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，立即解決了兩個主要的環(huán)境問題。

蘇州大學土木與環(huán)境工程系副教授，研究生徐剛，開發(fā)了一種堅固耐用的混凝土，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%。這是因為水泥是混凝土中的關鍵成分，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)，同時也成為美國一個重要的廢物管理問題。超過50%的飛灰最終進入垃圾填埋場，可以很容易地進入附近的環(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)上制造強力材料所需的強烈加熱方法。

“我們的生產(chǎn)方法不需要加熱或使用任何水泥，”徐說。

這項工作也很重要，因為研究人員正在使用納米尺寸的材料在分子水平上設計混凝土。

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

該團隊使用氧化石墨烯(一種最近發(fā)現(xiàn)的納米材料)來控制飛灰與水的反應，并將活化的飛灰轉(zhuǎn)化為強烈的水泥狀材料。氧化石墨烯在飛灰和化學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)水泥更耐用的無機聚合物網(wǎng)絡。

幫助地下水，減輕洪水

該團隊設計的粉煤灰混凝土是透水的，這意味著水可以通過它來補充地下水并減少洪水的可能性。

研究人員已經(jīng)在各種負荷和溫度條件下證明了WSU校園測試地塊中材料的強度和行為。他們?nèi)栽谶M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商業(yè)化。

“經(jīng)過進一步的測試，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。