长寿命低碳混凝土将 80% 的水泥替换成煤灰

Chamila Gunasekara 博士手持低碳混凝土样品迈克尔-昆，皇家墨尔本理工大学

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。"

埃拉林发电站在巨大的灰坝面前相形见绌 澳大利亚灰烬发展协会

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"。

皇家墨尔本理工大学团队还与北海道大学合作开发了一个试验性计算机建模系统，用于预测这些新型混凝土混合物在一段时间内的性能，该团队希望利用这一软件来分析和优化更多的新型混合物。