找到提高水泥强度和减少温室气体排放的方法
最近審查:02.07.2025

通过分析材料的分子结构,专家可以得出一种新的配方,这将有助于改变材料的质量,并影响排放到大气中的温室气体的数量。
在建筑中,最常见的材料是混凝土,它也是全球变暖的主要因素之一,其产生的温室气体占排放到大气中的十分之一。
专家最近的研究使科学家们能够开发出一种新技术,可以显著减少温室气体排放(约一半)。
此外,专家们对混凝土的结构进行了复杂的分子分析,得出结论:混凝土可以更加耐用,抗损坏。混凝土由沙子、水和水泥制成,而生产水泥则需要使用两种材料的混合物——一种富含钙(通常是石灰石),另一种富含硅(通常是粘土)。当混合物加热到1500摄氏度时,会形成一种固体物质,称为熟料。大部分温室气体排放到大气中,正是在建筑材料的生产过程中(加热、脱碳)发生的。
在分析结构时,科学家得出结论:通过减少材料中的钙含量,不仅可以减少排放,还可以提高材料的强度。
水泥在地球上被广泛使用,研究表明,水泥的使用频率是钢铁的三倍。在普通水泥中,钙硅比例可在1:1到2:1之间波动,1.7:1被认为是常态。然而,此前从未对不同分子结构比例的材料进行过详细的比较。正如该研究的作者所指出的,他和他的团队创建了一个包含所有化学成分的数据库,并确定了目前使用的最佳比例为1.5:1。
专家解释说,如果改变比例,材料的分子结构就会开始改善(从紧密有序的晶体结构变为混乱的玻璃状结构)。此外,专家发现,当钙和硅的比例为1.5份时,混合物的强度会增加一倍,抗损伤能力也会增强。
专家们的所有结论都经过了大量实验的证实。
在水泥生产过程中,高达10%的温室气体排放被释放到大气中,而专家表示,通过减少水泥中钙的含量,可以显著减少排放到大气中的二氧化碳。科学家声称,在生产过程中减少钙的含量,碳排放量将减少60%。
专家们的这项工作标志着麻省理工学院和法国国家科学研究中心 (CNRS) 专家五年联合工作的结束,罗兰·佩伦 (Roland Peleng) 担任该科学项目的负责人。
专家表示,由于这种新型水泥强度高、能抵抗各种机械损伤,可能会引起天然气和石油公司的兴趣,因为水泥可以防止管道泄漏和突破。