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如何做好做强,“绿色”水泥

材料的分子结构的分析导致一个新的公式,可以减少温室气体排放。


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安德鲁·卡琳
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混凝土是世界上使用最广泛的结构材料和主要贡献者全球变暖,产生尽可能多的行业产生的温室气体排放量的十分之一。现在一项新的研究表明,一种方法,使这些排放可以通过更多地减小超过一半 - 和结果将是一个更强大,更耐用的材料。

结果来自最详细的分子分析还混凝土的复杂结构,这是沙子,砾石,水和水泥的混合物。水泥是由烹饪富含钙的材料,通常石灰石,与富含二氧化硅的材料制成 - 通常是粘土 - 在1500摄氏度的温度下,产生称为硬质则这磨碎成粉末“熟料”。石灰石的脱碳,和水泥的加热,负责大多数材料的温室气体的输出。

新的分析表明,减少钙的比例硅酸盐不仅会削减这些排放,但实际上会产生更好的,更强的混凝土。这些发现在该杂志描述 自然通讯 由澳门太阳城最新网站高级研究科学家罗兰pellenq;教授krystyn凡弗利特,弗朗兹 - 约瑟夫乌尔姆,悉尼业,和Markus标乐;八个合着者在澳门太阳城最新网站和在法国马赛法国国家科学研究中心。

“水泥是地球上最常用的材料,” pellenq说,并指出其目前的使用情况,估计是三倍钢。 “有没有其他解决办法持久的方式躲避人类 - 将液体转化石头在10小时内,容易在室温。这是水泥的魔力。”

在常规水泥,pellenq解释的那样,钙与氧化硅的比例为约1.2至2.2的范围内的任何地方,以1.7接受为标准。但由此产生的分子结构从来没有被详细比较。 pellenq和他的同事建立所有这些化学配方数据库,发现最佳的混合物不是今天通常使用的一个,而是约1.5的比率。

作为比而变化,他说,硬化材料的分子结构从紧密有序的结晶结构进行到无序玻璃质结构。他们发现的1.5份钙每一个部分的二氧化硅的比率为“神奇比,” pellenq说,因为在该点的材料可以实现“正常水泥的两倍的电阻,在断裂的机械阻力,具有一定的分子进制设计“。

调查结果,pellenq增加,分别因为关系到混凝土生产排放“验证抵抗大体实验数据。”估计表示5至工业温室气体排放的10%,他说,“在钙含量的任何降低水泥混合料会对合作产生影响2事实上,”他说,在碳排放量就可以减少高达60%。

除了在机械强度,pellenq说,因为该材料会更玻璃状和较低结晶的整体改善,将有“在没有材料的残余应力,所以这将是更抗断裂的。”

工作是五年的研究由澳门太阳城最新网站和法国国家科学研究中心,其中pellenq是研究主任协作团队的高潮。这两个机构都在澳门太阳城最新网站联合实验室呼吁能源和环境的多尺度材料科学,通过pellenq和乌尔姆运行,谁是澳门太阳城最新网站的混凝土可持续发展中心主任,由澳门太阳城最新网站能源倡议主办。

因为它的机械应力提高的抗性的,pellenq说,修改后的制剂可能是特别感兴趣的石油和天然气工业,其中水泥围绕井套管是防止泄漏和井喷关键的。 “更耐水泥肯定是他们会考虑,” pellenq说。

到目前为止,这项工作一直保持在分析的分子水平,他说。 “下一步,我们必须确保这些纳米特性转换为尺度” - 也就是说,要对基础设施,住房和其他用途的应用工程规模。

兹德涅克·巴萨特,在美国西北大学土木与环境工程,机械工程和材料科学和工程教授谁没有参与这项研究,说:“罗兰pellenq,他在澳门太阳城最新网站研究小组,正在做尖端研究,澄清纳米结构和水泥水化产物的性质“。

混凝土可持续发展中心是由波特兰水泥协会和预拌混凝土的研究和教育基金会的支持。


主题: 水泥, 研究, 工程学院, 土木与环境工程, 混凝土可持续发展中心, 复合材料, 材料科学, 施工, 环境, 气候变化

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