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地聚合物是如何在泡沫混凝土中使用的?为什么它们在寒冷地区有用?

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图片来源:bubutu / Shutterstock.com

就体积而言,地球上生产最多的产品是波特兰水泥基混凝土。它的可靠性、成本效益、多功能性和广泛可用性已成为几乎所有建筑项目的基本组成部分。

然而,随着可持续性成为下一代建筑材料的重要标准,波特兰水泥由于其不可持续的生产实践正面临着更新的压力。

地聚合物泡沫混凝土之所以越来越受欢迎,主要是因为它是一种优秀的隔热材料,可以让寒冷地区的建筑保持热量,从而变得更节能。

重要的是,地聚合物泡沫混凝土的生产不涉及与波特兰水泥基混凝土相同的不可持续的过程。因此,它被认为是混凝土行业不可持续性的潜在全球解决方案。

混凝土生产的可持续性

混凝土生产被认为是一个不可持续的过程,因为随着全球城市化进程的继续,混凝土的产量需要达到极高的水平,以满足不断增长的需求。

这些高产量,每年超过40亿吨,正导致大量能源的消耗,造成大量温室气体的排放,并大大助长了灰尘污染。

2019年,全球4-8%的二氧化碳排放来自混凝土的生产过程。如果混凝土工业是一个国家,它将是全球第三大二氧化碳排放国。

建筑材料方面的法规和标准越来越注重采取行动减少混凝土行业对环境的影响。随着工业越来越意识到全球变暖的现实及其对地球的有害影响,各个部门都开始着手解决排放问题。

鉴于混凝土对温室气体排放的重大贡献,以及每年生产的大量产品,科学家们长期以来一直在探索如何使生产更环保。解决方案似乎是地聚合物泡沫混凝土。

在混凝土中使用地聚合物

地聚合物从20世纪70年代开始被探索,成为一个术语,用来描述一组完全无机的材料,形成共价键,长程,非晶网络。虽然它们最初被用于耐火性能,但它们已经被开发用于广泛的建筑应用。

重要的是,制造地聚合物的生产过程对能源的依赖更少,产生的二氧化碳排放量也更少。这意味着这种方法比那些以波特兰水泥为基础的混凝土生产方法更具可持续性。

此外,粉煤灰是合成地聚合物的主要原料之一,是煤炭工业的废料,这意味着该工艺有助于减少化石燃料工业对环境的影响。

近年来,科学家们已经开发出了将地聚合物技术与泡沫混凝土结合起来的方法,并创造出了一种产品,它不仅具有泡沫混凝土的有益特性,而且还减少了碳足迹。

泡沫混凝土是一种轻质材料,由具有空隙空间的胶凝粘结剂,有时是细骨料构成。所用的粘合剂通常是基于opc的,并与其他组件混合以赋予其不同的特性。为了替代水泥成分,通常还会加入粉煤灰和GBFS。泡沫混凝土生产的成本有时也可以通过添加花岗岩、石灰石和硅粉来降低。

泡沫混凝土生产的一个重要步骤是控制空隙的大小、分布和性质。这些空隙要么由内生气体产生,要么由引入大量气泡产生。这些不同的过程将导致不同尺寸和分布的气泡被分散在混合物中,从而影响地聚合物泡沫混凝土的性能。这些基本性能之一是混凝土的热特性。

地聚合物泡沫混凝土的热性能

泡沫混凝土之所以越来越受欢迎,主要是由于其良好的保温性能。含地聚合物的泡沫混凝土被证明导热性很差,这意味着它们保留了传递给它们的热能。这对世界上较冷的地区来说很重要,因为它可以使建筑物保持热量,从而减少对供暖系统的依赖,使建筑物更加节能。

这是应对气候危机的另一个关键因素。现在,在开发使用更少的能源和排放更少的建筑方面有一个显著的趋势。通过建筑墙壁的热量损失是过度使用能源的一个主要原因。使用地聚合物泡沫混凝土这样的混凝土可以减少热量损失,从而有效地解决了这一问题。

利用泡沫混凝土中的地聚合物减少排放

总的来说,在泡沫混凝土中使用地聚合物使混凝土生产更具可持续性,通过降低与混凝土行业相关的排放,减少其对环境的影响。

此外,这种混凝土的使用使建筑更加节能,这有助于寒冷地区的国家显著减少其能源使用,从而减少其温室气体排放。

参考资料及进一步阅读

Amran, Y., Farzadnia, N.和Abang Ali, A.(2015)。泡沫混凝土的性能及应用复习一下。建筑及建材, 101年,pp.990 - 1005。https://www.researchgate.net/publication/283653165_Properties_and_applications_of_foamed_concrete_a_review

气候变化:你可能不知道的大量二氧化碳排放者。可以在:https://www.bbc.com/news/science-environment-46455844

混凝土是地球上最具破坏性的材料。可以在:https://www.theguardian.com/cities/2019/feb/25/concrete-the-most-destructive-material-on-earth

Namsone, E., Šahmenko, G.和Korjakins, A.(2017)。高性能泡沫混凝土耐久性研究。Procedia工程, 172年,pp.760 - 767。https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705817306264

张志强,Provis, J., Reid, A.和Wang, H.(2014)。地聚合物泡沫混凝土:一种新兴的可持续建筑材料。建筑及建材56岁的pp.113 - 127。https://www.researchgate.net/publication/260314289_Geopolymer_foam_concrete_An_emerging_material_for_sustainable_construction

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莎拉·摩尔

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莎拉·摩尔

在学习了心理学和神经科学之后,萨拉很快发现了自己对研究和写研究论文的兴趣;转向通过写作将想法与人联系起来的热情。

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  • 芝加哥

    摩尔,萨拉。“地聚合物是如何在泡沫混凝土中使用的?为什么它们在寒冷地区有用?”AZoBuild。//www.link-makers.com/article.aspx?ArticleID=8413。(访问2021年5月9日)。

  • 哈佛大学

    摩尔,萨拉。2020。地聚合物是如何在泡沫混凝土中使用的?为什么它们在寒冷地区有用?。AZoBuild,查看2021年5月9日,//www.link-makers.com/article.aspx?ArticleID=8413。

评论

  1. 杰克Falbo 杰克Falbo 美国 说:

    这是莎拉写的一篇好文章。除了粉煤灰之外,地聚合物/铝硅酸盐混凝土中的其他一些原材料是什么。有使用生(或加工)铝土矿作为生氧化铝来源吗?

这里所表达的观点是作者的观点,并不一定反映AZoBuild.com的观点和观点。

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