混凝土也许是人类使用最广泛的物质材料,现代城市中的人几乎就是在钢筋和水泥的丛林中长大的。
水泥是粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体,能在空气中硬化或者在水中硬化,并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥制取简单,价格低廉,强度高,结构密实,广泛运用于土木建筑工程中。在基础加固领域,水泥浆液也是灌注法的主要原料。
但水泥仍然具有一定的缺点。这种缺点主要体现在:1、水泥制取消耗大量珍贵的化石能源。2、水泥熟化过程排放大量二氧化碳。3、混凝土行业用水消耗巨大,占工业用水十分之一。4、混凝土材质会加剧城市热岛效应。
尽管对于一种建材来说,水泥足够优秀的性能足以掩盖它自身的缺陷,但追求更加绿色环保可持续的生活是全人类的共同追求。人们始终致力于寻找和研发可能的水泥替代品。当前有六种材料具有一定发展潜力:
粉煤灰
堆积成山的粉煤灰粉煤灰是指从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰,是燃煤电厂排出的主要固体废物。如果不进行处理,飞扬的粉煤灰就会成为大气污染的罪魁祸首。
近年来粉煤灰吹填加固地基的方法成功将粉煤灰变废为宝,成为新兴的优秀加固材料。粉煤灰透水性好、价格低廉、可以大幅度提升材料固结速度,进而缩短施工时间。
粉煤灰主要产自火电厂等大型能源企业,小型锅炉燃烧制造的粉煤灰难以收集。随着能源结构的调整,未来粉煤灰的产能会有波动。同时粉煤灰的运输过程容易产生扬尘污染。
Finite
奇妙的Finite材料Finite是以企业名称命名的一种新材料,主要是将细沙粘合在一起,坚固、可塑型、可二次利用、可生物降解、生产耗能低。
但这种材料的性质是否能够完全替代水泥仍然是未知数,并且消耗大量细沙,或许会导致下一场可持续性危机——要知道,城市化的进程已经消耗掉了大量的细沙。
纤维混凝土
轻便的纤维混凝土纤维混凝比水泥作为主料的混凝土轻八倍,具有出色的隔音隔热性能,并且不生霉菌,不会被白蚁蚀蛀。
但这种纤维混凝土只能部分替代水泥材料,并且最重要的是,这种纤维的制造材料,作为广为人知的毒品作物始终危害着人类社会。
费罗克
性能优异的费罗克费罗克是由钢粉和来自毛玻璃的二氧化硅制成的。它的强度是水泥的五倍,性能十分优异。
然而费罗克的问题在于它是一种工业副产品,本身难以大量制取。
石墨烯混凝土
轻薄的石墨烯混凝土石墨烯可用作混凝土的添加剂,增加其抵抗力和耐久性。添加石墨烯允许建造更薄的结构,可以降低水泥的用量。
它的问题同费罗克一样,量的制取和成本是个重要问题。
生物材料
会“呼吸“和“成长”的生物建材主要指微生物菌液和菌丝体材料。
微生物菌液是一种发展前景极好的地基加固注浆新材料。球式芽孢杆菌和反硝化细菌在新陈代谢的过程中会析出就有胶凝作用的碳酸钙晶体。微生物灌浆是岩土工程领域具有前瞻性的课题,有望在实践中进一步完善。
菌丝体由甲壳素,葡聚糖,蛋白质和脂质组成。通过分泌特定的酶,真菌可以将营养物质分解成多糖网络充当结构片,最终变成甲壳素 - 葡聚糖基质和丝状细胞内交联的顽强混合物。菌丝土可塑性强、成本低、隔热性好、坚固,未来有足够的发展前景。
综上所述。新的材料需要研究和发展的时间来解决当前技术下存在的缺陷,在很长的一段时间内新材料都无法完全替代水泥的应用,但仍然值得人们的期待。
来源:地基沉降处治工程师
💡 关键要点
混凝土也许是人类使用最广泛的物质材料,现代城市中的人几乎就是在钢筋和水泥的丛林中长大的。 水泥是粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌