加酒精製造混凝土? 東大研發無水泥混凝土

   日期:2021-04-20     瀏覽:1760    評論:0    
核心提示:混凝土是營建產業中不可或缺的材料,雖然使用至今還沒有任何新型材料可以取代,但用於製造混凝土的水泥成分一直以來都具有相當高的二氧化碳排放,對於環境有非常不利的影響。沒想到,日本東大研發的新型混凝土將可解決這種問題!因為,日本東大生產技術研究所已經研究出一種無水泥的替代品,該替代品可以透過酒精和催化劑之間的反應,將沙粒粘合在一起。

/ 918建材庫

 

混凝土是營建產業中不可或缺的材料,雖然使用至今還沒有任何新型材料可以取代,但用於製造混凝土的水泥成分一直以來都具有相當高的二氧化碳排放,對於環境有非常不利的影響。沒想到,日本東大研發的新型混凝土將可解決這種問題!因為,日本東大生產技術研究所已經研究出一種無水泥的替代品,該替代品可以透過酒精和催化劑之間的反應,將沙粒粘合在一起。

圖說:日本東大生研所研發出的無水泥混凝土(照片來源 / 東大生研所)

根據上週日本東大生產技術研究所發布的新聞稿指出,這種無水泥生產混凝土的方法是透過酒精與催化劑的反應直接結合沙粒,將有助於減少碳排放,並實現沙漠地區,甚至在月球火星上建造建築物和結構的可能,而這項研究也將在日本《Seisan Kenkyu》期刊上發表。

 

由於混凝土是由骨料砂石、水、石灰和水泥所組成,它們的作用就像膠水一樣結合再一起,但對環境所造成的影響就在高溫加熱和石灰石除氣之間,每公斤水泥大約會產生1千克(2.2磅)的二氧化碳排放。

 

如此,在全球氣候變遷的情況下,已經有越來越多國家開始投入再生能源的研發,這相對也會使鋼鐵、化學製品及建材等領域開始面臨減碳的壓力。

 

發表這項研究的作者東大工業科學研究所副教授酒井裕也表示,混凝土的製造過程中,水泥經常扮演結合沙子和礫石的重要角色,目前也有人正在研究如何採用其他材料,如飛灰(Fly ash)和高爐礦渣來代替水泥,以減少二氧化碳的排放,但這些方法都不是長遠之計。

 

因此,他們透過酒精和催化劑的反應來排水,並從沙子中生產出四烷氧基矽烷(tetraalkoxysilane)。換句話說,這種黏合方式就是透過砂石與四烷氧矽烷之間的轉化反應(shift reaction)來使砂級顆粒彼此結合。

 

研發過程中,該團隊是在銅容器中添加矽砂(Silica Sand)、酒精、氫氧化鉀和2,2 -二甲氧基丙烷(2,2-dimethoxypropane)混合物並進行加熱;他們經過數十次的實驗,反覆更改了成分的體積、比例、燃燒溫度以及時間,最後終於實驗成功,製造出無水泥混凝土。

 

經過多方測試後,他們發現,這樣的結合方式雖然看似穩定,但其抗壓強度還沒有辦法與傳統混凝土一樣,因為到目前為止,這種混凝土僅用手捏程度來測試,如果要面對抗壓強度的嚴格試驗,仍須尋找使其更堅固的方法。不過,這種混凝土仍具有抵抗化學、溫度和濕度變化等優點,也能與多種骨材搭配使用,包括不同粒徑的沙子或是易膨脹的材料。

 

參考來源:

Simple Chemistry will Enhance the Sustainability of Concrete Production
Cement-free concrete recipe bonds sand using alcohol
 

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