研究人員使用煤矸石制造可持續(xù)的混凝土

華盛頓州立大學(xué)的研究人員使用煤飛灰創(chuàng)造了一種可持續(xù)的傳統(tǒng)混凝土替代品，煤粉是煤基發(fā)電的廢物。

該進(jìn)展通過利用煤炭生產(chǎn)廢物和顯著降低混凝土生產(chǎn)對環(huán)境的影響，立即解決了兩個(gè)主要的環(huán)境問題。

蘇州大學(xué)土木與環(huán)境工程系副教授，研究生徐剛，開發(fā)了一種堅(jiān)固耐用的混凝土，使用粉煤灰作為粘合劑，不再使用環(huán)保水泥。他們在8月份的期刊“ 燃料”中報(bào)道了他們的工作。

減少能源需求，溫室氣體排放

傳統(tǒng)混凝土的生產(chǎn)是通過將水泥與沙子和礫石相結(jié)合而制成的，占全球溫室氣體排放量的 5%到8%。這是因?yàn)樗嗍腔炷林械年P(guān)鍵成分，需要高溫和大量的能源來生產(chǎn)。

粉煤灰是煤塵燃燒后殘留的物質(zhì)，同時(shí)也成為美國一個(gè)重要的廢物管理問題。超過50%的飛灰最終進(jìn)入垃圾填埋場，可以很容易地進(jìn)入附近的環(huán)境。

雖然一些研究人員在混凝土中使用了飛灰，但他們無法消除傳統(tǒng)上制造強(qiáng)力材料所需的強(qiáng)烈加熱方法。

“我們的生產(chǎn)方法不需要加熱或使用任何水泥，”徐說。

這項(xiàng)工作也很重要，因?yàn)檠芯咳藛T正在使用納米尺寸的材料在分子水平上設(shè)計(jì)混凝土。

“為了可持續(xù)地推進(jìn)建筑業(yè)，我們需要利用納米材料的'自下而上'的能力，”施說。

該團(tuán)隊(duì)使用氧化石墨烯(一種最近發(fā)現(xiàn)的納米材料)來控制飛灰與水的反應(yīng)，并將活化的飛灰轉(zhuǎn)化為強(qiáng)烈的水泥狀材料。氧化石墨烯在飛灰和化學(xué)活化劑如硅酸鈉和氧化鈣的溶液中重排原子和分子。該方法產(chǎn)生具有強(qiáng)鍵合原子的鋁酸鈣 - 硅酸鹽 - 水合物分子鏈，形成比(水合)水泥更耐用的無機(jī)聚合物網(wǎng)絡(luò)。

幫助地下水，減輕洪水

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的粉煤灰混凝土是透水的，這意味著水可以通過它來補(bǔ)充地下水并減少洪水的可能性。

研究人員已經(jīng)在各種負(fù)荷和溫度條件下證明了WSU校園測試地塊中材料的強(qiáng)度和行為。他們?nèi)栽谶M(jìn)行滲透測試，并使用埋在混凝土下的傳感器收集數(shù)據(jù)。他們最終希望將專利技術(shù)商業(yè)化。

“經(jīng)過進(jìn)一步的測試，我們希望用這種混凝土建造一些結(jié)構(gòu)，作為概念的證明，”徐說。