碳酸钙混凝土:回收的基础上

AZoBuild野口勇和Maruyama教授会谈,从东京大学,对自己的研究和开发的碳酸钙混凝土(CCC),一个新的材料,有可能导致建筑业可持续发展的革命。

你能告诉我们关于你的背景,以及它如何使你这个研究项目?

Takafumi野口勇

混凝土是地球上第二大消费物质后水。大量的资源(例如水泥、混凝土的主要材料,由石灰岩)用于生产混凝土,有担忧未来资源耗竭(资源耗竭的意义不仅包括材料损耗也很难收集所需的资源由于增加能源和成本)。

因此,我们一直在开发完全可回收的混凝土自1990年代。此外,水泥生产排放总股份的7%₂在全球范围内,我们一直在努力减少通过使用混凝土废弃物碳捕获技术的发展。

为了实现碳中和社会,到2050年,CCUS技术有限公司₂作为一个资源是必需的。我们认为,如果我们可以生产新混凝土有限公司₂大气中到处存在和混凝土,我们能够实现碳中和和资源回收的同时。

总部Maruyama

我参与了水泥化学了15年,了解水泥基材料的功能性开发机制。与此同时,我也做研究在地质领域,特别是与碳酸钙结核。

我们发现碳酸钙自然形成结核(大集聚)在海底和结合砂岩砂在一个相对快速的过程。我想知道这个过程可以应用到建筑材料。碳酸钙是由有限公司₂和曹,这些从空中和拆除混凝土。我认为这是一个很好的时间在日本尤其是改变建筑领域更可持续。

如何重要的是浪费和空气污染的问题在建筑行业吗?

许多资源被投入民用建筑的建设和建筑自二战结束以来,如果他们拆除后使用寿命将生成大量的浪费。目前,大部分都是躺在道路或回填在地上,并不再生混凝土。确保再生混凝土的应用浪费或构建最终处置网站在未来会成为一个大问题。

另一方面,由于有限公司₂排放相关的建筑和民用建筑是世界总量的一半(包括有限公司₂排放的能源用于加热和冷却建筑物),塔尔·(零能源建筑)/ ZEH(零能源)发展和传播正取得进展。

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如果所有的能源成为可再生,到2050年,只有有限公司₂排放由于煅烧的化石资源(石灰石)将依然存在,并有必要减少这些。的有限公司₂发出的水泥行业估计约占世界总排放量的7%,并在全球变暖中扮演一个角色自人类世的开始。

波特兰水泥发出大约770公斤二氧化碳₂/ t水泥生产过程中,其中480公斤/ t是由于煅烧石灰石。硅酸盐水泥生产的总量在全球20世纪初以来,大约是1100亿吨,和日本的生产总量约为40亿吨。

相比之下,累计数量的有限公司₂由的石灰石煅烧水泥生产估计超过20亿吨(在日本),这个数量仍在增加。

一般来说,普通混凝土是由水泥,石灰石资源(CaCO之一₃)。获得的曹石灰石、水泥行业必须发出有限公司₂通过分解石灰岩。

因此,有限公司₂发射是一个不可避免的过程对当前水泥混凝土行业。同时,混凝土废弃物可以被认为是一个城市我曹。特别是,如果我们有效地利用曹拆除混凝土浪费,我们将不再发出有限公司₂通过混凝土的生产。

碳酸钙混凝土是由混凝土和浪费空气中的二氧化碳。这些用于创建这个新建筑材料吗?

混凝土废料粉放入水,气泡被吹到这水生产碳酸氢钙的解决方案。

解决方案是混凝土废弃物容器中粒子之间的流动。然后,碳酸钙晶体沉淀通过控制温度、pH值和蒸发率。

碳酸钙粒子结合形成CCC。CCC在实际应用中,我们的第一种方法是开发CCC制成的砖块,然后我们将搬到建筑结构梁等列,和墙壁。

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有哪些新混凝土的性质?它与普通混凝土相比如何?

最基本属性的混凝土抗压强度、抗压强度越高,越倾向于许多其他好的表现(如弹性模量和持久性)。

CCC的抗压强度小于10 mpa目前,这是只有1/4到1/3的当前传统的混凝土的抗压强度,但我们可以利用它作为一个小住宅建筑材料通过考虑这样的特点。

我们正在调查为了CCC获得抗压强度后15到20 MPa的一年。

碳用于电力生产过程或多或少比回收吗?

根据测量结果的一个小规模的研究设施,目前需要更大的能量产生CCC。

我们认为,可以减少所需的能量增加设备和优化它的规模。换句话说,当前的情况更多有限公司₂比使用排放(回收)将在未来得到改善。

在最近的实验中,一些CCC的标本可以成功地用更少的公司₂。即使是现在,所释放的总能量和有限公司₂已经低于普通混凝土。

有任何进一步的挑战需要克服吗?

首先,我们必须提高强度的大小以及材料。

此外,传统水泥混凝土碱性,内部钢筋保持自由的腐蚀;CCC是中性的,然而,由于钢筋需要防止腐蚀,或其他材料除了必须作为钢筋。

测试混凝土的强度。图片来源:Zubair拉希德/ Shutterstock.com

此外,许多混凝土结构目前正在建造现场使用现浇预拌混凝土,但预计CCC结构在装配现场预制混凝土构件的形式。必须表明CCC结构构造的非传统的方式,使用非传统的混凝土,具有相同的结构安全性和功能。

有必要发展新的结构形式,建立新的结构安全性和耐久性设计方法,和修改各种规范和标准。

多么重要你认为碳酸钙的采用混凝土在未来会对环境?

CCC永久碳中和木材,和可以回收很多次你喜欢当地生产和利用,它大大有助于解决全球变暖问题和资源消耗。

同时,CCC是由资源(混凝土废弃物)已经收集了来自大自然,它不会导致大自然的破坏。因此,我们相信,CCC是可持续的建筑材料,可以生产,直到永远。

你个人认为是最令人兴奋的方面或潜在使用这种新材料?

Takafumi野口勇

在罗马帝国时代,很多建筑都是使用的具体时间。此外,很多现代混凝土结构构造自工业革命以来,在此期间硅酸盐水泥。CCC可以说是最适合新时代的混凝土。我们的“C⁴研究与开发项目”可以说是一个大项目开发CCC在现代文明社会,拯救地球。

总部Maruyama

如果我们可以改变建筑是绿色,可持续发展将是一个巨大的贡献。所有建筑物和建筑可以成为碳中性,这对人类将是一个巨大的成功。

读者在哪里可以找到更多的信息?

项目资金支持机构:https://www.nedo.go.jp/english/news/ZZCA_100007.html

国际会议的项目提出了:https://www.icef.go.jp/

纸上完全可回收的混凝土:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/suco.201100002

论文对二氧化碳吸收由具体的浪费:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652619328501?via%3Dihub

关于

Takafumi野口勇教授一直在研究生院工程自2014年以来,项目经理的“C⁴研究与开发项目”。他负责一些国家的主要位置主席和国际组织,如ISO / TC71 / SC8(混凝土和混凝土结构环境管理)自2018年以来,总统完成技术自2021年以来,日本社会和日本建筑研究所的副总统自2021年以来,等等。他的研究兴趣包括碳中和混凝土的发展,可持续回收的混凝土结构,保护历史的混凝土结构,混凝土结构的最佳康复等。

总部Maruyama工程研究生院的教授是东京大学的教授(cross-appointment)和名古屋大学研究生院环境研究,日本。他是一个混凝土材料科学家和工程师的主要研究兴趣关注推进功能发展的理解t机制的建筑材料。他目前正在几个名义上项目的首席研究员,即1)反应过程为碳酸钙混凝土,2)老化管理的能源植物,3)处理福岛核电站的污染混凝土。他是一个杂志的主编先进的混凝土技术,由日本混凝土研究所出版。