长寿命低碳混凝土将80%的水泥替换成煤灰

皇家墨尔本理工大学的研究人员开发出一种新型"绿色混凝土"，这种混凝土所含的回收煤灰量是现有低碳混凝土的两倍，所需的水泥量减半，使用寿命甚至比普通波特兰水泥混凝土更长。

燃煤发电站周围存在大量的煤灰。事实上，这样说可能有些轻描淡写--在全球范围内，发电站每年产生约 12 亿吨煤灰，而在澳大利亚，煤灰占所有废弃物的近 20%。这是一个惊人的数字，而且可以肯定的是，在可再生能源转型的很长一段时间内，煤灰仍将大量存在。

因此，它是一种巨大的潜在材料资源，低碳混凝土制造商已将其用作水泥替代品，通常可替代高达 40% 的水泥。从环保意义上讲，这种做法一举两得，既利用了大量废料，又减少了水泥用量，而水泥本身的碳排放量约占全球碳排放量的 8%。

皇家墨尔本理工大学的一个团队一直在与澳大利亚煤灰开发协会和 AGL 洛阳发电厂合作，以更好地利用这一可疑资产，并试图提高煤灰含量，以取代 80% 以上的水泥。

为此，研究人员使用了低钙粉煤灰混合物、18% 的熟石灰和 3% 的纳米二氧化硅作为强化剂，然后浇筑了一些混凝土，并开始测试其机械性能。

在第 7 天和第 450 天之间，高体积粉煤灰 (HFVA-80) 混凝土的抗压强度从 22 兆帕增加到 71 兆帕。它的抗折强度为 2.7-8.7 兆帕，劈裂拉伸强度为 1.6-5.0 兆帕，弹性模量为 28.9-37.0 GPa。在酸和硫酸盐环境中暴露两年后，它的耐久性超过了普通硅酸盐水泥。

项目负责人、皇家墨尔本理工大学工程学院的 Chamila Gunasekara 博士在一份新闻稿中说："我们添加了纳米添加剂来改变混凝土的化学性质，这样就可以在不影响工程性能的情况下添加更多的粉煤灰。"

更妙的是，该团队表示，他们发现这项技术并不需要精细的"粉煤灰"，而且似乎对低等级的"塘灰"也同样有效，目前已经用后者制作并测试了结构混凝土梁，并通过了澳大利亚工程性能标准认证。

Gunasekara说："令人兴奋的是，初步结果显示低等级塘灰也具有类似的性能，这有可能为水泥替代品开辟一种全新的、利用率极低的资源。与粉煤灰相比，塘灰由于其不同的特性，在建筑中的利用率很低。"

"澳大利亚各地的大坝中堆积着数百兆吨的火山灰废料，全球范围内堆积的火山灰废料则更多。这些灰渣池有可能成为环境危害，而能够将这些灰渣重新大规模地用于建筑材料将是一个巨大的胜利"。