在混凝土制造中用矿渣代替水泥以减少其气候足迹

研究表明，添加矿渣可将混凝土制造过程中的温室气体排放量减少95%以上。研究人员现在发现混凝土可以发挥作用。

“在我们的测试中，我们取代了通常用于混凝土的40%的水泥，”位于挪威北部的SINTEFHelgeland的高级研究员PerAndersEidem说道。

通过使用细粉矿渣作为粘合剂添加剂，研究人员显着减少了混凝土的气候足迹。

与使用传统水泥相比，该方法可减少高达95%的温室气体排放。全球温室气体排放量的8%来自混凝土制造。

“水泥制造商承认，有必要对其产品的气候足迹采取一些措施，从而使混凝土更具可持续性，”Eidem说。

从工业填料到可持续添加剂

PerAndersEidem正在对混凝土进行研究，其中传统水泥粘合剂的主要部分被称为硅绿石(SiGS)的矿渣材料取代。该项目名为VALSiGS。SiGS是硅锰生产过程中产生的废渣，而硅锰是钢铁生产的关键成分。

“SiGS炉渣是一种副产品，传统上用作工业填料，锰制造商Eramet需要找到该材料的替代用途，”Eidem说道。

“将此类副产品添加到混凝土中只是水泥制造商为解决气候足迹问题而尝试的众多举措之一，”Eidem说。“另一个方法是使用来自燃煤发电站的烟道灰，但这种材料的获取现在变得更加受限，而且不太可能有更多的材料可用，”他解释道。

炼铁产生的炉渣是另一种用于水泥的副产品。

“我们现在正在研究的SiGS炉渣具有一些与我们在高炉炼铁过程中获得的炉渣类似的特性，”Eidem说。“当磨成细粉时，矿渣具有粘合特性，使其能够发生反应并取代一些水泥成分，”他解释道。

细细的粉末

为了对SiGS矿渣进行测试，SINTEF和Eramet与混凝土铺路专家AaltvedtBetong和预制板制造商BlockBergeBygg联手。

“我们将矿渣磨碎，以了解其作为水泥替代品的表现，”Eidem解释道。“Eramet将SiGS冷却，并将其研磨至与水泥相同的颗粒大小。然后，他们制作了一种干混凝土混合物(类似于用于浇注铺路石的混合物)和湿混合物(例如用于建筑施工的混合物)，“他说。

够强

“在这两种情况下，我们都获得了非常好的结果，”Eidem说，他指的是对混凝土混合物进行的强度测量。研究人员在28天后进行了测试，这是混凝土强度测试的标准期限。

混凝土的强度会随着老化而增加，远远超过28天的期限。目前，研究人员的结论是，“SiGS混凝土”足够坚固，可以用于与不含任何矿渣添加剂的纯水泥混凝土相同的用途。

“它的早期强度较低，但28天后强度会增加，因此它的强度与所谓的环保水泥一样——至少对于干混凝土混合物来说是这样，”Eidem说。

即使用SiGS替代了多达40%的水泥，结果也很好。然而，在项目的下一阶段，当对SiGS水泥进行更大规模的测试时，与最初的实验相比，混合物中可能会加入更少量的SiGS矿渣。

减排95%

SiGS水泥混合物比纯水泥对气候更加友好的程度取决于许多因素，包括其生产中使用的电力是如何产生的。然而，初步估计表明，纯水泥的碳足迹比SiGS混合物高20至25倍。换句话说，与传统水泥相比，使用SiGS可以减少95%的温室气体排放。

“SiGS提供了显着的优势，”Eidem说。

SiGS和其他供应商的结合剂现在将作为一些主要试点项目的一部分进行测试。SINTEFCommunity首席研究科学家ChristianJohnEngelsen表示：“这将作为整个项目的一部分进行，该项目旨在开发更多气候和生态友好型道路。”

恩格尔森说：“炉渣将接受进一步的测试，以确保供应链和路边建筑材料使用的可持续性。”

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