研究人员利用煤炭废料制造出可持续的混凝土

华盛顿州立大学(Washington State University)的研究人员已经创造出一种可持续的混凝土替代品，以取代使用粉煤灰的传统混凝土。粉煤灰是燃煤发电产生的废弃物。

该技术利用煤炭生产废弃物，并显著降低混凝土生产对环境的影响，同时解决了两个主要的环境问题。

西华大学土木与环境工程系副教授史先明和研究生徐刚开发了一种坚固耐用的混凝土，这种混凝土使用粉煤灰作为粘合剂，避免了使用环境密集型水泥。他们的研究成果发表在8月份的《燃料》杂志上。

减少能源需求，减少温室气体排放

传统的混凝土是由水泥和沙砾混合制成的，其生产过程所排放的温室气体占全球总排放量的5%到8%。这是因为水泥，混凝土的关键成分，需要高温和大量的能量来生产。

与此同时，粉煤灰，即煤尘燃烧后残留的物质，在美国已经成为一个重要的废物管理问题。超过50%的飞灰最终进入了垃圾填埋场，很容易渗入附近的环境。

虽然一些研究人员已经在混凝土中使用了粉煤灰，但他们还无法消除传统上制造坚固材料所需要的强烈加热方法。

“我们的生产方法不需要加热或使用任何水泥，”徐说。

分子工程

这项工作也很重要，因为研究人员正在利用纳米材料在分子水平上设计混凝土。

“为了可持续发展建筑业，我们需要利用纳米材料的‘自下而上’能力，”史说。

研究小组使用了氧化石墨烯，一种最近发现的纳米材料，来控制粉煤灰与水的反应，并将活化的粉煤灰转变成一种坚固的水泥状材料。氧化石墨烯在粉煤灰和硅酸钠和氧化钙等化学活化剂的溶液中重新排列原子和分子。这个过程创造了一个钙-铝-硅酸盐-水合物分子链与强结合原子形成无机聚合物网络比(水合)水泥更持久。

帮助地下水，缓解洪水

该团队设计的粉煤灰混凝土具有透水性，这意味着水可以通过它来补充地下水和减轻洪水的可能性。

研究人员已经在WSU校园的试验田中展示了材料在各种负荷和温度条件下的强度和性能。他们仍在进行渗透测试，并使用埋在混凝土下的传感器收集数据。他们最终希望将这项专利技术商业化。

“经过进一步的测试，我们想用这种混凝土建造一些结构，作为概念的证明，”徐说。