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低碳水泥 原材料由石灰石換成火山巖
發布時間:2021-06-16     作者:   來源:cnBeta.COM   分享到:

  水泥生產中臭名昭著的巨大碳足跡是研究人員尋求解決氣候變化問題的主要目標,我們已經看到這可能涉及到對配方的各種調整。斯坦福大學的科學家們展示了另一種方法,用零碳火山巖替代波特蘭水泥中的麻煩石灰石,這可能有助于加強成品。

  石灰石是生產波特蘭水泥的一種關鍵成分,但為此需要從地球上提取巖石,將其粉碎,然后與其他材料一起在極高的溫度下烘烤。這個過程本身就產生了混凝土生產中三分之一以上的碳排放,但石灰石所帶來的的環境問題還不止于此。

  除了開采、加工和加熱石灰石所涉及的大量能源外,巖石在經過處理并變成熟料時也會釋放其儲存的碳:小塊的熟料會被磨成水泥粉,如果不這么做,這些碳原本會被鎖住數億年,而其釋放是混凝土生產的整體碳足跡的另一個主要貢獻者。

  在地球物理學副教授Tiziana Vanorio的領導下,斯坦福大學的科學家們一直在研究一種替代方法。該團隊的水泥原型完全摒棄了石灰石,而是改用火山巖,火山巖也可以用來制造熟料,而熟料又可以與熱水混合來生產水泥。雖然這仍將涉及同樣的能源密集型工序,但火山巖不包含任何碳,而這些碳將作為該過程的一部分被釋放。

  這種生產水泥的方法還有一些潛在的好處,它與古羅馬的無筋混凝土有關系。當由火山巖制成的熟料與熱水混合時,它鼓勵形成由交織的分子鏈組成的纏結纖維。這類結構可以在熱液環境中發現,在這種環境中,極熱的水靠近地表,使巖石和水泥在高溫下一起反應。更有名的是,這些結構也可以在經受了2000年海水沖擊的混凝土羅馬港灣中看到。

  我們已經看到研究人員探索羅馬混凝土令人難以置信的特性,希望能改善出現代版本的性能。X光檢查展示了海水如何溶解火山灰并產生晶體來堵塞材料中的孔洞,從而隨著時間的推移實際加強它,科學家們甚至發現日本的核反應堆的墻壁也有類似的過程。

  科學家們希望以類似于巖石在熱液環境中自然膠結的方式形成他們的低碳混凝土,并使用先進的工具來研究加固材料的微小結構。了解產生這些加固的巖石和古羅馬混凝土的條件,可能會導致現代版本的混凝土性能更強,且不需要用鋼筋加固。

  這項研究發表在《建筑與建材》雜志上。


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