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  • 水后,混凝土是地球上最消耗材料。研究人员在澳门太阳城最新网站的混凝土可持续发展中心研究如何降低其影响。

    水后,混凝土是地球上最消耗材料。研究人员在澳门太阳城最新网站的混凝土可持续发展中心研究如何降低其影响。

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解释:水泥混凝土对比 - 他们之间的分歧,和机会的可持续性

水后,混凝土是地球上最消耗材料。研究人员在澳门太阳城最新网站的混凝土可持续发展中心研究如何降低其影响。

混凝土是世界上消费最多的建筑材料。但有很多市民不知道它或它的环境影响。


记者联系

安德鲁·洛根
电子邮件: alogan@mit.edu
电话:617-715-5104
澳门太阳城最新网站的混凝土可持续发展中心

有很多一般人不知道具体。例如,它是多孔的;它的水后,世界上使用最广泛的材料; ,也许最重要的是,它没有水泥。

尽管许多人使用“水泥”和“混凝土”互换,他们实际上指的是两个不同的 - 但相关的 - 材料:混凝土是由多种材料,其中之一是水泥制成的复合材料。

水泥生产开始用灰岩,沉积岩。一旦开采,将其与二氧化硅源混合,如工业副产品炉渣或粉煤灰,和在窑中获取发射在2700华氏度。什么出来的窑称为熟料。水泥厂熟料研磨到极细的粉末,在少数添加剂混合。最后的结果是水泥。

“那么水泥被带到那里的水,那里就变成泥浆混合网站,解释说:”教授弗朗兹 - 约瑟夫乌尔姆,美国澳门太阳城最新网站的混凝土可持续发展中心(cshub)的课程主任。 “如果你添加沙子到贴吧成为砂浆。如果您添加到砂浆大集合 - 直径达的石头英寸 - 它成为混凝土“。

是什么使混凝土如此强烈的是,发生在水泥和水混合的化学反应 - 被称为水化过程。

“当水泥和水反应产生水化,说:”乌尔姆。 “水化过程中,熟料溶解到钙和重组用水和二氧化硅以形成钙二氧化硅水合物”。

钙二氧化硅的水合物,或CSH,是关键水泥的坚固。因为它们构成,它们结合起来,开发出借给强度的材料紧密结合。这些连接有一个令人惊讶的副产品 - 他们做出令人难以置信的水泥多孔。

CSH的债券之间的空间内,微小的孔隙发展 - 在3个纳米的尺度。这些公知为凝胶孔。在此之上,即在水化过程中存留的水泥还没有反应生成CSH,建立另一套较大的孔隙中的水,称为毛细孔。

根据研究由cshub进行,科研和艾克斯 - 马赛大学,水泥浆体法国国家中心是如此多孔的,其孔隙的96%连接。

尽管这样的孔隙度,水泥具有良好的强度和结合性。当然,通过减少这种孔隙,可以创建一个更密集,更强大的最终产品。

在20世纪80年代开始,工程师设计的材料 - 高性能混凝土(HPC) - 那就是这样做的。

在20世纪80年代开发的,当人们意识到,毛细孔中可以部分地通过降低水与水泥的比例可以降低高性能混凝土,”乌尔姆说。 “通过添加某些成分为好,这创造了更多的CSH和减少了残留水合后的水。本质上,它降低了填充有水的较大的孔,增加了材料的强度“。

当然,票据乌尔姆,降低水与水泥的比率为HPC也需要更多的水泥。并根据水泥是如何产生的,这样可以提高材料对环境的影响。这部分地是因为当碳酸钙在窑进行烧成以产生常规水泥,发生化学反应,产生二氧化碳(CO2)。

水泥的合作的另一个来源2 排放来自加热水泥窑。该加热必须使用化石燃料,因为在窑炉(2700 F)所需要的非常高的温度来完成。窑的电气化正在研究,但是它是目前技术上或经济上可行的。

由于混凝土是世界上最流行的材料和水泥是混凝土中使用的主要粘结剂,合作的这两个来源2 是水泥有助于全球排放量的8%左右的主要原因.

cshub的执行董事杰里米·格雷戈里,但是,看到具体的规模为契机,以减缓气候变化。

“具体是最常用的建筑材料世界。因为我们用了这么多的话,我们会对其足迹减少任何将对全球排放量有很大的影响。”

许多今天,以减少混凝土的足迹存在所需的技术,他指出。

“当涉及到减少水泥的排放量,我们可以通过提高我们的使用废料作为能源而不是化石燃料的增加水泥窑的效率,”格雷戈里说。

“我们还可以使用具有较少的熟料混合水泥,如硅酸盐水泥灰岩,其中混合不加热石灰石生产水泥的最终研磨步骤。我们可以做的最后一件事是捕捉和储存或利用水泥生产过程中的碳排放。”

碳捕获,利用和储存有显著潜力,以减少水泥和混凝土的环境影响,同时创造巨大的市场机会。 根据中心的气候和能源解决方案,在具体的碳利用率将有$ 400十亿全球市场到2030年的几家公司,如solidia技术和碳固化,通过设计水泥和混凝土利用和必然封存走在前面的曲线合作2 在生产过程中。

“什么是明确的,不过,”格雷戈里说,“是低碳混凝土混合物将不得不使用许多策略。这意味着我们需要重新思考我们如何设计我们的混凝土混合物。”

目前,混凝土混合物的确切规格规定的时间提前。而这降低了开发商的风险,这也阻碍了较低的排放量的创新混合。

作为一种解决方案,格雷戈里主张指定组合的表现,而不是它的成分。

“许多规范要求限制,提高混凝土的环境影响的能力 - 比如在水与水泥的比例,并在混合物中使用废旧材料的限制,”他解释说。 “转向基于绩效的规范是鼓励更多的创新和满足成本和环境影响的目标的关键技术。”

根据格雷戈里,这需要文化转变。过渡到基于性能的规范,众多的利益相关者,如建筑师,工程师和符,则要合作设计的优化组合为他们的项目,而不是依赖于预先设计的组合。

鼓励低碳混凝土的其他司机格雷戈里说,“我们(也)需要风险和成本的地址壁垒。我们可以通过要求生产商必须报告其产品的环境足迹,并通过实现基于性能的规格降低风险。到地址的成本,我们需要支持碳捕获和低碳技术的开发和部署。”

而创新可以减少混凝土的初始排放,具体还可以减少在其他方面的排放量。

一种方式是通过其使用。混凝土建筑物和基础设施的应用可以使随着时间的推移降低温室气体的排放。混凝土建筑物,例如,可具有高的能量效率,而混凝土路面的表面和结构性质允许汽车消耗更少的燃料。

具体还可以减少一些通过暴露在空气中的初始影响。   

“一些关于具体的独特之处在于它在所谓的碳化的自然化学过程实际上吸收了超过其生命碳,”格雷戈里说。

碳化在混凝土作为共逐渐发生2 在空气中发生反应用水泥形式的水和碳酸钙。一个 2016纸自然地球科学 发现自1930年以来,在碳化混凝土水泥生产过程中从偏移碳酸钙与熟料的化学转化的排放量的43%。

碳化,但有一个缺点。它可以导致经常设置混凝土内的钢筋的腐蚀。展望未来,工程师们可能寻求最大化碳酸化过程的碳吸收,同时尽量减少耐久性问题,它可能形成。

碳化,以及像碳捕获,利用和储存,提高混音技术,都将有助于降低碳混凝土。但使这可能会需要学术界,工业界和政府的合作,格雷戈里说。

他认为这是一个机会。

“变化没有发生,仅仅基于技术,”他说。 “它也可以由我们如何朝着共同的目标一起努力发生。”


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