據外媒報道，混凝土生產是世界上最大的二氧化碳排放源之一。為了使無處不在的建筑材料更加環保，該行業一直在增加燃煤電廠的副產品，但這樣做有其自身的問題。現在，萊斯大學的研究人員開發出了一種新的復合粘結劑，幾乎可以完全替代水泥，同時也減少了發電廠的浪費。
粉煤灰是從燃煤電廠煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰。這種材料通常是被捕獲的，而有些是被回收利用的，大多數都是被送往垃圾填埋場。混凝土是回收粉煤灰的主要用途之一，因為基于該廢料的粘結劑不需要與波特蘭水泥相同的高溫、高能耗處理。反過來，這又可以減少混凝土生產過程中產生的排放，并且還可以使混凝土結構更堅固、更耐腐蝕。
但是大多數這些混合物只使用相對較少量的粉煤灰，更糟的是，它需要更大量的鈉基活化劑。這可以抵消環境和成本效益。
該研究的合著者Rouzbeh Shahsavari表示：“該行業通常將5％至20％的粉煤灰摻入水泥中以使其變得環保，但其中很大一部分仍然是水泥。使用Taguchi分析，萊斯大學研究人員能夠為他們的新復合材料確定最有效的配方和混合策略。這使得他們能夠最終確定約80％的粉煤灰、5％的鈉基活化劑和由納米二氧化硅和氧化鈣組成的配方。該團隊表示，這種混合物完全不含波特蘭水泥。
使用的粉煤灰類型是關鍵。大多數其他項目使用所謂的F型粉煤灰，富含硅和鋁。然而，萊斯大學團隊使用了鈣含量較高的C型。
Shahsavari表示：“過去的大部分工作集中在所謂的F型粉煤灰上，這種粉煤灰源于發電廠燃燒無煙煤或煙煤，含鈣量低。但在全球范圍內，褐煤或次煙煤等燃燒會產生高鈣或C型粉煤灰。我們的工作為此類高鈣粉煤灰進行高效且經濟高效的再利用提供了一條可行的道路，為混凝土的環保責任制造鋪平道路。”
在試驗中，研究人員在7天后發現使用新型粉煤灰粘結劑制成的混凝土具有16.18MPa的抗壓強度，這與用波特蘭水泥制成的常規混凝土相當。
該研究成果發表在《Journal of the American Ceramics Society》上。
