计数计或按质量计有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％的颗粒在宽度至少1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的直径范围内所定义。在各种实施方案中，石灰可以具有宽的颗粒尺寸分布，如由按计数计或按质量计有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％的颗粒在宽度约1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1mm或1nm-1mm的直径范围内所定义。

在各种实施方案中，石灰可以具有有着六角横截面的初级晶体形态，包括六角棱柱形态。

在各种实施方案中，石灰可以具有至少1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。在各种实施方案中，石灰可以具有约1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50或1-50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，石灰可以具有至少1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。在各种实施方案中，石灰可以具有约1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50或1-50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，石灰可以具有小于1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，石灰可以具有小于1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计或按体积计至少0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的无定形含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计或按体积计约0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或0.01-99.99％的无定形含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计或按体积计小于0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的无定形含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有至少0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米或100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。在各种实施方案中，石灰可以具有约0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米、100(m²/g)/微米或0.1-100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。

在各种实施方案中，石灰可以具有小于0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米或100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。

在各种实施方案中，石灰可以具有按氢氧化钙质量计至少80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的纯度。在各种实施方案中，石灰可以具有按氢氧化钙质量计约80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或80-99.99％的纯度。

在各种实施方案中，石灰可以具有按氢氧化钙质量计小于80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的纯度。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的二氧化硅含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.01-50％的二氧化硅含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的二氧化硅含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的碳酸钙含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的碳酸钙含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的碳酸钙含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化镁含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化镁含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的氧化镁含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氢氧化镁含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的氢氧化镁含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氢氧化镁含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化钙含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的氧化钙含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化钙含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氯化物含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的氯化物含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氯化物含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硝酸盐含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的硝酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硝酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硝酸盐含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的亚硝酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硝酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硫酸盐含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的硫酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硫酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硫酸盐含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的硫酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硫酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的磷酸盐含量。在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的磷酸盐含量。

在各种实施方案中，石灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的磷酸盐含量。

不受任何特定理论的限制，石灰的这些性质中的一些可以改善其在水泥中的性能。特别地，具有大的初级颗粒直径、小的比表面积和/或小的微孔体积的石灰可能与低需水量相关。也就是说，这些性质可能意味着必须向含有这样的石灰的水泥中添加较少的水以实现足够高的流动、大的坍落度或低的粘度。这可能是因为具有大的初级颗粒直径、小的比表面积和/或小的微孔体积的颗粒将吸附或吸收较小量的水，具有较小的表面摩擦，在悬浮液中具有较小的粘性力，或由于其他相关原因。具有较低需水量的水泥和/或混凝土可能表现更好，因为它们可以具有足够的流动、坍落度或粘度以根据需要浇注、泵送或浇筑来满足特定应用的要求，同时向共混物添加较少的水。向共混物添加较少的水可能会导致较高的抗压强度和/或较短的凝固时间。这可能是因为添加较少的水会导致在水合、凝固和/或硬化的水泥、砂浆或混凝土中较低的孔隙体积，并且孔隙体积的减少与抗压强度的增加相关。另外，具有一定直径或直径分布的颗粒可以实现更高的填充效率或实现水泥或混凝土中颗粒或骨料之间的间隙或空隙的填充，从而产生具有更高抗压强度的更致密材料。用较低的水与粘结剂比率制成的水泥、砂浆或混凝土由于较低的孔隙率和较少的互连孔隙结构(更多的封闭和孤立孔隙)也可以具有较低的渗透性，并因此可以抵抗氯化物、硫酸盐或其他离子或分子物种的穿透，该穿透可能导致建筑物材料或结构的劣化。

在一些实施方案中，可以使用减少或完全消除石灰生产期间由于化石燃料的消耗而向大气中排放的CO₂的方法来生产石灰。常规的生石灰(氧化钙)可以通过燃烧化石燃料如煤而在高温下煅烧石灰石来生产。根据各种实施方案，可以通过减少或消除来自化石燃料消耗的CO₂排放的替代手段来生产石灰。

在一些实施方案中，石灰可以是“电化学”石灰，这意味着该石灰的生产包括使用电化学过程或电化学设备。在一些实施方案中，石灰可以是“电解”石灰，这意味着该石灰是在使用电解槽的过程中产生的。在一些实施方案中，石灰可以是“沉淀”石灰，这意味着它是通过沉淀反应产生的。在一些实施方案中，石灰将是“脱碳”石灰或“碳中性”石灰，这意味着它是经由二氧化碳排放减少或零排放的过程产生的。在一些实施方案中，石灰的隐含二氧化碳将比使用现有碳密集型技术制造的石灰低至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％、至少98％、至少99％或100％。这样的技术可以包括从碳酸盐如石灰石生产石灰并且其中不捕获和封存(sequester)或利用CO₂排放，或者其中通过燃烧化石燃料加热所述石灰或其前体而引起过程排放。

在一些实施方案中，石灰可以使用电化学方法生产，包括但不限于国际专利申请公开号WO 2020/186178、国际专利申请公开号WO 2020/150449和国际专利申请公开号WO2022/020572中描述的那些，所有这三件申请的全部内容出于所有目的特此以引用方式并入。术语“电化学方法”在这里可以理解为指其中使用电力来为具有正电极、负电极和电解质的设备提供动力的任何过程，其中使用所述电解质或电解质的电化学反应的产物进行与钙源的化学或电化学反应。在一些实施方案中，所述电力可以至少部分地使用非化石燃料能量源产生。在一个这样的电化学过程中，可以使用电化学反应器来从水性电解质产生酸和/或碱。电解槽可以由可再生的非化石燃料电力源如太阳能或风能提供动力。电解槽可以产生酸，该酸可以用于从含钙矿物输入(例如，石灰石、废弃的混凝土/水泥、粉煤灰、底灰、焚烧炉灰、钢渣、铁渣、硅灰石、玄武岩或其他类似来源)浸提钙离子。在一些实施方案中，在将所得到的Ca²⁺离子溶液与碱混合时，将从所述溶液沉淀出氢氧化钙。在一些实施方案中，碱也可以由电解槽产生。在其他实施方案中，所述酸可以从非电解源获得，而所述碱可以从电解源获得，反之亦然。

作为一个具体实例，可以如图1中所示意使用可再生能量来生产石灰，该图中示出了用于生成水泥的一个具体示例系统200。例如，反应器可以是中性水电解槽202并且电源可以是可再生能源电源206(例如，由风能、太阳能等提供电力)。作为一个具体实例，中性水电解槽202可以是如图2中所示意的电化学反应器300。如图1中所示意，由来自可再生能源206的可再生电力提供动力的电化学脱碳反应器(脱碳电池202)将CaCO₃转化成Ca(OH)₂以用于水泥厂窑炉208的水泥合成中。脱碳电池202使用由中性水电解产生的pH梯度来在酸性阳极处溶解CaCO₃并在pH≥12.5之处沉淀Ca(OH)₂。同时，在阴极处生成H₂并在阳极处生成O₂/CO₂。这些气流可以在可持续生产系统中发挥若干替代作用。CO₂可以被直接捕获用于碳捕获和封存(CCS)。可以经由燃料电池204或燃烧器205从H₂和O₂生成电或热。O₂/CO₂含氧燃料可以被再循环到窑炉208以在水泥烧结循环中进行更清洁的燃烧。可以采用CO₂再利用和利用(CO₂U)概念，如用于液体燃料的提高采收率(EOR)或生产中。在一些实施方案中，以这种方式产生的Ca(OH)₂可以是电化学氢氧化钙、脱碳氢氧化钙和/或沉淀氢氧化钙。在一些实施方案中，系统包括反应器(例如，电化学反应器或其他类型反应器)。在一些实施方案中，反应器包括第一电极和第二电极。例如，在一些实施方案中，第一电极在反应器中以电化学方式联接至第二电极。图2示意了包括第一电极301和第二电极302的此类反应器300的一个实例。根据一些实施方案，通过第一电极(例如，301)产生碱导致碱性区域(例如，本文描述的任何碱性区域)靠近第一电极(例如，在最靠近第一电极的反应器隔室的一半内)。例如，在一些情况下，邻近第一电极(例如，碱性区域)的流体比远离第一电极的流体具有更高的pH。在一些实施方案中，第二电极(例如，302)被配置成产生酸性输出物(例如，本文描述的任何酸)。在某些实施方案中，酸性输出物是由于第二电极中的电化学反应产生的。在一些实施方案中，反应器的第一模式包括在第二电极附近产生酸(例如，由于第二电极中的电化学反应而产生酸)。在某些实施方案中，第一电极(例如，阴极(例如，301))被配置成产生氢气，使得可以在第一电极附近产生氢气(例如，由于第一电极中的电化学反应而产生氢气)。在一些情况下，以第一模式运行反应器包括在第一电极附近产生氢气(例如，氢气和碱)(例如，由于第一电极中的电化学反应而产生氢气)。在一些情况下，通过在第一电极附近还原水来在第一电极附近产生氢气和/或碱。在某些实施方案中，第二电极(例如，阳极(例如，302))被配置成产生氧，使得可以在第二电极附近产生氧气(例如，由于第二电极中的电化学反应而产生氧气)。在某些情况下，以第一模式运行反应器包括在第二电极附近产生氧气(例如，氧气和酸)(例如，由于第二电极中的电化学反应而产生氧气)。在一些情况下，通过在第二电极附近氧化水来在第二电极附近产生氧气和/或酸。

在一些实施方案中，系统被配置成允许氧气(例如，从第二电极(例如，302)附近的位置)扩散和/或被输送到第一电极(例如，301)附近的位置。例如，在一些情况下，系统被配置成在由于第二电极中的电化学反应而产生氧气之后允许氧气从第二电极附近的流体扩散和/或被输送到第一电极(例如，301)附近的流体，使得氧气可以参与第一电极中的电化学反应。

根据某些实施方案，系统被配置成允许氧气在第一电极(例如，301)附近被还原(例如，氧气由于第一电极中的电化学反应而被还原)。在一些实施方案中，在第一电极附近还原氧气包括产生碱。在某些实施方案中，碱的产生是有利的，因为它增加了在第一电极处产生的碱的总量。

在一些实施方案中，系统被配置成允许氢气(例如，从第一电极(例如，301)附近的位置)扩散和/或被输送到第二电极(例如，302)附近的位置。例如，在一些情况下，系统被配置成在由于第一电极中的电化学反应而产生氢气之后允许氢气从第一电极附近的流体扩散和/或被输送到第二电极附近的流体，使得氢气可以参与第二电极中的电化学反应。

根据某些实施方案，系统被配置成允许氢气在第二电极(例如，302)附近被氧化(例如，氢气由于第二电极中的电化学反应而被氧化)。在一些实施方案中，在第二电极附近氧化氢气包括产生酸。在某些实施方案中，酸的产生是有利的，因为它增加了在第二电极处产生的酸的总量。

在一些实施方案中，系统包括分离器(例如，303)。在某些实施方案中，分离器被配置成允许在第二电极(例如，302)处产生的氧气扩散到第一电极(例如，301)和/或允许在第一电极处产生的氢气扩散到第二电极。电极。例如，在一些实施方案中，分离器可渗透氧气和/或氢气。

在一些实施方案中，酸和碱两者都由非电解源提供。尽管如此，通过使用前述溶解和/或沉淀过程来生产石灰，可以减少或完全避免使用化石燃料作为热源。

在一些实施方案中，可以由包含碳酸钙的原材料来生产石灰。在一些实施方案中，所述原料包含石灰石。在一些实施方案中，所述石灰可以使用一种或多种前述电化学或化学过程由石灰石生产。此外，在一些实施方案中，在所述石灰石的分解时释放的CO₂被捕获和使用或被封存，故CO₂不排放到大气中。因此，各种实施方案的方法还可以减少或消除与使用包含碳酸钙的钙原料相关的化学CO₂排放来源。

在一些实施方案中，石灰可以由已经大体上脱碳的含钙源材料生产。该材料可以包括施工和拆除废物；回收或废弃的混凝土、水泥、砂浆；含钙的天然存在的矿物如玄武岩矿物或硅灰石；燃烧产生的灰烬，包括但不限于煤灰、粉煤灰、底灰和焚烧炉灰，或其他类似材料。在一些实施方案中，可以使用上述方法由这些脱碳或废弃材料生产石灰。在一些实施方案中，这些原材料的溶解大体上或完全避免了CO₂分子的释放。

在一些实施方案中，可以使用来自石灰或水泥制造过程的废弃材料作为钙源。这些可以包括石灰窑炉粉尘或水泥窑炉粉尘。在一些实施方案中，这些材料可以是呈生石灰(CaO)形式的石灰，并且可以直接用于生产水泥共混物。在一些实施方案中，石灰窑炉粉尘或水泥窑炉粉尘可以用作生产石灰的过程的原材料，包括通过上述方法生产石灰的过程。在一些实施方案中，石灰窑炉粉尘或水泥窑炉粉尘的使用包括使用脱碳石灰源，即使最初用于生产所述石灰的过程使用化石燃料或从碳酸钙或石灰石的分解排放化学CO₂，因为所述废弃材料的使用取代了确实向大气释放CO₂排放物的钙源或过程的使用。在其他实施方案中，由于使用电窑炉或煅烧炉和/或通过捕获和封存CO₂排放物或有利地在其他产品或应用中使用这样的CO₂排放物，故石灰窑炉粉尘或水泥窑炉粉尘可以在不导致向大气排放CO₂的过程中产生。

在一些实施方案中，石灰可以通过在由可再生电力源提供动力而不燃烧化石燃料的电窑炉中煅烧熟石灰或石灰石而以生石灰CaO的形式生产。在一些实施方案中，石灰可以通过在窑炉中煅烧石灰石而以生石灰CaO的形式生产，该窑炉确实燃烧化石燃料并产生CO₂，但其中大量的所述CO₂被捕获并储存或封存或使用，故其不被排放到大气中。

在一些实施方案中，水泥可以包含火山灰。火山灰通常是天然存在的或合成的(人造的)硅酸盐或铝硅酸盐矿物。它可以是任何能够与石灰反应而凝固和硬化(无论有水存在还是无水存在)以形成水泥或混凝土的含硅酸盐材料。根据各种实施方案，如任何前述实施方案中所述的脱碳石灰与所述火山灰和水以“火山灰反应”反应，产生呈水合产物的硅酸钙水合物。任选地，所述反应还可以产生其他水合相，包括但不限于铝硅酸钙水合物相和/或铝硅酸钠水合物相。

在各种实施方案中，水泥组合物中可以使用一种或多种类型的火山灰。可以用于该水泥组合物中的具体天然或人造火山灰包括：矿渣(高炉矿渣、钢渣、碱性氧气炉渣)、煤灰(C级和F级粉煤灰、底灰、省煤器灰、蓄积灰)、市政固体废物焚烧炉灰、硅灰、煅烧粘土、煅烧页岩、偏高岭土、火山凝灰岩、硅藻泥岩、海绿云母细砂岩、磨碎的浮石、硅藻土、生物质灰(稻壳灰、甘蔗灰)、磨碎的玻璃和埃洛石。火山灰可以呈长径在1nm至1mm之间的固体颗粒的形式。最典型的火山灰颗粒长径范围可以是500nm-30微米。火山灰可以包括干粉或者火山灰颗粒在水中或在水溶液中如在氢氧化钠溶液中的悬浮液。水泥共混物必须含有按质量计至少1％的火山灰。最通常，水泥共混物可以含有按质量计10-80％的火山灰。

在一些实施方案中，火山灰可以是天然存在的材料，其在产生其化学形式时不引起额外的CO₂排放。在一些实施方案中，火山灰可以是主要为了生产水泥或混凝土之外的目的而进行的工业过程的副产物或废弃产物。因此，供给此类副产物或废弃产物用于各种实施方案的组合物和方法中不会导致与此类副产物或废弃产物的合成相关的大量额外的CO₂排放到大气中。在一些实施方案中，可以使用不会导致大量CO₂排放到大气中的过程来生产火山灰，如通过在由可再生电力源提供动力的电煅烧炉或窑炉中煅烧粘土。

在各种实施方案中，火山灰可以具有以下属性中的一种或多种，包括以下的组合和变型。

在各种实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，火山灰可以具有至少0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的比表面积。在各种实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，火山灰可以具有约0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g、1000m²/g或0.01-1000m²/g的比表面积。

在各种实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，火山灰可以具有小于0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的比表面积。

在各种实施方案中，火山灰可以具有至少0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g或50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。在各种实施方案中，火山灰可以具有至少0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g、50mL/g或0.01-50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。

在各种实施方案中，火山灰可以具有小于0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g或50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。

在各种实施方案中，如使用ASTM C204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，火山灰可以具有至少0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。在各种实施方案中，如使用ASTMC204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，火山灰可以具有约0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g、1000m²/g或0.01-1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。

在各种实施方案中，如使用ASTM C204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，火山灰可以具有小于0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。

在各种实施方案中，火山灰可以具有基于重量计小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9的火山灰浆体需水量以获得充分可流动的胶体悬浮液。需水量从火山灰和水的胶体悬浮液与参考溶液相比的流变学来确定。根据一种方法，参考溶液为如ASTM C150：波特兰水泥规范所定义的普通波特兰水泥和如ASTMC1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范所定义的水以0.4份:1份的水:水泥的质量比的混合物。例如，使用的量可以是100g普通波特兰水泥和40g水。参考悬浮液用于校准，优选由水泥测试领域的技术人员使用。试验胶体悬浮液可以通过将100g干火山灰加到混合容器中并加入10g水来制备。可以用手将该混合物充分混合至少一分钟，此时将胶体悬浮液的粘度与上述参考溶液进行比较。如果认为粘度高于参考溶液，则可以以5g增量添加水并再次混合一分钟。可以重复该过程直至样品溶液具有与所制得的参考溶液相同的粘度。最终需水量通过用添加到胶体悬浮液中的水的总量除以所使用的干火山灰的起始量来确定。

在各种实施方案中，如使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置使用具有比率1:2.75的火山灰与如ASTM C109所定义的级配试验砂的砂浆所测量，火山灰可以具有至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％的火山灰砂浆流动试验台铺展度。在各种实施方案中，如使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置使用具有比率1:2.75的火山灰与如ASTM C109所定义的级配试验砂的砂浆所测量，火山灰可以具有约20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或20-90％的火山灰砂浆流动试验台铺展度。可以按照ASTM C109中阐述的比率使用0.485:1的水与干火山灰比率来制备砂浆，其中所述水由ASTM C1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范定义。可以根据ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法(使用2英寸或[50mm]立方体试样)中包含的混合程序来混合砂浆。

在各种实施方案中，火山灰可以具有基于重量计小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9的火山灰砂浆需水量，同时获得可流动的胶体悬浮液。火山灰砂浆的需水量可以通过制备由干火山灰和如ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法(使用2英寸或[50mm]立方体试样)所定义的级配试验砂以1:2.75的质量比组成的砂浆混合物来确定。该质量比可以通过ASTM C109确定，其为胶结材料与砂的标准比率。使用的干火山灰的实际量可以是250g，使用的砂的实际量可以是687.5g。最初可以以0.1的重量分数或25g添加如ASTM C1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范所定义的水，并且可以使用ASTM C109中规定的混合程序来制备砂浆。可以使用ASTMC1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置来评价砂浆的流动。如果砂浆流动小于30％，则可以向砂浆中添加0.05的重量分数或12.5g。可以再次进行ASTMC109中规定的混合程序，其后可以进行ASTM C1437中描述的流动测定程序。可以重复此过程直至样品悬浮液具有大于30％的砂浆流动。最终需水量通过用添加到胶体悬浮液中的水的总量除以所使用的干火山灰的起始量来确定。砂不包括在重量测定中。

在各种实施方案中，火山灰可以具有小于1.1、1.2、1.3、1.5、1.75、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90或100的平均粗糙度因子，其中粗糙度因子定义为颗粒的实际表面积与体积之比与对具有与实际颗粒相同体积的球体所预期的表面积与体积之比的商。

在各种实施方案中，火山灰可以具有至少1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的平均初级颗粒直径。在各种实施方案中，火山灰可以具有约1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1mm或1nm-1mm的平均初级颗粒直径。

在各种实施方案中，火山灰可以具有小于1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的平均初级颗粒直径。

在各种实施方案中，火山灰可以具有窄的颗粒尺寸分布，如由以下所定义：按计数计或按质量计，所有颗粒中有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％在宽度小于1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的直径范围内。

在各种实施方案中，火山灰可以具有宽的颗粒尺寸分布，如由以下所定义：按计数计或按质量计，所有颗粒中有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％在宽度至少1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的直径范围内。在各种实施方案中，火山灰可以具有宽的颗粒尺寸分布，如由以下所定义：按计数计或按质量计，所有颗粒中有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％在宽度约1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1mm或1nm-1mm的直径范围内。

在各种实施方案中，火山灰可以具有有着六角横截面的初级晶体形态，包括六角棱柱形态。

在各种实施方案中，火山灰可以具有至少1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。在各种实施方案中，火山灰可以具有约1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50或1-50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，火山灰可以具有至少1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。在各种实施方案中，火山灰可以具有约1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或1-50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，火山灰可以具有小于1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，火山灰可以具有小于1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在各种实施方案中，火山灰可以具有至少0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米或100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。在各种实施方案中，火山灰可以具有约0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米、100(m²/g)/微米或0.1-100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。

在各种实施方案中，火山灰可以具有小于0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米或100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。

在各种实施方案中，基于二氧化硅或氧化铝和二氧化硅，火山灰可以具有按质量计至少80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的纯度。在各种实施方案中，基于二氧化硅或氧化铝和二氧化硅，火山灰可以具有按质量计约80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或80-99.99％的纯度。

在各种实施方案中，基于二氧化硅或氧化铝和二氧化硅，火山灰可以具有按质量计小于80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的纯度。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计或按体积计至少0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的无定形含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计或按体积计约0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或0.01-99.99％的无定形含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计或按体积计小于0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的无定形含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的二氧化硅含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.01-50％的二氧化硅含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的二氧化硅含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的碳酸钙含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的碳酸钙含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的碳酸钙含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化镁含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化镁含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的氧化镁含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氢氧化镁含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的氢氧化镁含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氢氧化镁含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化钙含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的氧化钙含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化钙含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氯化物含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的氯化物含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氯化物含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硝酸盐含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的硝酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硝酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硝酸盐含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的亚硝酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硝酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硫酸盐含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的硫酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硫酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硫酸盐含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的亚硫酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硫酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的磷酸盐含量。在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或0.001-50％的磷酸盐含量。

在各种实施方案中，火山灰可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的磷酸盐含量。

不受任何特定理论的限制，火山灰的这些性质中的一些可以改善其在水泥中的性能。特别地，具有大的初级颗粒直径、小的比表面积和/或小的微孔体积的火山灰可能与低需水量相关。也就是说，这些性质可能意味着必须向含有这样的一种或多种火山灰的水泥中添加较少的水以实现足够高的流动、大的坍落度或低的粘度。这可能是因为具有大的初级颗粒直径、小的比表面积和/或小的微孔体积的颗粒将吸附或吸收较小量的水，具有较小的表面摩擦，在悬浮液中具有较小的粘性力，或由于其他相关原因。具有较低需水量的水泥和/或混凝土可能表现更好，因为它们可以具有足够的流动、坍落度或粘度以根据需要浇注、泵送或浇筑来满足特定应用的要求，同时向共混物添加较少的水。向共混物添加较少的水可能会导致较高的抗压强度和/或较短的凝固时间。这可能是因为添加较少的水会导致在水合、凝固和/或硬化的水泥、砂浆或混凝土中较低的孔隙体积，并且孔隙体积的减少与抗压强度的增加相关。另外，具有一定直径或直径分布的颗粒可以实现更高的填充效率或实现水泥或混凝土中颗粒或骨料之间的间隙或空隙的填充，从而产生具有更高抗压强度的更致密材料。用较低的水与粘结剂比率制成的水泥、砂浆或混凝土由于较低的孔隙率和较少的互连孔隙结构(更多的封闭和孤立孔隙)也可以具有较低的渗透性，并因此可以抵抗氯化物、硫酸盐或其他离子或分子物种的穿透，该穿透可能导致建筑物材料或结构的劣化。

在任何前述实施方案中，水泥共混物可以任选地包含一种或多种以下另外的组分，如以下中的一种或多种：波特兰水泥；促凝添加剂；石膏；碳酸钙；减水添加剂；絮凝剂；分散剂；消泡剂；引气外加剂；阿里特(alite)(硅酸三钙)；和/或铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥和/或其组成成分。下面更详细地讨论这样的另外的组分。

在一些实施方案中，水泥包含波特兰水泥。水泥共混物中可以使用一些波特兰水泥。这种波特兰水泥本身是水硬性的并会随着时间而凝固和硬化。波特兰水泥可以添加到石灰/火山灰共混物中作为碱活化剂(波特兰水泥含有一些氧化钠和氧化钾，使得在与水混合时其pH值达到13-13.5)。可以添加波特兰水泥以与不含波特兰水泥的石灰/火山灰共混物相比加速水泥的凝固和硬化。可以添加波特兰水泥以另外改变水泥的新鲜(未硬化)和/或硬化性质。波特兰水泥可以按质量计以共混物的0％-98％的量使用。最通常，波特兰水泥含量可以在0-40％之间。

在一些实施方案中，水泥包含促凝添加剂。可以出于加速硬化过程中的凝固时间和强度发展的目的向水泥共混物中添加化学组分。这些组分可以包括但不限于氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。这些添加剂可以用于影响火山灰反应的速度和程度，并因此影响水泥的新鲜和硬化性质。在一些实施方案中，此类添加剂可以用于缩短水泥或混凝土的凝固时间或增加其抗压强度。这些促凝外加剂可以按质量计以水泥共混物的0-25％的范围内的量添加。

在一些实施方案中，水泥包含石膏。该矿物主要由二水硫酸钙组成。石膏通常与熟料混合来制造波特兰水泥。石膏可以减缓波特兰水泥的含铝和含铁组分的水合反应以防止“闪凝”。可以出于类似的目的向本文所述的石灰/火山灰水泥中添加石膏。还可以添加石膏来帮助形成含硫酸盐的硬化相如钙矾石，从而有助于硬化水泥的强度。可以添加石膏或以其他方式改变水泥的新鲜或硬化性质。石膏可以按质量计以水泥共混物的0-25％的范围内的量添加。

在一些实施方案中，水泥包含来自诸如石灰石的来源的碳酸钙。石灰石是一种主要由碳酸钙组成的矿物。可以添加石灰石或其他碳酸钙来源充当廉价的无碳惰性填料，从而节省成本而不降低水泥的性能。也可以添加碳酸钙来与火山灰反应。在一些情况下，碳酸钙可以与火山灰的含铝相反应产生碳铝酸盐硬化相，其有助于硬化水泥的强度和其他性能特征。也可以添加碳酸钙来另外改变水泥的新鲜或硬化性质。在一些实施方案中，碳酸钙可以是磨碎的或碾碎的石灰石。在一些实施方案中，碳酸钙可以是沉淀碳酸钙。在一些实施方案中，与磨碎的石灰石相比，沉淀碳酸钙可以更光滑、棱角更小、具有更小的表面积/体积比、或具有其他物理或化学差异。在一些实施方案中，与磨碎的石灰石相比，沉淀碳酸钙可以具有更低的需水量(产生具有足够流动的水泥浆体、水泥砂浆、混凝土或类似产品所需的水的量)。碳酸钙可以按质量计以水泥共混物的0-60％的范围内的量添加。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有以下属性中的一种或多种，包括以下的组合和变型。

在一些实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，碳酸钙可以具有至少0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的比表面积。在一些实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，碳酸钙可以具有约0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g、1000m²/g或0.01-1000m²/g的比表面积。

在一些实施方案中，如使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)技术所测量，碳酸钙可以具有小于0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的比表面积。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有至少0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g或50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有约0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g、50mL/g或0.01-50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有小于0.01mL/g、0.02mL/g、0.03mL/g、0.04mL/g、0.05mL/g、0.06mL/g、0.07mL/g、0.08mL/g、0.09mL/g、0.10mL/g、0.11mL/g、0.12mL/g、0.13mL/g、0.14mL/g、0.15mL/g、0.16mL/g、0.17mL/g、0.18mL/g、0.19mL/g、0.20mL/g、0.25mL/g、0.30mL/g、0.40mL/g、0.50mL/g、0.60mL/g、0.70mL/g、0.80mL/g、0.90mL/g、1.00mL/g、1.2mL/g、1.4mL/g、1.6mL/g、1.8mL/g、2mL/g、3mL/g、4mL/g、5mL/g、6mL/g、7mL/g、8mL/g、9mL/g、10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g或50mL/g的微孔体积和/或Barrett、Joyner和Halenda(BJH)孔隙体积。

在一些实施方案中，如使用ASTM C204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，碳酸钙可以具有至少0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。在一些实施方案中，如使用ASTMC204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，碳酸钙可以具有约0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g、1000m²/g或0.01-1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。

在一些实施方案中，如使用ASTM C204：通过空气渗透性装置测定水硬性水泥细度的测试方法中描述的方法和装置所测量，碳酸钙可以具有小于0.01m²/g、0.05m²/g、0.1m²/g、0.3m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、3m²/g、4m²/g、5m²/g、6m²/g、7m²/g、8m²/g、9m²/g、10m²/g、12m²/g、15m²/g、20m²/g、25m²/g、30m²/g、35m²/g、40m²/g、45m²/g、50m²/g、60m²/g、70m²/g、80m²/g、90m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、300m²/g、400m²/g、500m²/g、700m²/g或1000m²/g的布莱恩细度(空气渗透性比表面积)。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有基于重量计小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9的石灰石浆体需水量以获得充分可流动的胶体悬浮液。需水量从石灰石和水的胶体悬浮液与参考溶液相比的流变学来确定。根据一种方法，参考溶液为如ASTM C150：波特兰水泥规范所定义的普通波特兰水泥和如ASTMC1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范所定义的水以0.4份:1份的水:水泥的质量比的混合物。例如，使用的量可以是100g普通波特兰水泥和40g水。参考悬浮液用于校准，优选由水泥测试领域的技术人员使用。试验胶体悬浮液可以通过将100g干石灰石加到混合容器中并加入10g水来制备。可以用手将该混合物充分混合至少一分钟，此时将胶体悬浮液的粘度与上述参考溶液进行比较。如果认为粘度高于参考溶液，则可以以5g增量添加水并再次混合一分钟。可以重复该过程直至样品溶液具有与所制得的参考溶液相同的粘度。最终需水量通过用添加到胶体悬浮液中的水的总量除以所使用的干石灰石的起始量来确定。

在一些实施方案中，如使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置使用具有比率1:2.75的石灰与如ASTM C109所定义的级配试验砂的砂浆所测量，碳酸钙可以具有至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％的石灰石砂浆流动试验台铺展度。在一些实施方案中，如使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置使用具有比率1:2.75的石灰与如ASTM C109所定义的级配试验砂的砂浆所测量，碳酸钙可以具有约20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或20-90％的石灰石砂浆流动试验台铺展度。可以按照ASTM C109中阐述的比率使用0.485:1的水与干石灰石比率来制备砂浆，其中所述水由ASTM C1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范定义。可以根据ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法(使用2英寸或[50mm]立方体试样)中包含的混合程序来混合砂浆。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有基于重量计小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9的石灰石砂浆需水量，同时获得可流动的胶体悬浮液。石灰石砂浆的需水量可以通过制备由干石灰石和如ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法(使用2英寸或[50mm]立方体试样)所定义的级配试验砂以1:2.75的质量比组成的砂浆混合物来确定。该质量比可以通过ASTM C109确定，其为胶结材料与砂的标准比率。使用的干石灰石的实际量可以是250g，使用的砂的实际量可以是687.5g。最初可以以0.1的重量分数或25g添加如ASTM C1682：水硬性水泥混凝土生产中使用的混合水规范所定义的水，并且可以使用ASTM C109中规定的混合程序来制备砂浆。可以使用ASTMC1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置来评价砂浆的流动。如果砂浆流动小于30％，则可以向砂浆中添加0.05的重量分数或12.5g。可以再次进行ASTMC109中规定的混合程序，其后可以进行ASTM C1437中描述的流动测定程序。可以重复此过程直至样品悬浮液具有大于30％的砂浆流动。最终需水量通过用添加到胶体悬浮液中的水的总量除以所使用的干石灰石的起始量来确定。砂不包括在重量测定中。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有小于1.1、1.2、1.3、1.5、1.75、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90或100的平均粗糙度因子，其中粗糙度因子定义为颗粒的实际表面积与体积之比与对具有与实际颗粒相同体积的球体所预期的表面积与体积之比的商。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有至少1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的平均初级颗粒直径。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有约1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1mm或1nm-1mm的平均初级颗粒直径。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有小于1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的平均初级颗粒直径。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有窄的颗粒尺寸分布，如由以下所定义：按计数计或按质量计，所有颗粒中有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％在宽度小于1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的直径范围内。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有宽的颗粒尺寸分布，如由以下所定义：按计数计或按质量计，所有颗粒中有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％在宽度至少1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1mm的直径范围内。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有宽的颗粒尺寸分布，如由以下所定义：按计数计或按质量计，所有颗粒中有至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％在宽度约1nm、2nm、3nm、5nm、10nm、30nm、50nm、70nm、100nm、200nm、300nm、500nm、700nm、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、12微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、120微米、150微米、200微米、250微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1mm或1nm-1mm的直径范围内。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有有着六角横截面的初级晶体形态，包括六角棱柱形态。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有至少1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有约1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50或1-50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有至少1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有约1、1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50或1-50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有小于1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的最小纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有小于1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、2、2.5、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40或50的所有颗粒的平均纵横比，纵横比定义为初级颗粒的最大线性尺寸与初级颗粒的最小尺寸的比率。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计或按体积计至少0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的无定形含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计或按体积计约0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或0.01-99.99％的无定形含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计或按体积计小于0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的无定形含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有至少0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米或100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有约0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米、100(m²/g)/微米或0.1-100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有小于0.1(m²/g)/微米、0.2(m²/g)/微米、0.3(m²/g)/微米、0.5(m²/g)/微米、0.7(m²/g)/微米、1(m²/g)/微米、3(m²/g)/微米、5(m²/g)/微米、7(m²/g)/微米、10(m²/g)/微米、20(m²/g)/微米、30(m²/g)/微米、40(m²/g)/微米、50(m²/g)/微米、70(m²/g)/微米或100(m²/g)/微米的比表面积与长径比。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按碳酸钙质量计至少80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的纯度。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按碳酸钙质量计约80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或80-99.99％的纯度。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按碳酸钙质量计小于80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或99.99％的纯度。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的二氧化硅含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.01-50％的二氧化硅含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的二氧化硅含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的碳酸钙含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的碳酸钙含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的碳酸钙含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化镁含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化镁含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的氧化镁含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氢氧化镁含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的氢氧化镁含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氢氧化镁含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化钙含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的氧化钙含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氧化钙含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氯化物含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的氯化物含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的氯化物含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硝酸盐含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的硝酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硝酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硝酸盐含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的亚硝酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硝酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硫酸盐含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的硫酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的硫酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硫酸盐含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的亚硫酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的亚硫酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计至少0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的磷酸盐含量。在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计约0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、0.001-50％的磷酸盐含量。

在一些实施方案中，碳酸钙可以具有按质量计小于0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的磷酸盐含量。

不受任何特定理论的限制，石灰石的这些性质中的一些可以改善其在水泥中的性能。特别地，具有大的初级颗粒直径、小的比表面积和/或小的微孔体积的石灰石可能与低需水量相关。也就是说，这些性质可能意味着必须向含有这样的石灰石的水泥中添加较少的水以实现足够高的流动、大的坍落度或低的粘度。这可能是因为具有大的初级颗粒直径、小的比表面积和/或小的微孔体积的颗粒将吸附或吸收较小量的水，具有较小的表面摩擦，在悬浮液中具有较小的粘性力，或由于其他相关原因。具有较低需水量的水泥和/或混凝土可能表现更好，因为它们可以具有足够的流动、坍落度或粘度以根据需要浇注、泵送或浇筑来满足特定应用的要求，同时向共混物添加较少的水。向共混物添加较少的水可能会导致较高的抗压强度和/或较短的凝固时间。这可能是因为添加较少的水会导致在水合、凝固和/或硬化的水泥、砂浆或混凝土中较低的孔隙体积，并且孔隙体积的减少与抗压强度的增加相关。另外，具有一定直径或直径分布的颗粒可以实现更高的填充效率或实现水泥或混凝土中颗粒或骨料之间的间隙或空隙的填充，从而产生具有更高抗压强度的更致密材料。用较低的水与粘结剂比率制成的水泥、砂浆或混凝土由于较低的孔隙率和较少的互连孔隙结构(更多的封闭和孤立孔隙)也可以具有较低的渗透性，并因此可以抵抗氯化物、硫酸盐或其他离子或分子物种的穿透，该穿透可能导致建筑物材料或结构的劣化。

在一些实施方案中，水泥包含减水添加剂。可以添加减水外加剂以减少必须混合到各种实施方案的水泥、砂浆或混凝土中以实现足够流动的水的量。这些可以包括但不限于A型减水外加剂、D型减水缓凝外加剂、E型减水促凝外加剂、F型减水高范围外加剂、G型减水高范围缓凝外加剂，如ASTM C494“混凝土化学外加剂规范”中所定义。这些可以包括超增塑剂如聚羧酸盐和/或基于萘的超增塑剂。这些减水添加剂可以作为干粉共混到水泥、砂浆或混凝土中，或者它们可以作为在水或另一溶剂中的溶液添加到水泥、砂浆或混凝土中。基于添加剂固体质量，这些添加剂可以按质量计以水泥共混物的0-20％的范围内的量添加。最通常，基于水泥共混物的质量，添加剂将为0-1％的固体。

在一些实施方案中，水泥包含絮凝剂和/或分散剂。可以添加絮凝剂或分散剂来改变各种实施方案的水泥、砂浆或混凝土的胶体行为以实现某些流动特性。如果确定悬浮液具有过度絮凝，过度絮凝可能导致混合问题、胶结相的分离或其他有害影响，则可以添加分散剂以促进这些絮凝物的破碎并使胶体悬浮液均质化。相反，如果确定悬浮液过于分散，则可以添加絮凝剂以诱导絮凝物的形成。可能需要这以增加固体之间水的体积，或使得悬浮固体沉降以获得更大的压实度。基于添加剂固体质量，这些添加剂可以按质量计以水泥共混物的0-20％的范围内的量添加。最通常，基于水泥共混物的质量，添加剂将为0-1％的固体。

在一些实施方案中，水泥包含消泡剂。可以添加消泡剂来改变各种实施方案的水泥、砂浆或混凝土的表面张力以实现必要的混合特性。水泥、砂浆或混凝土的空气含量可能与其他性能特征如抗压强度、抗冻融性和渗透性挂钩。可以添加到各种实施方案的水泥、砂浆或混凝土中的某些其他添加剂可能降低溶液的液体部分的表面张力，这可能导致混合和运输期间不期望的起泡。这种起泡行为会向水泥、砂浆或混凝土中添加过多的空气，从而会严重限制其性能。另外，这种起泡行为会在水泥中引入大量空隙。添加消泡剂可以增加表面张力，从而恢复必要的起泡行为以确保不会夹带过多的空气。基于添加剂固体质量，这些添加剂可以按质量计以水泥共混物的0-20％的范围内的量添加。最通常，基于水泥共混物的质量，添加剂将为0-1％的固体。

在一些实施方案中，水泥包含引气外加剂。可以添加引气外加剂来确保适当量的空气被夹带在各种实施方案的水泥、砂浆或混凝土中以实现特定的抗冻融性和渗透性。取决于混合物夹带的空气的量，空气分数可能太低而不能有效地抵抗寒冷气候中常见的冻融循环。可以添加如ASTM C260：混凝土引气外加剂规范中所指定的引气外加剂以将夹带的空气的量增加至可接受的量。夹带空气的目标量据信为按体积计9％。引气外加剂还有一个附加的好处，即可以很好地分散所夹带的气泡并控制其尺寸。基于添加剂固体质量，这些添加剂可以按质量计以水泥共混物的0-20％的范围内的量添加。最通常，基于水泥共混物的质量，添加剂将为0-1％的固体。

在一些实施方案中，水泥包含阿里特(硅酸三钙)。水泥共混物中可以使用一些阿里特(硅酸三钙，Ca₃SiO₅或水泥化学符号中的C3S)。阿里特为波特兰水泥熟料的组分。它可以与水反应生成氢氧化钙和水合硅酸钙。阿里特可能是波特兰水泥最重要的组分，对波特兰水泥的凝固时间和早期强度发展贡献最大。因此，当添加到各种实施方案的水泥中时，添加阿里特可能有助于快速凝固、快速硬化、高的极限抗压强度和/或其他有利的性质。阿里特可以按质量计以水泥共混物的0-98％的量使用。最通常，阿里特含量可以按质量计在0-30％之间。

在一些实施方案中，水泥包含铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥和/或其组成成分。可以向水泥共混物中添加铝酸钙水泥和/或硫铝酸钙水泥。在一些实施方案中，这些水泥可以表现出非常快速的凝固、快速的硬化、高的早期强度和高的极限强度。在一些实施方案中，将这些组分混合到各种实施方案的水泥共混物中可以赋予各种实施方案的水泥共混物这些性质(快速凝固、快速硬化、高的早期强度、高的极限强度)和/或其他益处。在一些实施方案中，可以向水泥共混物中添加这些水泥的个别组成成分如无水硫铝酸钙(Ca₄(AlO₂)₆SO₄，或水泥化学符号中的C₃A₄$)。在一些实施方案中，无水硫铝酸钙可以与氢氧化钙、水、石膏和/或其他硫酸盐来源反应产生钙矾石和/或其他水合相。在一些实施方案中，钙矾石形成的快速动力学可以导致水泥表现出快速凝固、快速硬化、高的早期强度、高的极限强度和/或其他有利的性质。

各种实施方案可以包括用于生产具有低隐含碳的胶结材料的制造方法。各种实施方案可以包括在生产胶结材料时产生比在常规胶结材料如波特兰水泥的生产期间产生的少的排放到大气的CO₂的制造方法。各种实施方案的水泥可以使用多种方法制造。各种实施方案可以包括制造所述水泥的方法。

图3示意了根据各种实施方案的生产脱碳水泥或脱碳混凝土的实施方案方法300。如图3中所示意，脱碳石灰可以使用不会导致向大气中大量排放CO₂的方法来制造。它可以由多种起始钙源制造，如石灰石、水泥窑炉粉尘、石灰窑炉粉尘、工业灰烬(粉煤灰、底灰、市政废物焚烧炉灰)、矿渣或者回收或废弃的混凝土/水泥。在一些实施方案中，如上所述，可以使用电化学过程、电窑炉或煅烧炉、或其中CO₂被捕获或封存的化石燃料提供动力的煅烧炉或窑炉来制造石灰。

火山灰可以是天然存在的材料。火山灰可以是工业过程如煤燃烧(粉煤灰、底灰)或炼铁(矿渣)的副产物或废弃产物。可以专门生产火山灰用于水泥中。火山灰可以通过在由可再生电力源提供动力的电煅烧炉或窑炉中加热材料如粘土来生产，使得该过程不会导致CO₂的释放。火山灰可以通过在消耗化石燃料故产生CO₂的煅烧炉或窑炉中加热材料如粘土来生产，但该CO₂被捕获并封存或储存，故其不会排放到大气中。

如图3中所示意，在各种实施方案中，可以将脱碳石灰、火山灰和/或任选的添加剂组合在一起以形成脱碳水泥。

为了制造脱碳水泥，在一些实施方案中，可以分开生产石灰和火山灰，然后物理混合或共混于一起。这些组分可以是单独储存的干粉，然后首先以干粉形式混合或相互研磨，并最后与水和任选地其他组分混合以激活胶结反应。替代地，石灰和火山灰可以以干粉分开储存，然后各自单独加到水或另一水溶液中。石灰可以是固体颗粒在水或水溶液中的浆体或悬浮液，并且所述浆体可以与干火山灰粉或火山灰浆体/悬浮液以及任选地另外的水和其他组分混合。类似地，火山灰可以是固体颗粒在水或水溶液中的浆体或悬浮液，并且所述浆体可以与干石灰粉或石灰浆体/悬浮液以及任选地另外的水和其他组分混合。

在一些实施方案中，石灰和火山灰可以从含有钙和硅两者的材料开始作为混合物一起产生，从而产生石灰和火山灰的共混混合物。

为了制造脱碳混凝土，在一些实施方案中，可以将脱碳水泥与骨料砂和砾石、水以及任选地添加剂如促凝外加剂、缓凝外加剂、引气外加剂、减水外加剂如超增塑剂或其他组合。

在一些实施方案中，整个水泥共混物(如通过方法300生产的整个脱碳水泥)的隐含碳可以低于每1kg水泥约0.93kg CO₂排放——这是波特兰水泥的典型值。在一些实施方案中，整个水泥共混物(如通过方法300生产的整个脱碳水泥)的隐含碳可以低于每1kg水泥约0.45kg CO₂——这是对石灰石煅烧粘土(“LC3”)水泥报道的典型隐含碳值。在一些实施方案中，整个水泥共混物(如通过方法300生产的整个脱碳水泥)的隐含碳可以低于每1kg水泥约0.25kg CO₂——这是可以在含有一小部分波特兰水泥和相对大量辅助胶凝材料和/或填料的某些“高共混”水泥中实现的值。

在各种实施方案中，水泥如通过方法300生产的脱碳水泥可以是水硬活性的。可以将其配制成干粉，随后可以将其与水混合。在各种实施方案中，可以将水泥如通过方法300生产的脱碳水泥配制成湿浆体、固体石灰颗粒和固体火山灰颗粒在水或水溶液中的悬浮液。水可以引发石灰(钙源)与火山灰(硅/铝源)之间的反应，导致形成水合硅酸钙(C-S-H)和任选地水合硅酸铝酸钙(C-A-S-H)或其他水合产物。随着时间推移，该反应可能会导致材料凝固和硬化。在各种实施方案中，水泥如通过方法300生产的脱碳水泥可以产生使得其可用于建筑应用的机械性质如高的抗压强度。

在各种实施方案中，水泥如通过方法300生产的脱碳水泥可以用于混凝土、水泥砂浆、薄浆、灰泥、灰浆、预制模板或喷射混凝土/压力喷浆中。最通常，它可以用于混凝土和水泥砂浆中。在各种实施方案中，水泥如通过方法300生产的脱碳水泥可以完全或部分替代波特兰水泥，波特兰水泥是用于这些应用的最常见的胶结材料。如上所述，所述水泥共混物可以完全替代波特兰水泥，或在一些实施方案中，可以将石灰和火山灰与一些波特兰水泥混合并部分替代波特兰水泥。

为了制造混凝土，可以将水泥共混物如通过方法300生产的脱碳水泥与水或水溶液、骨料(砂和砾石)以及出于促凝、缓凝、流动增强(例如，超增塑剂)、引气或其他目的的潜在化学外加剂混合。该混凝土可以用于建筑应用，比如房屋地基、道路、人行道、高层建筑、堤坝、预制板或预制块或其他结构。这种水泥可以潜在地用于当前使用波特兰水泥的任何应用。可以使用一些满足这些规格的水泥共混物来产生满足或超过波特兰水泥混凝土性能的混凝土。

图4示意了根据各种实施方案的用于形成胶结粘结剂的实施方案方法400。在各种实施方案中，根据方法400的步骤产生的胶结粘结剂可以完全或部分地用于形成一种或多种胶结材料，包括混凝土、砂浆、薄浆、灰泥、灰浆、填料、骨料、粉刷物、砖、板、预制模板、喷射混凝土/压力喷浆、房屋地基、人行道、道路、桥梁、堤坝等。作为具体实例，在各种实施方案中，根据方法400的步骤产生的胶结粘结剂可以完全或部分地用于形成一种或多种具有低隐含碳的胶结材料，包括具有低隐含碳的混凝土、具有低隐含碳的砂浆、具有低隐含碳的薄浆、具有低隐含碳的灰泥、具有低隐含碳的灰浆、具有低隐含碳的填料、具有低隐含碳的骨料、具有低隐含碳的粉刷物、具有低隐含碳的砖、具有低隐含碳的板、具有低隐含碳的预制模板、具有低隐含碳的喷射混凝土/压力喷浆、具有低隐含碳的房屋地基、具有低隐含碳的人行道、具有低隐含碳的道路、具有低隐含碳的桥梁、具有低隐含碳的堤坝、具有低隐含碳的其他建筑物材料、具有低隐含碳的其他建筑材料、具有低隐含碳的其他结构等。

在各种实施方案中，方法400可以包括在步骤402中产生氢氧化钙，如通过沉淀反应。作为一个实例，氢氧化钙可以通过具有低水平温室气体排放的沉淀反应来产生，如由部分和/或完全由可再生能量提供动力的生产过程产生。作为一个具体实例，氢氧化钙可以作为氯碱过程的一部分产生。作为一个具体实例，氢氧化钙可以部分地通过在部分和/或完全由可再生能量提供动力的氯碱工厂/过程中发生的沉淀反应来产生。在各种实施方案中，氢氧化钙可以根据本文描述的任何过程产生。在各种实施方案中，氢氧化钙可以是电化学氢氧化钙。在各种实施方案中，氢氧化钙可以是低温氢氧化钙。在各种实施方案中，氢氧化钙可以是脱碳氢氧化钙。在各种实施方案中，氢氧化钙可以具有小于约0.10mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。在各种实施方案中，氢氧化钙可以具有小于约0.05mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。在各种实施方案中，氢氧化钙可以具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的需水量。在各种实施方案中，氢氧化钙可以具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的需水量。在各种实施方案中，氢氧化钙可以具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的需水量和大于90％的反应性。在各种实施方案中，氢氧化钙可以具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的需水量和大于90％的反应性。在各种实施方案中，氢氧化钙可以具有小于约1.2的平均纵横比。

在步骤404中，可以选择至少一种火山灰。在各种实施方案中，火山灰可以是本文描述的任何火山灰。在各种实施方案中，火山灰可以是未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

在任选的步骤406中，可以选择一种或多种另外的组分。步骤406可以是任选的，因为在形成根据各种实施方案的胶结粘结剂的所有情况下可能不需要或不期望有另外的组分。在各种实施方案中，可以任选地选择的另外的组分可以包括波特兰水泥、波特兰水泥熟料、硅酸三钙、无水硫铝酸钙、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥、碳酸钙、减水外加剂、促凝外加剂、消泡外加剂、引气外加剂和/或硫酸钙中的任何一种或多种。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按总胶结粘结剂质量计至少5％的波特兰水泥熟料。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按总胶结粘结剂质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括呈干粉形式的减水外加剂。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括消泡外加剂。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括引气外加剂。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括氢氧化钠。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括硫酸钠。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括碳酸钙源如石灰石。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏和选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏和选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏，选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰，和呈干粉形式的减水外加剂。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按总胶结粘结剂质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏、选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂和呈干粉形式的减水外加剂。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以不包括波特兰水泥熟料。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。在各种实施方案中，任选的另外的组分可以包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

在步骤408中，可以将氢氧化钙、至少一种火山灰和任何任选地选择的另外的组分共混于一起。以这种方式，胶结粘结剂可以作为氢氧化钙、至少一种火山灰和任何任选地选择的另外的组分的共混混合物形成。在各种实施方案中，可以将氢氧化钙、至少一种火山灰和任何任选地选择的另外的组分共混于一起以产生均匀的干粉混合物。在各种实施方案中，胶结粘结剂可以包含按质量计小于约50％的波特兰水泥熟料。在各种实施方案中，胶结粘结剂可以具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的需水量。在各种实施方案中，胶结粘结剂可以具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的需水量。在各种实施方案中，胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中可以具有大于约13MPa的3天抗压强度。在各种实施方案中，胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中可以具有大于约20MPa的7天抗压强度。在各种实施方案中，胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中可以具有大于约28MPa的28天抗压强度。在各种实施方案中，胶结粘结剂可以具有小于约2小时的初始凝固时间。在各种实施方案中，胶结粘结剂可以具有小于约3小时的初始凝固时间。

在一些实施方案中，本发明的水泥可以具有满足或超过ASTM标准C1157中陈述的那些的物理性质和/或性能特征，包括但不限于凝固28天后至少4060磅/平方英寸(PSI)的抗压强度，如使用ASTM标准C109中描述的方法所测量。在其他实施方案中，本发明的水泥可以具有满足ASTM标准C91、C141、C150、C206、C207、C595、C821、C997、C989、C1097、C1329、C1489或C1707中阐述的要求的组成和/或性能特征。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有不同于或优于已知水泥的性质或性能特征，所述已知水泥包括波特兰水泥、共混水泥或火山灰水泥。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土的一种或多种组分可以具有不同于已知水泥的颗粒尺寸、颗粒尺寸分布、反应性、晶体结构或杂质浓度，并因此与已知水泥如波特兰水泥、共混水泥或火山灰水泥相比改变或改善性质或性能特征。

在一些实施方案中，与已知水泥(包括波特兰水泥、共混水泥或火山灰水泥)相比，本发明的水泥或混凝土可以具有优异的抗硫酸盐侵蚀性、抗碱-二氧化硅反应性、抗风化性、抗渗透性、抗腐蚀性、流动特性、粘度、坍落度、和易性(workability)、坚固性、抗弯强度、抗压强度或凝固时间。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有以下性质中的一种或多种。各种实施方案的水泥或混凝土可以具有大于约1740psi的1天抗压强度。各种实施方案的水泥或混凝土可以具有大于约725psi、1160psi、1450psi、1600psi、1740psi、1890psi、3480psi、4060psi、5000psi或6000psi的3天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约1600psi、2030psi、2320psi、2470psi、2610psi、2760psi、2900psi、4060psi、5000psi、6000psi、8000psi或10000psi的7天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约4060psi、5000psi、6000psi、8000psi、或10000psi、12000psi或15000psi的28天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约4060psi、5000psi、6000psi、8000psi、或10000psi、12000psi或15000psi的90天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约100psi、200psi、300psi、400psi、500psi、600psi、700psi、800psi、900psi、1000psi、1200psi或1500psi的7天抗弯强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约300psi、400psi、500psi、600psi、700psi、800psi、900psi、1000psi、1200psi或1500psi的28天抗弯强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约300psi、400psi、500psi、600psi、700psi、800psi、900psi、1000psi、1200psi或1500psi的90天抗弯强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于12小时、8小时、6小时、4小时、3小时、2小时、1小时、30分钟或15分钟的凝固时间。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于30分钟、45分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、6小时、8小时、10小时、12小时、24小时、48小时、72小时、1周或4周的凝固时间。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于25cal/g、40cal/g、50cal/g、55cal/g、80cal/g或100cal/g的7天水合热。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有在ASTM C151测试条件下小于0.10％、0.20％、0.40％、0.60％、0.80％或1.0％的高压釜长度变化。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有在ASTM C1038测试条件下小于0.005％、0.010％、0.015％、0.020％、0.025％、0.030％、0.040％或0.050％的14天砂浆条膨胀。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有由在ASTM C1012测试条件下小于0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.08％、0.10％、0.15％或0.20％的6个月硫酸盐膨胀所指示的抗硫酸盐性。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有由在ASTM C227测试条件下小于0.005％、0.010％、0.015％、0.020％、0.025％、0.030％、0.040％或0.050％的14天膨胀所指示的与碱-二氧化硅-反应性骨料的低反应性。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有由在ASTM C227测试条件下小于0.010％、0.015％、0.020％、0.025％、0.030％、0.040％、0.050％、0.060％、0.080％或0.100％的56天膨胀所指示的与碱-二氧化硅-反应性骨料的低反应性。

在一些实施方案中，根据测试方法ASTM C185，本发明的水泥或混凝土可以具有大于1％、3％、5％、10％、15％、16％、20％或22％的砂浆空气含量。

在一些实施方案中，根据测试方法ASTM C185，本发明的水泥或混凝土可以具有低于1％、3％、5％、10％、15％、16％、20％、22％、25％或30％的砂浆空气含量。

在一些实施方案中，使用ASTM C143坍落度测试方法测量，本发明的水泥或混凝土可以具有小于0.5英寸、1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、7英寸、8英寸、9英寸或10英寸的坍落度。

在一些实施方案中，使用ASTM C143坍落度测试方法测量，本发明的水泥或混凝土可以具有大于0.5英寸、1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、7英寸、8英寸、9英寸或10英寸的坍落度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土在新鲜(未硬化)状态下可以具有大于200Pa、400Pa、600Pa、800Pa、1000Pa、1200Pa、1400Pa、1600Pa、1800Pa或2000Pa的屈服应力。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土在新鲜(未硬化)状态下可以具有小于200Pa、400Pa、600Pa、800Pa、1000Pa、1200Pa、1400Pa、1600Pa、1800Pa或2000Pa的屈服应力。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于25Pa·s、50Pa·s、75Pa·s、100Pa·s、150Pa·s、200Pa·s、250Pa·s、300Pa·s、400Pa·s、500Pa·s、600Pa·s、800Pa·s或1000Pa·s的塑性粘度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于25Pa·s、50Pa·s、75Pa·s、100Pa·s、150Pa·s、200Pa·s、250Pa·s、300Pa·s、400Pa·s、500Pa·s、600Pa·s、800Pa·s或1000Pa·s的塑性粘度。

在一些实施方案中，根据ASTM C1202中定义的程序测量，本发明的水泥或混凝土可以具有小于100库仑、200库仑、400库仑、600库仑、800库仑、1000库仑、1500库仑、2000库仑、3000库仑、4000库仑、5000库仑或6000库仑的快速氯化物渗透性。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、12.5、13.0、13.5或14.0的孔隙溶液pH。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、12.5、13.0、13.5或14.0的孔隙溶液pH。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于1000kg/m³、1200kg/m³、1400kg/m³、1600kg/m³、1800kg/m³、2000kg/m³、2200kg/m³、2400kg/m³、2600kg/m³、2800kg/m³、3000kg/m³的密度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于1000kg/m³、1200kg/m³、1400kg/m³、1600kg/m³、1800kg/m³、2000kg/m³、2200kg/m³、2400kg/m³、2600kg/m³、2800kg/m³、3000kg/m³的密度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的由反射率值或“L值”量度的白度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、105％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％或200％的水泥砂浆流动，如使用ASTM C230“用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范”中描述的流动试验台装置和程序所测量。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69或0.70的水/胶结固体(也称为水/粘结剂)质量比，同时取得大于0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、105％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％或200％的水泥砂浆流动，如使用ASTM C230“用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范”中描述的流动试验台装置和程序所测量。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以满足下表1中列出的性能标准中的一项或多项。在一些实施方案中，水泥可以同时满足下表1中的所有性能标准。在一些实施方案中，水泥可以同时满足下表1中指定的抗压强度、流动试验台铺展度和初始凝固时间性能要求。在一些实施方案中，水泥可以同时满足下表1中指定的抗压强度、流动试验台铺展度、初始凝固时间、ASR骨料膨胀、高压釜长度变化和砂浆条膨胀性能要求。在一些实施方案中，水泥可以满足下表1中列出的这些性能要求的其他组合或变型。

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表1

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有以下性质组合中的一种或多种。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于8小时、小于6小时、小于4小时、小于3小时、小于2小时、小于1小时、小于30分钟或小于15分钟的凝固时间，同时达到大于约4060psi、大于约5000psi、大于约6000psi、大于约8000psi、大于约10000psi、大于约12000psi或大于约15000psi的28天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有小于25cal/g、40cal/g、50cal/g、55cal/g、80cal/g或100cal/g的7天水合热，同时达到大于约4060psi、大于约5000psi、大于约6000psi、大于约8000psi、大于约10000psi、大于约12000psi或大于约15000psi的28天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、12.5、13.0、13.5或14.0的孔隙溶液pH，同时达到大于约4060psi、大于约5000psi、大于约6000psi、大于约8000psi、大于约10000psi、大于约12000psi或大于约15000psi的28天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有根据ASTM C1202中定义的程序测量小于100库仑、200库仑、400库仑、600库仑、800库仑、1000库仑、1500库仑、2000库仑、3000库仑、4000库仑、5000库仑或6000库仑的快速氯化物渗透性，同时达到大于约4060psi、大于约5000psi、大于约6000psi、大于约8000psi、大于约10000psi、大于约12000psi或大于约15000psi的28天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有大于约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的由反射率值或“L值”量度的白度，同时达到大于约4060psi、大于约5000psi、大于约6000psi、大于约8000psi、大于约10000psi、大于约12000psi或大于约15000psi的28天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的水泥或混凝土可以具有取得如使用ASTM C230“用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范”中描述的流动试验台装置和程序所测量的大于0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、105％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％或200％的水泥砂浆流动所需的小于0.2、0.25、0.3、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69或0.70的水/胶结固体(也称为水/粘结剂)质量比；小于8小时、小于6小时、小于4小时、小于3小时、小于2小时、小于1小时、小于30分钟或小于15分钟的凝固时间，和大于约4060psi、大于约5000psi、大于约6000psi、大于约8000psi、大于约10000psi、大于约12000psi或大于约15000psi的28天抗压强度。

在一些实施方案中，本发明的低碳水泥(其包括使用所述水泥的混凝土配制物的水泥组分的组合物)具有其中Ca、Si和Al是以最高浓度存在的阳离子或金属的组成。在一些实施方案中，Ca、Si和Al的相对量类似于它们在普通波特兰水泥(OPC)中存在的比例，如图5中所示意。图5为示意脱碳水泥、石灰、火山灰和其他材料的质量组成的三元相图。在一些实施方案中，Ca、Si和Al氧化物组成成分的相对浓度(按重量百分比计)分别为60-75％ CaO、15-25％ SiO₂和0-10％ Al₂O₃。在一些实施方案中，CaO、SiO₂和Al₂O₃的百分比合计为水泥的总氧化物组成的至少75重量％。

在其他实施方案中，本发明的低碳水泥中Ca、Si和Al的相对量类似于它们在C-S-H和C-A-S-H中存在的比例，如图5中所示意。在一些实施方案中，Ca、Si和Al氧化物组成成分的相对浓度(按重量百分比计)分别为45-60％ CaO、40-55％ SiO₂和0-15％ Al₂O₃。在一些实施方案中，CaO、SiO₂和Al₂O₃的百分比合计为水泥的总氧化物组成的至少75重量％。

在其他实施方案中，本发明的低碳水泥中Ca、Si和Al的相对量具有类似于图5中标记为“脱碳水泥”的区域所指示的那些的比例。在一些实施方案中，Ca、Si和Al氧化物组成成分的相对浓度(按重量百分比计)分别为30-60％ CaO、30-60％ SiO₂和0-25％ Al₂O₃。在一些实施方案中，CaO、SiO₂和Al₂O₃的百分比合计为水泥的总氧化物组成的至少75重量％。

在一些实施方案中，本发明的低碳水泥中Ca、Si和Al的相对量在由前三段中陈述的组成的混合物限定的组成范围内，其中每种组成的量为正值。

在一些实施方案中，前述组合物中的任一种的水泥至少包含本发明的脱碳石灰和火山灰的混合物。

下面讨论根据各种实施方案的各种具体示例水泥制备方法和水泥，如上述方法300和400以及本文讨论的其他方法。

实施例

实施例：粉煤灰/生石灰水泥

对于1kg水泥，混合：0.40kg使用电窑炉生产的生石灰和0.60kg粉煤灰。使用上面的水泥组分以以下方式制备水泥砂浆。将干粉混合至少30秒以确保均匀的分布。关闭混合器；向含有1kg经共混干水泥粉的立式混合器的碗中加入0.40kg自来水。开启混合器，以140rpm混合30秒；在该立式混合器以140rpm运行的同时向混合器中倒入2.75kg渥太华砂，30秒倒完。将混合器速度改变为285rpm并将砂浆再混合30秒。混合器停止90秒。在此时间间隔的前15秒期间，使用抹刀刮干净(scrape down)混合器碗的侧面。再次开启混合器，以285rpm运行60秒。砂浆制备程序到此结束。砂浆现已准备好进行性质测量和浇注。

使用准备好的根据ASTM C230：用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范的流动试验台装置测量水泥砂浆的流动。将长径为100mm的锥形模具放置在流动试验台平台的中心上并填充水泥砂浆。移除锥形模具，留下水泥砂浆。使流动试验台平台在15秒的时间段内下降25次。使用数显卡尺测量铺展开的水泥砂浆的直径，测量四次。四条测量直径线以45度角展开，因此它们均匀覆盖了铺展开的水泥砂浆。通过对四个最终直径测量值取平均、除以最初的100mm直径并减去100％来计算流动百分比。按照该方法，本实施例的水泥具有43％的流动。

实施例：煅烧粘土/熟石灰/添加剂水泥

对于1kg水泥，混合0.55kg煅烧粘土、0.30kg使用室温水性电化学过程从废弃的混凝土原料生产的熟石灰、0.10kg波特兰水泥、0.03kg石膏粉和0.02kg氢氧化钠。

使用上面的水泥组分以以下方式制备水泥砂浆。将干粉混合至少30秒以确保均匀的分布。关闭混合器。向含有1kg经共混干水泥粉的立式混合器的碗中加入0.40kg自来水。开启混合器，以140rpm混合30秒。在该立式混合器以140rpm运行的同时向混合器中倒入2.75kg渥太华砂，30秒倒完。将混合器速度改变为285rpm并将砂浆再混合30秒。混合器停止90秒。在此时间间隔的前15秒期间，使用抹刀刮干净混合器碗的侧面。再次开启混合器，以285rpm运行60秒。砂浆制备程序到此结束。砂浆现已准备好进行性质测量和浇注。

如下测量该水泥砂浆的流动：准备根据ASTM C230：用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范的流动试验台装置。将长径为100mm的锥形模具放置在流动试验台平台的中心上并填充水泥砂浆。移除锥形模具，留下水泥砂浆。使流动试验台平台在15秒的时间段内下降25次。使用数显卡尺测量铺展开的水泥砂浆的直径，测量四次。四条测量直径线以45度角展开，因此它们均匀覆盖了铺展开的水泥砂浆。通过对四个最终直径测量值取平均、除以最初的100mm直径并减去100％来计算流动百分比。按照该方法，本实施例的水泥具有43％的流动。

实施例：天然火山灰/磨碎的玻璃/石灰窑炉粉尘/添加剂水泥

对于1kg水泥，混合0.20kg火山凝灰岩天然火山灰、0.35kg磨碎的玻璃、0.25kg石灰窑炉粉尘、0.15kg波特兰水泥、0.03kg石膏粉、0.02kg氯化钙。

如下测量该水泥砂浆的流动。准备根据ASTM C230：用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范的流动试验台装置。将长径为100mm的锥形模具放置在流动试验台平台的中心上并填充水泥砂浆。移除锥形模具，留下水泥砂浆。使流动试验台平台在15秒的时间段内下降25次。使用数显卡尺测量铺展开的水泥砂浆的直径，测量四次。四条测量直径线以45度角展开，因此它们均匀覆盖了铺展开的水泥砂浆。通过对四个最终直径测量值取平均、除以最初的100mm直径并减去100％来计算流动百分比。按照该方法，本实施例的水泥具有43％的流动。

实施例：混凝土。对于1立方米混凝土，混合365kg来自任何上述实施例的水泥(例如，实施例粉煤灰/生石灰水泥、实施例煅烧粘土/熟石灰/添加剂水泥、实施例天然火山灰/磨碎的玻璃/石灰窑炉粉尘/添加剂水泥等)或满足这里规定的要求的其他组合物与730kg砂、1250kg骨料和155kg水。

实施例：偏高岭土/熟石灰/添加剂水泥。对于每1kg水泥，混合0.63kg如通过BET法所测量比表面积为至少15m²/g的偏高岭土、0.19kg平均颗粒直径为至少4微米并且BJH孔隙体积小于0.10mL/g的熟石灰、0.10kg波特兰水泥、0.05kg石膏和0.02kg直径在1mm至2mm之间的干氢氧化钠珠粒。

将此干粉组合加到台式立式混合器的碗中并使用扁平击送轮叶片混合在一起，以140RPM混合至少一分钟。这确保粉末的均匀分布。在此初始混合阶段之后，关闭混合器，并用直接倒在混合干粉之上的0.6kg水使混合物水合。以140RPM开启该立式混合器以将水并入到混合物中。这种水泥粉末和水的混合物被称为水泥浆体。为了制备水泥砂浆(对于抗压强度，它是更常测试的)，向该浆体混合物中加入2.75kg砂。在将混合器开启到140RPM的同时，缓慢并入该砂，30秒加完。在添加砂后，将砂浆以285RPM混合30秒。然后将混合器关闭90秒，在此期间操作人员将混合碗的侧面刮干净。在此暂停之后，再继续以285RPM混合60秒。在此混合过程之后，砂浆即准备好用于后续的浇注和测试。

在砂浆混合之后，可以评价砂浆的新鲜性能。重要的新鲜性能包括砂浆的和易性及其可以保持和易性的时间。其保持和易性的时间称为凝固时间。可以使用ASTM C1437：水硬性水泥砂浆流动的标准测试方法中描述的方法和装置来评价和易性。使用1”x0.5”x6”硬橡胶捣固(tamping)棒将新鲜砂浆分两层填充到流动试验台的锥形模具中。通过将捣固棒跨整个层压入新鲜砂浆中至少20次来完成捣固。在添加并捣固第二层后，通过使用手铲在表面上以锯切动作从锥形模具的顶部移除多余的水泥。然后移除锥形模具，只留下砂浆。然后在15秒的时间段内驱动流动试验台25次，其中每次驱动使试验台上升和下降至少1”，从而贴靠试验台冲击砂浆并由此将其展平。对所产生的砂浆铺展，使用一套12”数显卡尺贴靠砂浆边缘来测量其横跨四条等距对角线的直径。由锥形模具的初始直径(100mm)与对角线测量的平均值之间的差值来确定砂浆的流动。就该配方而言，从136.8mm的平均对角线直径确定流动为37％。使用在ASTM C807：通过改良维卡针测定水硬性水泥砂浆凝固时间的测试方法中描述的方法和装置来确定凝固时间。将砂浆分两层填充到直径76mm的圆柱形模具中，其中两层均被捣固。使用铲子移除多余的水泥砂浆。将水泥存放在100％湿度的潮湿柜中以防止变干。饱和湿度将防止混合物中水与水泥的比率因蒸发而发生变化。每15分钟，让附着质量为300g的2mm维卡针沉入到砂浆混合物中。针入深度与固化程度有关。当没有凝固时，针完全针入。当针在表面下10mm不能进一步针入时，认为砂浆已凝固。每次针的针入距前次落针的距离不小于10mm。对于这种特定的混合物，凝固时间为在向水泥粉末添加水后95分钟。

在流动和凝固时间测试开始后，将砂浆倒入模具中以获得未来的抗压测试所需的形状。测试几何形状为2”x2”x2”立方体，通过由两个侧壁和一个底部件组成的立方体模具形成。所有接合处均使用矿脂如凡士林的自由涂层密封，然后向模具面施加基于植物油的脱模剂。然后，用砂浆分两层填充模具，每层通过在立方体层上方使用垂直扫掠模式捣固32次。用铲子以锯切动作移除多余的砂浆。然后将模具存放在潮湿的容器中以防止变干。这些立方体保留在其模具中达至少24小时，此时它们已足够凝固和固化而具有耐受脱模过程的强度。脱模过程由拆卸模具和小心取出立方体组成。然后将立方体放置在100％湿度环境的潮湿柜中储存。固化需要饱和湿度以防止立方体变干，因为水被认为是水泥水合的关键反应物。

在固化过程的不同时间点评价立方体的抗压强度，固化过程可能要花多于180天才能完成。通常在第3、7、28和90天对立方体进行测试，但也可以在第1、14、180和365天或以其他时间间隔进行测试。在每个测试日，使用单轴压缩测试来测试三个水泥砂浆立方体的极限抗压强度，其中两个相对的压板贴靠立方体将之压碎。监测压板施加的力直至立方体的最终破坏，并记录施加到立方体的峰值力。然后将此施加的力除以立方体的横截面积(4in²)，并将该峰值力下的压强记录为破坏强度。对三个立方体的强度取平均来确定水泥砂浆在给定测试日的强度。该强度以MPa或psi为单位报告。此混合配方产生的3天破坏强度为10.14MPa，7天破坏强度为15.41MPa，29天破坏强度为20.17MPa，90天破坏强度为26.73MPa。

实施例：由天然火山灰、熟石灰、波特兰水泥和添加剂制成的水泥。

对于每1kg水泥，混合0.1kg由LafargeHolcim制造的满足ASTM C150 I/II型水泥规范的波特兰水泥与0.2kg熟石灰。该熟石灰由Carmeuse经由石灰石煅烧和熟化制造，Carmeuse是一家石灰和石灰石公司。为了产生粘度大约等于0.4g水/1.0g波特兰水泥浆体的浆体，该石灰的浆体需水量为1.1g水/g石灰。另外，将此波特兰水泥和熟石灰与0.68kg由CR Minerals以Tephra NP出售的天然火山灰和0.02kg石膏粉混合。

使用上面的水泥组分以以下方式制备水泥砂浆。将干粉混合至少30秒以确保均匀的分布。关闭混合器。向含有1060g经共混干水泥粉的立式混合器的碗中加入620g 1.5M的NaOH(工业级)自来水溶液。向混合器碗中加入10.6g Chryso Optima 258EMX聚羧酸盐超增塑剂溶液。开启混合器，以140rpm混合30秒。在该立式混合器以140rpm运行的同时向混合器中倒入2915g渥太华砂，30秒倒完。将混合器速度改变为285rpm并将砂浆再混合30秒。混合器停止90秒。在此时间间隔的前15秒期间，使用抹刀刮干净混合器碗的侧面。再次开启混合器，以285rpm运行60秒。砂浆制备程序到此结束。砂浆现已准备好进行性质测量和浇注。

按ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法中描述的程序测试该水泥砂浆的抗压强度。该程序牵涉到以下步骤。用水泥砂浆填充50mm立方体模具的大约一半。使用捣固棒将砂浆捣固到立方体模具中，在10秒内沿着模具的相对两侧来回捣固32次。用另外的水泥砂浆填充50mm立方体模具，直至砂浆稍微从模具溢出。使用捣固棒将砂浆捣固到立方体模具中，在10秒内沿着模具的相对侧来回捣固32次。用铲子刮掉多余的砂浆。再次将铲子的边缘拖拉过模具的表面，使用锯切动作以产生光滑、干净的表面。将模制的水泥砂浆立方体(或多个立方体)放置到经水蒸气饱和的容器中。固化室内的相对湿度应为至少98％的相对湿度。固化温度应在20摄氏度至25摄氏度之间。在立方体顶部上方放置湿毛巾以确保它们保持足够潮湿。让一个或多个立方体在一个或多个模具内固化至少24小时。当一个或多个立方体充分固化后，将它们从模具中取出并放回到湿度室中。在每个时间点——3天、7天、28天和90天——取出三个立方体。使用液压压缩测试仪来压缩每个立方体直至其破裂。记录破裂时的抗压强度。以这种方式制备的水泥砂浆的抗压强度在3天时为450psi，在7天时为798psi。

实施例：由电化学沉淀脱碳熟石灰、偏高岭土、石灰石和添加剂制成的水泥。

对于每1kg水泥，混合0.147kg电化学沉淀脱碳熟石灰。在本实施例中为了合成氢氧化钙，使用由太阳能电力提供动力的电化学反应器来产生强酸和强碱，然后使用其来制造氢氧化钙。因此，该氢氧化钙为电化学氢氧化钙。使用来自电化学反应器的酸以从硅酸钙材料溶解钙并产生含有钙离子的溶液。所得钙离子的溶液与强碱反应以沉淀氢氧化钙。因此，该氢氧化钙为沉淀氢氧化钙。这种氢氧化钙的生产没有化石燃料燃烧CO₂排放，也没有石灰石分解CO₂排放，因此它也是一种脱碳氢氧化钙。该熟石灰具有1.63m²/g的BET比表面积、0.011mL/g的BJH孔隙体积和0.35g水/1g氢氧化钙的浆体稠度需水量。在本文中，该示例熟石灰可以被称为“升华体系(Sublime Systems)沉淀氢氧化钙A”。

另外，混合0.160kg高钙石灰石粉、0.643kg高反应性偏高岭土火山灰和0.050kg石膏粉。

使用上面的水泥组分以以下方式制备水泥砂浆。将干粉混合至少30秒以确保均匀的分布。关闭混合器。向含有1060g经共混干水泥粉的立式混合器的碗中加入689g 1.5M的NaOH(工业级)自来水溶液。向混合器碗中加入10.6g Chryso Optima 258EMX聚羧酸盐超增塑剂溶液。开启混合器，以140rpm混合30秒。在该立式混合器以140rpm运行的同时向混合器中倒入2915g渥太华砂，30秒倒完。将混合器速度改变为285rpm并将砂浆再混合30秒。混合器停止90秒。在此时间间隔的前15秒期间，使用抹刀刮干净混合器碗的侧面。再次开启混合器，以285rpm运行60秒。砂浆制备程序到此结束。砂浆现已准备好进行性质测量和浇注。

如下测量本实施例的水泥砂浆的流动。准备根据ASTM C230：用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范的流动试验台装置。将长径为100mm的锥形模具放置在流动试验台平台的中心上并填充水泥砂浆。移除锥形模具，留下水泥砂浆。使流动试验台平台在15秒的时间段内下降25次。使用数显卡尺测量铺展开的水泥砂浆的直径，测量四次。四条测量直径线以45度角展开，因此它们均匀覆盖了铺展开的水泥砂浆。通过对四个最终直径测量值取平均、除以最初的100mm直径并减去100％来计算流动百分比。按照该方法，测得本实施例的水泥具有48％的流动。

按ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法中描述的程序测试本实施例的该水泥砂浆的抗压强度。该程序牵涉到以下步骤。用水泥砂浆填充50mm立方体模具的大约一半。使用捣固棒将砂浆捣固到立方体模具中，在10秒内沿着模具的相对侧来回捣固32次。用另外的水泥砂浆填充50mm立方体模具，直至砂浆稍微从模具溢出。使用捣固棒将砂浆捣固到立方体模具中，在10秒内沿着模具的相对侧来回捣固32次。用铲子刮掉多余的砂浆。再次将铲子的边缘拖拉过模具的表面，使用锯切动作以产生光滑、干净的表面。将模制的水泥砂浆立方体(或多个立方体)放置到经水蒸气饱和的容器中。固化室内的相对湿度应为至少98％的相对湿度。固化温度应在20摄氏度至25摄氏度之间。在立方体顶部上方放置湿毛巾以确保它们保持足够潮湿。让一个或多个立方体在一个或多个模具内固化至少24小时。当一个或多个立方体充分固化后，将它们从模具中取出并放回到湿度室中。在每个时间点——3天、7天、28天和90天——取出三个立方体。使用液压压缩测试仪来压缩每个立方体直至其破裂。记录破裂时的抗压强度。测试根据本实施例制备的水泥砂浆的抗压强度并显示为在3天时为8.3MPa、在7天时为10.8MPa、在28天时为14MPa。

实施例：由偏高岭土、熟石灰、波特兰水泥、石灰石和添加剂制成的水泥

对于每1kg水泥，混合0.380kg来自水泥和混凝土参考实验室(Cement andConcrete Reference Laboratory)的ASTM C150-19通用参考(Common Reference)I/II型波特兰水泥与0.050kg熟石灰。该熟石灰由Carmeuse经由石灰石煅烧和熟化制造，Carmeuse是一家石灰和石灰石公司。为了产生粘度大约等于0.4g水/1.0g波特兰水泥浆体的浆体，该石灰的浆体需水量为1.1g水/g石灰。另外，混合0.416kg高反应性偏高岭土火山灰、0.104kg高钙石灰石粉、0.015kg石膏粉和0.035kg硫酸钠。

使用上面的水泥组分以以下方式制备水泥砂浆。将干粉混合至少30秒以确保均匀的分布。关闭混合器。向含有1060g经共混干水泥粉的立式混合器的碗中加入530g自来水。向混合器碗中加入10.6g Chryso Optima 258EMX聚羧酸盐超增塑剂溶液。开启混合器，以140rpm混合30秒。在该立式混合器以140rpm运行的同时向混合器中倒入2915g渥太华砂，30秒倒完。将混合器速度改变为285rpm并将砂浆再混合30秒。混合器停止90秒。在此时间间隔的前15秒期间，使用抹刀刮干净混合器碗的侧面。再次开启混合器，以285rpm运行60秒。砂浆制备程序到此结束。砂浆现已准备好进行性质测量和浇注。

如下测量该水泥砂浆的流动。准备根据ASTM C230：用于水硬性水泥测试中的流动试验台规范的流动试验台装置。将长径为100mm的锥形模具放置在流动试验台平台的中心上并填充水泥砂浆。移除锥形模具，留下水泥砂浆。使流动试验台平台在15秒的时间段内下降25次。使用数显卡尺测量铺展开的水泥砂浆的直径，测量四次。四条测量直径线以45度角展开，因此它们均匀覆盖了铺展开的水泥砂浆。通过对四个最终直径测量值取平均、除以最初的100mm直径并减去100％来计算流动百分比。按照该流动测试方法，本实施例的水泥具有30％的流动。

按ASTM C109：水硬性水泥砂浆抗压强度测试方法中描述的程序测试该水泥砂浆的抗压强度。该程序牵涉到以下步骤。用水泥砂浆填充50mm立方体模具的大约一半。使用捣固棒将砂浆捣固到立方体模具中，在10秒内沿着模具的相对侧来回捣固32次。用另外的水泥砂浆填充50mm立方体模具，直至砂浆稍微从模具溢出。使用捣固棒将砂浆捣固到立方体模具中，在10秒内沿着模具的相对侧来回捣固32次。用铲子刮掉多余的砂浆。再次将铲子的边缘拖拉过模具的表面，使用锯切动作以产生光滑、干净的表面。将模制的水泥砂浆立方体(或多个立方体)放置到经水蒸气饱和的容器中。固化室内的相对湿度应为至少98％的相对湿度。固化温度应在20摄氏度至25摄氏度之间。在立方体顶部上方放置湿毛巾以确保它们保持足够潮湿。让一个或多个立方体在一个或多个模具内固化至少24小时。当一个或多个立方体充分固化后，将它们从模具中取出并放回到湿度室中。在每个时间点——3天、7天、28天和90天——取出三个立方体。使用液压压缩测试仪来压缩每个立方体直至其破裂。记录破裂时的抗压强度。发现以这种方式制备的本实施例水泥砂浆的抗压强度为在3天时为19.5MPa、在7天时为24.7MPa、在28天时为33.8MPa。

下表2示意了根据各种实施方案的示例氢氧化钙粉末(如升华体系沉淀氢氧化钙A和升华体系沉淀氢氧化钙B)和商业熟化氢氧化钙(如为Chemstar S型熟石灰的商业熟化氢氧化钙A和为密西西比石灰标准熟石灰批号#SH091420的商业熟化氢氧化钙B)的BET SSA、BJH孔隙体积和需水量之间的示例关系。升华体系沉淀氢氧化钙A和升华体系沉淀氢氧化钙B两者都可以是根据各种实施方案的氢氧化钙的实例并且两者都可以是电化学沉淀脱碳熟石灰。上面讨论了升华体系沉淀氢氧化钙A。升华体系沉淀氢氧化钙B可以是至少部分地使用电化学反应器和沉淀反应合成的氢氧化钙，因此升华体系沉淀氢氧化钙B可以是电化学氢氧化钙和沉淀氢氧化钙。升华体系沉淀氢氧化钙B可以是其生产没有化石燃料燃烧CO₂排放也没有石灰石分解CO₂排放的氢氧化钙，因此它也是一种脱碳氢氧化钙。升华体系沉淀氢氧化钙B可以是具有2.38m²/g的BET比表面积、0.015mL/g的BJH孔隙体积和0.45g水/1g氢氧化钙的浆体稠度需水量的氢氧化钙。

表2中根据各种实施方案的氢氧化钙粉末与商业熟化氢氧化钙的比较显示，低BET比表面积和/或低BJH孔隙体积可能有助于一些干粉固体材料如氢氧化钙粉末中的低需水量。

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表2

减少添加到水泥浆体、砂浆、混凝土或相关材料中的水的量可以增加材料凝固和硬化后的抗压强度。例如，来自Avijit Chaubey的《实用混凝土混合料设计(PracticalConcrete Mix Design)》(2020年,DOI:10.1201/9780429285196,第72页)的图3.1显示，随着水与水泥比率降低，混凝土的抗压强度趋于增加。具有低需水量的水泥和/或共混水泥组分材料可能是有利的，因为它们的低需水量使得能够产生具有足够流动但加水量低的水泥浆体、砂浆、混凝土或其他相关材料，这有助于材料在凝固和硬化后有更高的抗压强度。

各种实施方案的一个关键益处可以在于使用这样的石灰，其生产没有因燃烧化石燃料而向大气排放CO₂。

各种实施方案的一大优点可以是CO₂排放的减少。目前，波特兰水泥是世界上使用最广泛的人造材料之一。制造波特兰水泥造成了全球所有CO₂排放的8％左右，其中大约一半来自化石燃料燃烧，一半来自石灰石分解的“化学”排放。这些CO₂排放是有害的，因为它们会导致全球气候变化。人类文明需要使用水泥，但必须大幅减少CO₂排放。

各种实施方案描述的脱碳水泥可以用于取代或完全替代许多建筑应用中的波特兰水泥。这些水泥共混物的隐含CO₂排放可以显著低于波特兰水泥。如果广泛采用作为波特兰水泥的替代品，则根据各种实施方案的这种脱碳火山灰水泥可以显著减少全球CO₂排放。

在一些实施方案中，与其他类型的水泥如波特兰水泥相比，本文描述的水泥可以具有优异的货架稳定性或货架寿命。在一些情况下，当其以干粉形式储存时，水泥的性能可能随着时间下降。这可能表现为抗压强度降低、凝固时间增加或其他对性能有害的变化。在一些情况下，这种性能下降可能与干燥的、吸湿性的和/或潮解的水泥或混凝土材料或其组分吸收水有关。在一些情况下，水泥可能吸收水，并且一定分数的材料可能发生水合反应如阿里特反应而产生硅酸钙水合物。这可能降低该材料的反应性。因此，水泥材料可能需要在特殊条件下储存以防止水分以液态水或以水蒸气(如大气中的湿气)的形式进入。在一些情况下，水泥可能需要储存在气密容器如不渗透的塑料袋中，或除湿的储存筒仓中，或其他类似的特殊条件下。在一些实施方案中，当在相同的条件下储存相同的时间量时，与其他水泥如波特兰水泥相比，本文所述的各种实施方案的水泥将表现出较小的性能劣化。例如，在一些实施方案中，当在具有至少1％、2％、3％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％或99％的相对湿度的空气中储存时，在第1、3、7、28、56、90、180或365天，本文描述的各种实施方案的水泥的抗压强度的减小将小于0.01％、0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％。在一些实施方案中，当在与参考或对照水泥材料相同的条件下储存时，这种方法可以将货架寿命延长1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、75％、100％、150％、200％、300％、500％、1000％、2000％、5000％或10000％以实现最小的性能劣化。在一些实施方案中，当在与参考或对照水泥材料相同的条件下储存时，这种方法可以将货架寿命延长1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、1天、2天、3天、5天、7天、10天、15天、20天、30天、40天、50天、75天、100天、150天、200天、300天、365天、500天、1000天、2000天或5000天以实现最小的性能劣化。在一些实施方案中，在于1％、2％、3％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％或99％的相对湿度下储存1小时、2小时、4小时、8小时、12小时、1天、2天、3天、5天、7天、10天、15天、20天、30天、40天、50天、75天、100天、150天、200天、300天、365天、500天、1000天、2000天或5000天后，所述材料可以吸收基于吸湿性材料的质量计小于0.01％、0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的水。

各种实施方案可以包括成为最终产品的组分的干燥剂。各种实施方案可以包括用作延长吸湿性固体的货架寿命的途径的碱性固体吸收剂。在一些实施方案中，该吸湿性粉末可以包含石灰、火山灰、石灰石或水泥。在一些实施方案中，碱性固体可以是氢氧化钾、氢氧化钠或另一碱金属或碱土金属氢氧化物。在一些实施方案中，碱性固体可以呈丸粒、薄片、珠粒、珠状物或粉末的形式。在一些实施方案中，碱性固体可以具有直径至少1微米、3微米、5微米、10微米、20微米、30微米、50微米、70微米、100微米、200微米、300微米、500微米、700微米、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、20mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm、200mm、300mm、500mm、700mm或1000mm的颗粒。在一些实施方案中，碱性固体可以具有直径小于1微米、3微米、5微米、10微米、20微米、30微米、50微米、70微米、100微米、200微米、300微米、500微米、700微米、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、20mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm、200mm、300mm、500mm、700mm或1000mm的颗粒。在一些实施方案中，碱性固体可以具有直径为约1微米、3微米、5微米、10微米、20微米、30微米、50微米、70微米、100微米、200微米、300微米、500微米、700微米、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、20mm、30mm、40mm、50mm、70mm、100mm、200mm、300mm、500mm、700mm、1000mm、或1微米-1000mm的颗粒。

各种实施方案可以包括与吸湿性粉末混合的氢氧化钠或氢氧化钾。在一些实施方案中，吸湿性粉末可以是水泥粉末如波特兰水泥、石灰-火山灰水泥、地质聚合物水泥、碱活化水泥、共混水硬性水泥或另一类型的水泥，包括如本发明中所述的水泥。在一些实施方案中，可以将固体NaOH或KOH共混到水泥粉末中以充当内部干燥剂，从而延长其货架寿命和/或使得能够在具有较高环境湿度的条件下储存而不使水泥的性能显著劣化。在一些实施方案中，NaOH或KOH可以溶解在用于将干水泥粉制成水泥砂浆、薄浆、混凝土或其他建筑物材料的混合水中。在一些实施方案中，NaOH或KOH也可以充当凝固促进剂或强度促进添加剂。不受任何特定理论的限制，在一些实施方案中，KOH或NaOH可以通过增加二氧化硅的溶解度来活化火山灰反应，如上文所描述。在一些实施方案中，可以将吸收性固体如KOH或NaOH与吸湿性粉末储存在同一密封容器内，但不混合在一起。在一些实施方案中，可以将NaOH或KOH混合到吸湿性粉末如水泥粉末中。

各种实施方案可以包括储存在两个或更多个单独的容器中的材料的组合，以限制在材料储存时发生不期望的胶结反应。在一些实施方案中，可以将火山灰储存在第一容器中，并将所有其他水泥组分(包括但不限于氢氧化钙、波特兰水泥、石膏、石灰石和/或外加剂)储存在第二容器中。在一些实施方案中，可以将波特兰水泥和石灰一起储存在第一容器中，并将所有其他水泥组分(包括但不限于火山灰、石灰石、石膏和/或外加剂)一起储存在第二容器中。各种实施方案可以包括单独的水泥组分材料，其可以在水的存在下彼此反应而制备硅酸钙水合物和/或其他水合相。各种实施方案可以包括将所述材料储存在尽可能少的数量的容器中以防止过早反应和/或胶结混合物的一种或多种性能特征的劣化的方法。各种实施方案可以包括储存在每个容器内的材料组合物。各种实施方案可以包括储存材料以防止劣化的方法。各种实施方案可以包括确定可以安全地储存在一起以避免水泥性能劣化的材料组合的方法。各种实施方案可以包括可防止水泥结块和/或可保持或增强散装固体流动性质以使得水泥能够更容易地运输或分配的储存模式。

以下段落中描述了各种实施方案的方面的各种实施例。

实施例A.具有低隐含碳的一种或多种胶结材料。

实施例B.由实施例A的一种或多种胶结材料生产的材料。

实施例C.一种方法，其包括制备实施例A的一种或多种胶结材料和/或制备实施例B的材料。

实施例D.实施例A-C中任一项的一种或多种胶结材料，其中所述一种或多种胶结材料包含火山灰水泥共混物组合物，所述组合物包含脱碳石灰、至少一种火山灰和任选地另外的组分。

实施例E.实施例D的一种或多种胶结材料，其中所述脱碳石灰使用这样的工艺生产，其中来自原材料中的化学结合源和来自燃料的燃烧的向大气的合并CO₂排放小于1kgCO₂/kg石灰。

实施例F。实施例D的一种或多种胶结材料，其中所述脱碳石灰包含生石灰(氧化钙，CaO)、熟石灰(氢氧化钙，Ca(OH)₂)或两者的混合物。

实施例G。实施例A-F中任一项的一种或多种胶结材料，其用作混凝土、砂浆和/或其他类似的建筑物材料的组分。

实施例H。脱碳水泥和用于制造脱碳水泥的方法。

实施例I。具有比波特兰水泥低的隐含CO₂排放的脱碳水泥及其制造方法。

实施例J。用于生产胶结组合物的方法和胶结组合物。

实施例K。使用这样的石灰的方法，该石灰的生产没有因燃烧化石燃料而向大气排放CO₂。

实施例1.一种胶结粘结剂，其包含沉淀石灰和至少一种火山灰。

实施例2.实施例1的胶结粘结剂，其中所述石灰包含按质量计至少90％的氢氧化钙。

实施例3.实施例2的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂包含按质量计小于约50％的波特兰水泥熟料。

实施例4.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙为电化学氢氧化钙。

实施例5.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙为低温氢氧化钙。

实施例6.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙为脱碳氢氧化钙。

实施例7.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约0.10mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

实施例8.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约0.05mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

实施例9.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约4m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

实施例10.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约2m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

实施例11.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

实施例12.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

实施例13.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的氢氧化钙反应性。

实施例14.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

实施例15.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

实施例16.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

实施例17.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的氢氧化钙反应性。

实施例18.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

实施例19.实施例3的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙颗粒具有小于约1.2的平均纵横比。

实施例20.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

实施例21.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

实施例22.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

实施例23.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

实施例24.实施例3的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例25.实施例4的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例26.实施例5的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例27.实施例6的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例28.实施例7的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例29.实施例8的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例30.实施例11的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例31.实施例12的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例32.实施例13的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例33.实施例14的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例34.实施例19的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例35.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例36.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例37.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例38.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例39.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例40.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例41.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例42.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例43.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例44.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例45.实施例24的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例46.实施例24的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例47.实施例24的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例48.实施例24的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例49.实施例24的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例50.实施例28的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例51.实施例28的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例52.实施例28的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例53.实施例28的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例54.实施例28的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例55.实施例30的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例56.实施例30的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例57.实施例30的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例58.实施例30的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例59.实施例30的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例60.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少5％的波特兰水泥熟料。

实施例61.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙，如石膏或硬石膏。

实施例62.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含呈干粉形式的减水外加剂。

实施例63.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含消泡外加剂。

实施例64.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含引气外加剂。

实施例65.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

实施例66.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含氢氧化钠。

实施例67.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含硫酸钠。

实施例68.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含碳酸钙源，如石灰石。

实施例69.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

实施例70.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂。

实施例71.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏，选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰，以及呈干粉形式的减水外加剂。

实施例72.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏、选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂以及呈干粉形式的减水外加剂。

实施例73.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例74.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例75.实施例3的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例76.实施例7的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例77.实施例7的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例78.实施例7的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例79.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例80.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例81.实施例11的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例82.一种胶结粘结剂，其包含石灰和至少一种火山灰。

实施例83.实施例82的胶结粘结剂，其中所述石灰包含按质量计至少90％的氢氧化钙。

实施例84.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约0.10mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

实施例85.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约0.05mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

实施例86.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约4m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

实施例87.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约2m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

实施例88.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

实施例89.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

实施例90.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

实施例91.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

实施例92.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

实施例93.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

实施例94.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

实施例95.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

实施例96.实施例83的胶结粘结剂，其中所述石灰颗粒具有小于约1.2的平均纵横比。

实施例97.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

实施例98.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

实施例99.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

实施例100.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

实施例101.实施例83的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例102.实施例84的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例103.实施例85的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例104.实施例88的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例105.实施例89的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例106.实施例90的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例107.实施例91的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例108.实施例96的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例109.实施例97的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例110.实施例98的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例111.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例112.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例113.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例114.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例115.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例116.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例117.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例118.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例119.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例120.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例121.实施例97的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例122.实施例97的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例123.实施例97的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例124.实施例97的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例125.实施例97的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例126.实施例102的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例127.实施例102的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例128.实施例102的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例129.实施例102的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例130.实施例102的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例131.实施例104的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例132.实施例104的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例133.实施例104的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例134.实施例104的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例135.实施例104的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例136.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少5％的波特兰水泥熟料。

实施例137.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙，如石膏或硬石膏。

实施例138.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含呈干粉形式的减水外加剂。

实施例139.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含消泡外加剂。

实施例140.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含引气外加剂。

实施例141.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

实施例142.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含氢氧化钠。

实施例143.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含硫酸钠。

实施例144.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含碳酸钙源，如石灰石。

实施例145.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

实施例146.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂。

实施例147.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏，选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰，以及呈干粉形式的减水外加剂。

实施例148.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏、选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂以及呈干粉形式的减水外加剂。

实施例149.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例150.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例151.实施例83的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例152.实施例89的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例153.实施例89的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例154.实施例89的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例155.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例156.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例157.实施例91的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例158.一种胶结粘结剂，其包含石灰、至少一种火山灰和至少一种选自硅酸三钙、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥和无水硫铝酸钙的另外的材料。

实施例159.实施例158的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硅酸三钙。

实施例160.实施例158的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含铝酸钙水泥。

实施例161.实施例158的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硫铝酸钙水泥。

实施例162.实施例158的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含无水硫铝酸钙。

实施例163.实施例158的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例164.实施例158的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例165.实施例158的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例166.实施例158的胶结粘结剂，其中所述石灰为沉淀石灰。

实施例167.实施例158的胶结粘结剂，其中所述石灰包含基于质量计至少90％的氢氧化钙。

实施例168.实施例167的胶结粘结剂，其中所述石灰为沉淀氢氧化钙。

实施例169.实施例168的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硅酸三钙。

实施例170.实施例168的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含铝酸钙水泥。

实施例171.实施例168的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硫铝酸钙水泥。

实施例172.实施例168的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含无水硫铝酸钙。

实施例173.实施例168的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例174.实施例168157的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例175.实施例168的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

实施例176.一种形成胶结粘结剂的方法，其包括：通过沉淀反应产生氢氧化钙；选择至少一种火山灰；任选地，从包括波特兰水泥、波特兰水泥熟料、硅酸三钙、无水硫铝酸钙、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥、碳酸钙、减水外加剂、促凝外加剂、消泡外加剂、引气外加剂和/或硫酸钙的组中选择另外的组分；以及将氢氧化钙、所选择的至少一种火山灰和任何所选择的组分共混以产生混合物。

实施例177.实施例176的方法，其中所述胶结粘结剂包含按质量计小于约50％的波特兰水泥熟料。

实施例178.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙为电化学氢氧化钙。

实施例179.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙为低温氢氧化钙。

实施例180.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙为脱碳氢氧化钙。

实施例181.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约0.10mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

实施例182.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约0.05mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

实施例183.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约4m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

实施例184.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约2m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

实施例185.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

实施例186.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

实施例187.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

实施例188.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

实施例189.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

实施例190.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

实施例191.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

实施例192.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

实施例193.实施例177的方法，其中所述氢氧化钙颗粒具有小于约1.2的平均纵横比。

实施例194.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

实施例195.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

实施例196.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

实施例197.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

实施例198.实施例177的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例199.实施例178的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例200.实施例179的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例201.实施例180的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例202.实施例181的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例203.实施例182的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例204.实施例185的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例205.实施例186的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例206.实施例187的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例207.实施例188的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例208.实施例193的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

实施例209.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例210.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例211.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例212.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例213.实施例177的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例214.实施例185的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例215.实施例185的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例216.实施例185的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例217.实施例185的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例218.实施例185的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例219.实施例198的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例220.实施例198的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例221.实施例198的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例222.实施例198的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例223.实施例198的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例224.实施例202的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例225.实施例202的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例226.实施例202的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例227.实施例202的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例228.实施例202的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例229.实施例204的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

实施例230.实施例204的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

实施例231.实施例204的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

实施例232.实施例204的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

实施例233.实施例204的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

实施例234.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计至少5％的波特兰水泥熟料。

实施例235.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计至少2％的硫酸钙，如石膏或硬石膏。

实施例236.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括呈干粉形式的减水外加剂。

实施例237.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括消泡外加剂。

实施例238.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括引气外加剂。

实施例239.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

实施例240.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括氢氧化钠。

实施例241.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括硫酸钠。

实施例242.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括碳酸钙源，如石灰石。

实施例243.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

实施例244.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂。

实施例245.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏，选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰，以及呈干粉形式的减水外加剂。

实施例246.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏、选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂以及呈干粉形式的减水外加剂。

实施例247.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例248.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例249.实施例177的方法，其中所述任选的另外的组分不包括波特兰水泥熟料。

实施例250.实施例181的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例251.实施例181的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例252.实施例181的方法，其中所述任选的另外的组分不包括波特兰水泥熟料。

实施例253.实施例185的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

实施例254.实施例185的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

实施例255.实施例185的方法，其中所述任选的另外的组分不包括波特兰水泥熟料。

实施例256.实施例1-175中任一项的胶结粘结剂，其中至少所述石灰使用其中来自原材料中的化学结合源和来自燃料的燃烧的向大气的合并CO₂排放小于1kg CO₂/kg石灰的过程生产。

实施例257.实施例176-255中任一项的方法，其中所述氢氧化钙使用其中来自原材料中的化学结合源和来自燃料的燃烧的向大气的合并CO₂排放小于1kg CO₂/kg氢氧化钙的过程生产。

实施例258.实施例176-257中任一项的方法，其中所述混合物为粉末混合物。

实施例259.实施例258的方法，其中所述粉末混合物为干粉混合物。

实施例260.实施例176-257中任一项的方法，其中所述混合物为均匀混合物。

实施例261.实施例260的方法，其中所述均匀混合物为均匀干粉混合物。

本文讨论了各种ASTM，并且出于所有目的，所有此类讨论的ASTM都完全并入本文作为本公开的一部分。出于所有目的以引用方式完全并入的此类ASTM包括ASTM C91、C109、C114、C141、C143、C150、C151、C185、C191、C204、C206、C207、C227、C230、C260、C266、C267、C430、C451、C494、C595、C596、C807、C821、C989、C1012、C1038、C1090、C1097、C1152、C1157、C1202、C1218、C1260、C1329、C1437、C1489、C1567、C1698、C1702、C1707、C157、C403、C642、C1293和G109。

前面的方法描述仅作为说明性实例提供，而不旨在要求或暗示各种实施方案的步骤必须按所呈现的顺序执行。如本领域技术人员将理解的，前述实施方案中的步骤的顺序可以以任何顺序执行。诸如“其后”、“然后”、“接下来”等词语不一定旨在限制步骤的顺序；这些词语可能用于引导读者完成方法的描述。此外，以单数形式对权利要求要素的任何提及，例如使用冠词“一个”、“一种”或“该”，不应被解释为将该要素限于单数。此外，本文描述的任何实施方案的任何步骤可以在任何其他实施方案中使用。

提供所公开的实施方案的前述描述是为了使得本领域的任何技术人员能够实现或使用所描述的实施方案。对这些实施方案的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以应用于其他实施方案而不脱离本公开的范围。因此，本发明并不旨在限于本文示出的实施方案，而是应符合与所附权利要求以及本文公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims

1.一种胶结粘结剂，所述胶结粘结剂包含沉淀石灰和至少一种火山灰。

2.根据权利要求1所述的胶结粘结剂，其中所述石灰包含按质量计至少90％的氢氧化钙。

3.根据权利要求2所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂包含按质量计小于约50％的波特兰水泥熟料。

4.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙为电化学氢氧化钙。

5.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙为低温氢氧化钙。

6.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙为脱碳氢氧化钙。

7.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约0.10mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

8.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约0.05mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

9.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约4m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

10.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有小于约2m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

11.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

12.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

13.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的氢氧化钙反应性。

14.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

15.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

16.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

17.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的氢氧化钙反应性。

18.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

19.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述氢氧化钙颗粒具有小于约1.2的平均纵横比。

20.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

21.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

22.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

23.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

24.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

25.根据权利要求4所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

26.根据权利要求5所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

27.根据权利要求6所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

28.根据权利要求7所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

29.根据权利要求8所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

30.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

31.根据权利要求12所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

32.根据权利要求13所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

33.根据权利要求14所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

34.根据权利要求19所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

35.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

36.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

37.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

38.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

39.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

40.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

41.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

42.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

43.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

44.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

45.根据权利要求24所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

46.根据权利要求24所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

47.根据权利要求24所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

48.根据权利要求24所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

49.根据权利要求24所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

50.根据权利要求28所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

51.根据权利要求28所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

52.根据权利要求28所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

53.根据权利要求28所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

54.根据权利要求28所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

55.根据权利要求30所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

56.根据权利要求30所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

57.根据权利要求30所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

58.根据权利要求30所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

59.根据权利要求30所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

60.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少5％的波特兰水泥熟料。

61.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙，如石膏或硬石膏。

62.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含呈干粉形式的减水外加剂。

63.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含消泡外加剂。

64.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含引气外加剂。

65.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

66.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含氢氧化钠。

67.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含硫酸钠。

68.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含碳酸钙源，如石灰石。

69.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

70.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂。

71.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏，选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰，以及呈干粉形式的减水外加剂。

72.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏、选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂，以及呈干粉形式的减水外加剂。

73.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

74.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

75.根据权利要求3所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

76.根据权利要求7所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

77.根据权利要求7所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

78.根据权利要求7所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

79.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

80.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

81.根据权利要求11所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

82.一种胶结粘结剂，所述胶结粘结剂包含石灰和至少一种火山灰。

83.根据权利要求82所述的胶结粘结剂，其中所述石灰包含按质量计至少90％的氢氧化钙。

84.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约0.10mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

85.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约0.05mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

86.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约4m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

87.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有小于约2m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

88.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

89.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

90.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

91.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

92.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

93.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

94.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

95.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

96.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述石灰颗粒具有小于约1.2的平均纵横比。

97.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

98.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

99.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

100.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

101.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

102.根据权利要求84所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

103.根据权利要求85所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

104.根据权利要求88所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

105.根据权利要求89所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

106.根据权利要求90所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

107.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

108.根据权利要求96所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

109.根据权利要求97所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

110.根据权利要求98所述的胶结粘结剂，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

111.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

112.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

113.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

114.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

115.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

116.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

117.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

118.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

119.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

120.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

121.根据权利要求97所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

122.根据权利要求97所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

123.根据权利要求97所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

124.根据权利要求97所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

125.根据权利要求97所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

126.根据权利要求102所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

127.根据权利要求102所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

128.根据权利要求102所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

129.根据权利要求102所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

130.根据权利要求102所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

131.根据权利要求104所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

132.根据权利要求104所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

133.根据权利要求104所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

134.根据权利要求104所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

135.根据权利要求104所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

136.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少5％的波特兰水泥熟料。

137.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙，如石膏或硬石膏。

138.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含呈干粉形式的减水外加剂。

139.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含消泡外加剂。

140.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含引气外加剂。

141.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

142.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含氢氧化钠。

143.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含硫酸钠。

144.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含碳酸钙源，如石灰石。

145.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

146.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂。

147.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏，选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰，以及呈干粉形式的减水外加剂。

148.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂还包含按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏、选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂以及呈干粉形式的减水外加剂。

149.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

150.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

151.根据权利要求83所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

152.根据权利要求89所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

153.根据权利要求89所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

154.根据权利要求89所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

155.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

156.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

157.根据权利要求91所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

158.一种胶结粘结剂，所述胶结粘结剂包含石灰、至少一种火山灰和至少一种选自硅酸三钙、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥和无水硫铝酸钙的另外的材料。

159.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硅酸三钙。

160.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含铝酸钙水泥。

161.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硫铝酸钙水泥。

162.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含无水硫铝酸钙。

163.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

164.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

165.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

166.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述石灰为沉淀石灰。

167.根据权利要求158所述的胶结粘结剂，其中所述石灰包含基于质量计至少90％的氢氧化钙。

168.根据权利要求167所述的胶结粘结剂，其中所述石灰为沉淀氢氧化钙。

169.根据权利要求168所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硅酸三钙。

170.根据权利要求168所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含铝酸钙水泥。

171.根据权利要求168所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含硫铝酸钙水泥。

172.根据权利要求168所述的胶结粘结剂，其中所述另外的材料包含无水硫铝酸钙。

173.根据权利要求168所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

174.根据权利要求168157所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂含有按质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

175.根据权利要求168所述的胶结粘结剂，其中所述胶结粘结剂不含波特兰水泥熟料。

176.一种形成胶结粘结剂的方法，所述方法包括：

通过沉淀反应产生氢氧化钙；

选择至少一种火山灰；

任选地，从包括波特兰水泥、波特兰水泥熟料、硅酸三钙、无水硫铝酸钙、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥、碳酸钙、减水外加剂、促凝外加剂、消泡外加剂、引气外加剂和/或硫酸钙的组中选择另外的组分；和

将所述氢氧化钙、所选择的至少一种火山灰和任何所选择的组分共混以产生混合物。

177.根据权利要求176所述的方法，其中所述胶结粘结剂包含按质量计小于约50％的波特兰水泥熟料。

178.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙为电化学氢氧化钙。

179.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙为低温氢氧化钙。

180.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙为脱碳氢氧化钙。

181.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约0.10mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

182.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约0.05mL/g的Barrett、Joyner和Halenda孔隙体积。

183.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约4m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

184.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有小于约2m²/g的Brunauer、Emmett、Teller比表面积。

185.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

186.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量。

187.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

188.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的浆体稠度需水量和大于90％的反应性。

189.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

190.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量。

191.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.5份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

192.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙具有按质量计小于约0.4份水/1份氢氧化钙的迷你坍落度锥需水量和大于90％的反应性。

193.根据权利要求177所述的方法，其中所述氢氧化钙颗粒具有小于约1.2的平均纵横比。

194.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

195.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的浆体稠度需水量。

196.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.6份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

197.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有按质量计小于约0.5份水/1份胶结粘结剂的迷你坍落度锥需水量。

198.根据权利要求177所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

199.根据权利要求178所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

200.根据权利要求179所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

201.根据权利要求180所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

202.根据权利要求181所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

203.根据权利要求182所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

204.根据权利要求185所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

205.根据权利要求186所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

206.根据权利要求187所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

207.根据权利要求188所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

208.根据权利要求193所述的方法，其中所述火山灰为未炼制或经煅烧的天然火山灰或粘土。

209.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

210.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

211.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

212.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

213.根据权利要求177所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

214.根据权利要求185所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

215.根据权利要求185所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

216.根据权利要求185所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

217.根据权利要求185所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

218.根据权利要求185所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

219.根据权利要求198所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

220.根据权利要求198所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

221.根据权利要求198所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

222.根据权利要求198所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

223.根据权利要求198所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

224.根据权利要求202所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

225.根据权利要求202所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

226.根据权利要求202所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

227.根据权利要求202所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

228.根据权利要求202所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

229.根据权利要求204所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约13MPa的3天抗压强度。

230.根据权利要求204所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约20MPa的7天抗压强度。

231.根据权利要求204所述的方法，其中所述胶结粘结剂在2英寸水泥砂浆立方体抗压强度测试中具有大于约28MPa的28天抗压强度。

232.根据权利要求204所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约2小时的初始凝固时间。

233.根据权利要求204所述的方法，其中所述胶结粘结剂具有小于约3小时的初始凝固时间。

234.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计至少5％的波特兰水泥熟料。

235.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计至少2％的硫酸钙，如石膏或硬石膏。

236.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括呈干粉形式的减水外加剂。

237.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括消泡外加剂。

238.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括引气外加剂。

239.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

240.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括氢氧化钠。

241.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括硫酸钠。

242.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括碳酸钙源，如石灰石。

243.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰。

244.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏以及选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂。

245.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏，选自以下的促凝添加剂：氢氧化钠、氯化钙、硫酸钠、硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、硅酸钠、硫氰酸钠、乳酸钠、三乙醇胺、二乙醇胺、三异丙醇胺、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺、纳米颗粒波特兰水泥、纳米颗粒硅酸钙水合物、纳米颗粒石灰石或纳米颗粒石灰，以及呈干粉形式的减水外加剂。

246.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计至少2％的硫酸钙如石膏或硬石膏、选自氢氧化钠和硫酸钠的促凝添加剂以及呈干粉形式的减水外加剂。

247.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

248.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

249.根据权利要求177所述的方法，其中所述任选的另外的组分不包括波特兰水泥熟料。

250.根据权利要求181所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

251.根据权利要求181所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

252.根据权利要求181所述的方法，其中所述任选的另外的组分不包括波特兰水泥熟料。

253.根据权利要求185所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约25％的波特兰水泥熟料。

254.根据权利要求185所述的方法，其中所述任选的另外的组分包括按总胶结粘结剂质量计小于约10％的波特兰水泥熟料。

255.根据权利要求185所述的方法，其中所述任选的另外的组分不包括波特兰水泥熟料。

256.根据权利要求176-255中任一项所述的方法，其中所述混合物为均匀干粉混合物。

257.根据权利要求176-255中任一项所述的方法，其中所述混合物为均匀混合物。

258.根据权利要求176-255中任一项所述的方法，其中所述混合物为粉末混合物。

259.根据权利要求258所述的方法，其中所述粉末混合物为干粉混合物。