东京大学下属的工业科学研究所的研究人员开发了一种无水泥生产混凝土的新方法。它们通过在酒精与催化剂的简单反应下直接结合了沙粒。这可能有助于减少碳排放,并有助于在沙漠地区(甚至在月球或火星上)建造建筑物和结构。

研究人员开发简单的化学方法 将提高混凝土生产的可持续性

东京大学工业科学研究所的研究人员研究了一种通过直接粘结沙粒来生产混凝土的新方法,这可能有助于减少温室气体排放,甚至可以建造月球基地。


混凝土由两部分组成:骨料(通常由沙子和砾石制成)和水泥(占全球二氧化碳总排放量的8%)。尽管世界上有大量的沙子,但是用于混凝土生产的沙子的可用性相当有限,因为沙子颗粒必须具有特定的尺寸分布才能为混凝土提供流动性。


在混凝土中,水泥用于粘结沙子和砾石。一些研究人员正在研究如何用其他材料(例如粉煤灰和高炉矿渣)代替更多的水泥,以减少CO2的排放,但是这种方法是不可持续的,因为由于减少了热力系统的使用和增加了电炉钢的使用,这些材料正在减少。第一作者Yuya Sakai解释说。因此,需要一种新的方法来用取之不尽的材料生产混凝土,从而减少环境负荷。研究人员可以通过与酒精和催化剂的反应,通过除去反应副产物水而从沙子中生产四烷氧基硅烷。我们的想法是离开水,将反应物从沙子到四烷氧基硅烷的来回转移,从而将沙子粘结粒子彼此之间。


研究人员将装有铜箔的杯子放在装有沙子和物料的反应容器中,并系统地改变反应条件,例如沙子、酒精、催化剂和脱水剂的量;加热温度;和反应时间。找到合适比例的沙子和化学药品对于获得具有足够强度的产品至关重要。

研究人员开发简单的化学方法 将提高混凝土生产的可持续性

第二作者艾哈迈德·法拉哈尼(Ahmad Farahani)说,我们用硅砂、玻璃珠、沙漠砂和模拟月球砂获得了足够坚固的产品。这些发现可以促进地球上任何地方朝着更绿色,更经济的建筑业发展。我们的技术不需要在常规建筑中使用特定的沙粒。这也将有助于解决气候变化和空间发展问题。


另外,该产品很可能比常规混凝土具有更好的耐久性,因为该产品中不包括水泥浆,该水泥浆相对较弱,不易受到化学侵蚀,并且由于温度和湿度而具有较大的体积变化。


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