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科學家研制新型混凝土 用酒精粘結沙粒更環保

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-04-16  來源:中國混凝土網  作者:cnBeta
核心提示:東京大學生產技術研究所的科學家們,已經提出了一種能夠通過簡單的化學方法,讓混凝土生產更具可持續性的新途徑。作為世界上最常用的建筑材料,混凝土的一大缺點,就是制造過程中使用的水泥具有相當大的碳足跡。好消息是,通過利用酒精和催化劑之間的反應將沙粒直接粘合到一起,新型無水泥混凝土樣品可實現巨大的環保效益。此外新型混凝土還有其它優點,比如較普通材料更加耐用,能夠經受化學和溫濕度等常見負面因素的洗禮。

東京大學生產技術研究所的科學家們,已經提出了一種能夠通過簡單的化學方法,讓混凝土生產更具可持續性的新途徑。作為世界上最常用的建筑材料,混凝土的一大缺點,就是制造過程中使用的水泥具有相當大的碳足跡。好消息是,通過利用酒精和催化劑之間的反應將沙粒直接粘合到一起,新型無水泥混凝土樣品可實現巨大的環保效益。


(來自:The University of Tokyo)


通常情況下,混凝土骨料(主要由沙子、礫石、水泥組成)之間的關系,類似于通過膠水來固定。然而常見的波特蘭型水泥,對環境有著相當不利的影響。


傳統水泥需要通過高溫加熱,每公斤產生約 2.2 磅的二氧化碳。考慮到每年的產量,水泥約占全球二氧化碳排放量的 8% 。


慶幸的是,近年來已有越來越多的研究團隊涉入該領域,希望找到更加節能、環保、且低成本的混凝土(水泥)替代配方,比如使用煤粉灰和鋼渣之類的廢料。


不過東京大學生產技術研究所的科學家們,已經提出了一種更加新奇的配方,特點是利用酒精與催化劑的反應,將沙粒直接粘合到一起。


研究一作 Yuya Sakai 指出,新配方的關鍵,在于除去反應副產物(水),并通過持續反應來產生四烷氧基硅烷,最終實現沙粒的彼此結合。


為了找到最佳方案,研究團隊在銅容器中調配了數十種不同的配方(比如硅砂、乙醇、氫氧化鉀和 2,2-二甲氧基丙烷的混合物),然后不斷調節各成分的體積比例和燃燒持續(24 / 36 / 48 / 72 小時)的溫度。


隨著反應的進行,可見到沙子能夠實現不同程度的粘結。在多次測試后,研究團隊終于得出了穩定且相對堅固的新型混凝土材料。遺憾的是,目前它的抗壓強度仍達不到預期中的傳統混凝土的水平。


后續研究團隊考慮開展更加嚴格的測試(而不單純用手來捏),并尋找使之更堅固的方法。


此外新型混凝土還有其它優點,比如較普通材料更加耐用,能夠經受化學和溫濕度等常見負面因素的洗禮。


當然也可嘗試將多種集料放在一起使用,包括不同粒徑的沙子、以及其它可能膨脹的材料。


感興趣的朋友,可留意后續在《Seisan Kenkyu》期刊上發表的完整研究報告。

 
 
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