2022-07-20 19:02:26 信息編號：K222930 瀏覽次數：1264
除了水，混凝土是地球上使用最廣泛的物質。從住房、工業到海防和基礎設施，毫不夸張地說混凝土和水泥是生活的基石。
不幸的是，建筑業對環境也有很大的影響。根據一份報告，僅水泥生產就產生了高達8%的全球碳排放，高于航空業(2.5%)，盡管低于農業部門(12%)。
創新思維需要使建筑材料更可持續，同時保持它們的價格合理和用途多樣。一些業內人士正在使用新技術使混凝土變得超級耐用，而另一些人則轉向生物學來制造可持續的生物水泥。
意大利米蘭理工大學結構分析與設計教授Liberato Ferrara表示，新型可持續混凝土是為其他可持續基礎設施(如風電場)提供基礎的關鍵。
他說:“如果我們考慮到我們現在對能源轉型的所有需求，我想說，沒有混凝土我們就無法做到這一點?！?br />
懲罰設置
他領導了一個名為ReSHEALience的項目，該項目旨在開發超高耐久性混凝土(UHDC)。這種混凝土能夠承受極端的條件，在海洋環境和地熱能發電廠等惡劣環境中使用時能夠自我修復。
對于混凝土結構來說，這些環境是最具挑戰性的。
量身定制的配方賦予了這些混凝土混合物強度和耐久性，包括晶體添加劑、氧化鋁納米纖維和纖維素納米晶體等成分。
混凝土在使用期間不可避免地會出現裂縫，但結晶混合物的一個特點是它們能促進自愈。通過與水和混凝土中的成分反應，它們形成了針狀的晶體，長大后填補裂縫?；旌显谄渲械募{米纖維增加了材料的機械強度，有助于增強其韌性，使其能夠承受極端條件。
在貽貝養殖中，UHDC已被測試為傳統木筏的耐用替代品，并在沿海地區制造部分浮動風力渦輪機平臺。它還在地熱發電廠的惡劣條件下進行了測試，在那里，它的性能比傳統的建造方法有所提高。
它在馬耳他一座舊水塔的修復中使用，展示了混凝土在遺產建筑維護方面的潛力。
可持續材料
費拉拉教授表示:“這些試點項目在各個方面都符合預期。我們成功地證明了UHDC本質上是一種可持續的材料。它允許使用更少的材料來建造相同的結構，所以最終環境足跡和經濟平衡更好?！?br />
這種材料既減少了所需材料的數量，又延長了使用壽命，從而大幅削減了資源的使用。費拉拉教授預測，這種材料在需要大量維護之前，可能可以使用長達50年。
它可以在許多不同的地方生產，使用當地的材料進行許多不同的應用。此外，碾碎的UHDC有望作為再生成分生產出與原混凝土具有相同機械性能和耐久性的新混凝土。
費拉拉教授補充說，實現可持續發展目標的日益緊迫要求以“整體”的新方式看待建筑。
他說這是關于為混凝土結構傳播一種新的思維方式，考慮到整個價值鏈和計劃結構的使用壽命。你必須考慮到結構設計、材料采購、材料的耐久性和使用周期。如果你不這樣想，你的信息就永遠是片面的，創新就無法突破。
生物水泥
在其他地方，研究人員正在尋找建筑領域截然不同的創新方式，利用生物有機體的自然過程。
對于鐵路公司來說，鐵路路基上的土壤長期沉降會造成嚴重的問題，增加維護成本和乘客延誤。
通常采用機械方法固定地面材料或化學穩定劑作為解決方案。然而，這些措施可能會造成破壞，成本高昂，對環境產生副作用，并產生碳排放。
因此，NOBILIS項目正在讓細菌來完成這項工作，將地面視為一個有生命的有機體，而不是一個由推土機移動的不名一文的物體。
他們的想法是，通過“生物膠結”過程創造出更強的土壤，可以減少對土方工程和混凝土等材料的需求。
細菌含量
在生物膠結過程中，細菌的生長和代謝活動是通過提供營養物質和所謂的膠結劑來刺激的。細菌產生的酶催化反應，最終形成碳酸鈣等物質，將土壤顆粒結合在一起。
該技術已被公認為在顆粒較大的土壤中具有潛力，如沙質土壤，包括形成海灘巖石，以防止海岸侵蝕，以及在土木或環境工程中的其他應用。
然而，更大的挑戰出現在細粒土壤，如粘土和泥炭，由于細菌、水和其他物質的移動更有限。NOBILIS并未氣餒，正在尋求在更廣泛的土壤上使用生物膠結的方法。
最近在英國東安格利亞的研究證明了生物膠結泥炭土壤的可能性。倫敦南岸大學(lbu)巖土研究人員和項目負責人Maria Mavroulidou教授表示，NOBILIS項目旨在通過實地試驗擴大這項工作的規模。
思考模式的轉移
馬夫魯里杜教授說，這種受生物學啟發的方法需要新的思維方式和對陌生技術的信心。
她告訴一位實習的土木工程師，你要用細菌來加固地面，會讓人吃驚。因為這是該行業的一種范式轉變。
同樣來自LSBU的環境工程研究員威爾遜·姆萬迪拉(Wilson Mwandira)說，NOBILIS正在研究在生物膠結發生時將二氧化碳鎖在土壤中的技術，同時也在研究在這一過程中使用更多本地細菌的可能性。
使用土壤中已經存在的細菌可以避免對環境中已經存在的生物產生負面影響。如果你把新的細菌帶入一個群落，就會破壞這個系統。
人們希望這種生物膠結技術將更廣泛地應用于一般的建筑工作。我們還試圖將這項技術推廣到建筑和土木工程建筑地基中的其他巖土材料，所有的建筑都需要某種形式的地面改善。
他認為，這項技術可能需要數年的時間才能以更常規的方式使用，但探索這種創新方法來解決建設中的長期挑戰是至關重要的。以二氧化碳形式排放的溫室氣體中，有很大一部分來自建筑業。因此，我們需要摒棄傳統工藝。