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科學(xué)家研制新型混凝土

科普小知識(shí)配方催化劑科學(xué)家混凝土粘合團(tuán)隊(duì)水逆反應(yīng)沙粒

【科學(xué)家研制新型混凝土】

科學(xué)家研制新型混凝土



東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所的科學(xué)家們， 已經(jīng)提出了一種能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)方法， 讓混凝土生產(chǎn)更具可持續(xù)性的新途徑 。 作為世界上最常用的建筑材料， 混凝土的一大缺點(diǎn)， 就是制造過(guò)程中使用的水泥具有相當(dāng)大的碳足跡 。 好消息是， 通過(guò)利用酒精和催化劑之間的反應(yīng)將沙粒直接粘合到一起， 新型無(wú)水泥混凝土樣品可實(shí)現(xiàn)巨大的環(huán)保效益 。
通常情況下， 混凝土骨料（主要由沙子、礫石、水泥組成）之間的關(guān)系， 類(lèi)似于通過(guò)膠水來(lái)固定 。 然而常見(jiàn)的波特蘭型水泥， 對(duì)環(huán)境有著相當(dāng)不利的影響 。
傳統(tǒng)水泥需要通過(guò)高溫加熱， 每公斤產(chǎn)生約 2.2 磅的二氧化碳 。 考慮到每年的產(chǎn)量， 水泥約占全球二氧化碳排放量的 8% 。
慶幸的是， 近年來(lái)已有越來(lái)越多的研究團(tuán)隊(duì)涉入該領(lǐng)域， 希望找到更加節(jié)能、環(huán)保、且低成本的混凝土（水泥）替代配方， 比如使用煤粉灰和鋼渣之類(lèi)的廢料 。
不過(guò)東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所的科學(xué)家們， 已經(jīng)提出了一種更加新奇的配方， 特點(diǎn)是利用酒精與催化劑的反應(yīng)， 將沙粒直接粘合到一起 。
研究一作 Yuya Sakai 指出， 新配方的關(guān)鍵， 在于除去反應(yīng)副產(chǎn)物（水）， 并通過(guò)持續(xù)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生四烷氧基硅烷， 最終實(shí)現(xiàn)沙粒的彼此結(jié)合 。
為了找到最佳方案， 研究團(tuán)隊(duì)在銅容器中調(diào)配了數(shù)十種不同的配方（比如硅砂、乙醇、氫氧化鉀和 2,2-二甲氧基丙烷的混合物）， 然后不斷調(diào)節(jié)各成分的體積比例和燃燒持續(xù)（24 / 36 / 48 / 72 小時(shí)）的溫度 。
隨著反應(yīng)的進(jìn)行， 可見(jiàn)到沙子能夠?qū)崿F(xiàn)不同程度的粘結(jié) 。 在多次測(cè)試后， 研究團(tuán)隊(duì)終于得出了穩(wěn)定且相對(duì)堅(jiān)固的新型混凝土材料 。 遺憾的是， 目前它的抗壓強(qiáng)度仍達(dá)不到預(yù)期中的傳統(tǒng)混凝土的水平 。
后續(xù)研究團(tuán)隊(duì)考慮開(kāi)展更加嚴(yán)格的測(cè)試（而不單純用手來(lái)捏）， 并尋找使之更堅(jiān)固的方法 。
此外新型混凝土還有其它優(yōu)點(diǎn)， 比如較普通材料更加耐用， 能夠經(jīng)受化學(xué)和溫濕度等常見(jiàn)負(fù)面因素的洗禮 。
當(dāng)然也可嘗試將多種集料放在一起使用， 包括不同粒徑的沙子、以及其它可能膨脹的材料 。
感興趣的朋友， 可留意后續(xù)在《Seisan Kenkyu》期刊上發(fā)表的完整研究報(bào)告 。

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