一種廉價的成分可能會減少生產混凝土時對氣候的影響

繼水之後，混凝土是世界上消耗量最大的材料，是各地建築的支柱，而混凝土生產對環境的影響是巨大的。研究人員發現，在其生產中引入一種廉價的、容易獲得的成分，可能會使混凝土成為氣候解決方案，而不是氣候破壞者。作為一種建築材料，混凝土有很多優點：它非常堅固，易於製造，而且價格低廉。但它的缺點是它不是很環保。混凝土生產是碳污染的最大工業原因，佔全球二氧化碳排放量的8%。

混凝土是由水泥和骨料混合而成的，骨料是石頭和沙子等材料的顆粒狀混合物。在窯中燒制石灰石、粘土和其他材料，產生我們熟悉的灰色粉末，即普通波特蘭水泥（OPC）。在材料燒制時，以及在混合物受熱時發生的化學反應中，會排放出二氧化碳。根據國家預拌混凝土協會的數據，每生產一磅（0.45公斤）混凝土會釋放0.93磅（0.42公斤）的二氧化碳。

雖然燒制過程可以從使用化石燃料修改為使用可再生能源的電力，但二氧化碳排放的第二個因素，即化學反應帶來了更多挑戰。當礦物混合物被加熱到2552°F（1400°C）以上時，它從碳酸鈣和粘土轉變為熟料的混合物--主要是硅酸鈣和二氧化碳。然後，這些二氧化碳逃逸到空氣中。

隨著時間的推移，大氣中的二氧化碳與混凝土中的氧化鈣發生反應，在一個被稱為碳化的過程中將二氧化碳礦化為碳酸鈣。碳化作用與製造混凝土時發生的情況正好相反。

雖然碳化使混凝土能夠封存（捕獲和儲存）二氧化碳，但它也會削弱混凝土，特別是固化的混凝土，降低其內部鹼度，導致用作加固的鋼筋被腐蝕。固化是保持澆注混凝土內部水分水平的過程，這導致混凝土更堅固、更耐用、多孔性更低。

麻省理工學院的一個研究小組已經設計出一種方法來解決早期階段的二氧化碳問題，即在材料凝固之前的混凝土攪拌和澆築過程中，通過引入一種非常便宜的成分：碳酸氫鈉，又稱小蘇打。

研究人員發現，通過添加碳酸氫鈉替代品，與水泥生產有關的二氧化碳總量的15%可以在早期階段被礦化。研究人員使用的複合材料是碳酸鈣和水合硅鈣的混合物，是一種全新的材料。

該研究的通訊作者Admir Masic說："這一切都非常令人興奮，因為我們的研究通過在生產和澆注過程中納入二氧化碳礦化的額外好處，推進了多功能混凝土的概念。"

此外，"新"混凝土的凝固速度更快，而不會失去任何機械性能。研究人員說，這將使建築業能夠更快地完成工作。

早期階段的混凝土碳化並不新鮮，但麻省理工學院的發現強調了在預固化階段封存二氧化碳的能力。Masic說："我們的新發現可以進一步與最近在開發低碳足跡的混凝土外加劑方面的其他創新結合起來，為建築環境提供更加綠色，甚至是負碳的建築材料，將混凝土從一個問題變成解決方案的一部分。"

對這種混凝土的長期性能的研究正在進行。該研究發表在PNAS Nexus雜誌上。

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