【科学家研制新型混凝土】
东京大学生产技术研究所的科学家们, 已经提出了一种能够通过简单的化学方法, 让混凝土生产更具可持续性的新途径 。 作为世界上最常用的建筑材料, 混凝土的一大缺点, 就是制造过程中使用的水泥具有相当大的碳足迹 。 好消息是, 通过利用酒精和催化剂之间的反应将沙粒直接粘合到一起, 新型无水泥混凝土样品可实现巨大的环保效益 。
通常情况下, 混凝土骨料(主要由沙子、砾石、水泥组成)之间的关系, 类似于通过胶水来固定 。 然而常见的波特兰型水泥, 对环境有着相当不利的影响 。
传统水泥需要通过高温加热, 每公斤产生约 2.2 磅的二氧化碳 。 考虑到每年的产量, 水泥约占全球二氧化碳排放量的 8% 。
庆幸的是, 近年来已有越来越多的研究团队涉入该领域, 希望找到更加节能、环保、且低成本的混凝土(水泥)替代配方, 比如使用煤粉灰和钢渣之类的废料 。
不过东京大学生产技术研究所的科学家们, 已经提出了一种更加新奇的配方, 特点是利用酒精与催化剂的反应, 将沙粒直接粘合到一起 。
研究一作 Yuya Sakai 指出, 新配方的关键, 在于除去反应副产物(水), 并通过持续反应来产生四烷氧基硅烷, 最终实现沙粒的彼此结合 。
为了找到最佳方案, 研究团队在铜容器中调配了数十种不同的配方(比如硅砂、乙醇、氢氧化钾和 2,2-二甲氧基丙烷的混合物), 然后不断调节各成分的体积比例和燃烧持续(24 / 36 / 48 / 72 小时)的温度 。
随着反应的进行, 可见到沙子能够实现不同程度的粘结 。 在多次测试后, 研究团队终于得出了稳定且相对坚固的新型混凝土材料 。 遗憾的是, 目前它的抗压强度仍达不到预期中的传统混凝土的水平 。
后续研究团队考虑开展更加严格的测试(而不单纯用手来捏), 并寻找使之更坚固的方法 。
此外新型混凝土还有其它优点, 比如较普通材料更加耐用, 能够经受化学和温湿度等常见负面因素的洗礼 。
当然也可尝试将多种集料放在一起使用, 包括不同粒径的沙子、以及其它可能膨胀的材料 。
感兴趣的朋友, 可留意后续在《Seisan Kenkyu》期刊上发表的完整研究报告 。
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