利用煤矸石创造可持续的混凝土

华盛顿州立大学的研究人员使用煤飞灰创造了一种可持续的传统混凝土替代品，煤粉是煤基发电的废物。

该进展通过利用煤炭生产废物和显着降低混凝土生产对环境的影响，立即解决了两个主要的环境问题。

苏州大学土木与环境工程系副教授，研究生徐刚，开发了一种坚固耐用的混凝土，使用粉煤灰作为粘合剂，不再使用环境密集型水泥。他们在8月份的期刊“ 燃料”中报道了他们的工作。

减少能源需求，温室气体排放

传统混凝土的生产是通过将水泥与沙子和砾石相结合而制成的，占全球温室气体排放量的5%到8%。这是因为水泥是混凝土中的关键成分，需要高温和大量的能源来生产。

粉煤灰是煤尘燃烧后残留的物质，同时也成为美国一个重要的废物管理问题。超过50%的飞灰最终进入垃圾填埋场，可以很容易地进入附近的环境。

虽然一些研究人员在混凝土中使用了飞灰，但他们无法消除传统上制造强力材料所需的强烈加热方法。

“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，因为研究人员正在使用纳米尺寸的材料在分子水平上设计混凝土。

“为了可持续地推进建筑业，我们需要利用纳米材料的'自下而上'的能力，”施说。

该团队使用氧化石墨烯(一种最近发现的纳米材料)来控制飞灰与水的反应，并将活化的飞灰转化为强烈的水泥状材料。氧化石墨烯在飞灰和化学活化剂如硅酸钠和氧化钙的溶液中重排原子和分子。该方法产生具有强键合原子的铝酸钙 - 硅酸盐 - 水合物分子链，形成比(水合)水泥更耐用的无机聚合物网络。

帮助地下水，减轻洪水

该团队设计的粉煤灰混凝土是透水的，这意味着水可以通过它来补充地下水并减少洪水的可能性。

研究人员已经在各种负荷和温度条件下证明了WSU校园测试地块中材料的强度和行为。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。他们最终希望将专利技术商业化。

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