普通水泥有几种(保护地球，6 种混凝土替代材料)

Posted 2023-05-28

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普通水泥有几种(保护地球，6 种混凝土替代材料)

“完美风暴”这种表达方式一般表示一个事件（通常是不幸的），由于各种负面或不可测因素汇聚在一起，事件本身会变得更加严重。这一表达被广泛用于描述气象现象，但也可以发散应用到其他领域，比如经济。这个比喻也可以拿来描述全球对混凝土的依赖与气候危机之间的关系。正如查塔姆研究所的报告所指出的那样，虽然水泥（制作混凝土的重要成分）凭借其贡献了 8%的全球二氧化碳排放总量而严重加剧了温室效应和气候危机，但是它的全球产量预计在未来三十年还会持续增加。据悉，这是由于东南亚和撒哈拉以南的非洲地区快速城市化的需求。同时，IPCC 在最新的报告中警告大家，我们只有 11 年的时间来控制排放和防止气候变化造成彻底不可逆的损害。也就是说，在排放量需要被大幅压缩的同时，水泥行业却在明显扩张—— 这就是一场完美风暴。

风之塔 / AGi Architects. © AGi architects

水泥的年产量超过 40 亿吨。正如《卫报》的这篇文章所示：“继水之后，混凝土成为地球上被最广泛使用的物质。如果水泥行业是一个国家的话，那么它将是世界上仅次于中国和美国的第三大二氧化碳排放国，总量高达 28 亿吨。”然而，为了能在 2030 年达到《巴黎协定》中所指导的目标，建筑业的碳排量需减少 16%。但据估计，到 2050 年全球水泥产量将增加至 50 多亿吨。

在整个水泥生产过程中，熟料化这一步骤产生的二氧化碳占总排放量的 50%。熟料，或硅酸盐熟料，是由磨碎的原料（主要成分为石灰石，也包括粘土、铁氧化物和铝）在 1450 摄氏度的超高温下燃烧而成。通常情况下，天然气或其他石油衍生物这类不可再生能源被用来给熔炉供热。据估计，每生产一吨熟料，就会排放 800 到 1000 公斤的二氧化碳，其中包括石灰石分解和化石燃料燃烧后所产生的二氧化碳。《卫报》还指出了其他的一些鲜为人知的环境影响：混凝土是一个口渴的巨人，它几乎消耗了全球十分之一的工业用水；而且它还加剧了城市热岛效应，吸收太阳热能，降低了城市空间的生活质量和生物多样性。

普雷索夫公墓 / STOA Architekti. © Jonas Verespej

然而，人类对这种材料的依赖性是巨大的。混凝土有害，但也给我们所熟悉的社会带来了数不胜数的好处。无论是结构，饰面，还是楼板，现今社会很少能找到不使用水泥的建筑，城市的大多数基础设施，大型结构如桥梁、道路、水坝等等也都依赖混凝土。但与我们这个时代的另一个大反派塑料不同的是，要想改变我们对混凝土和水泥的使用方式困难的多。比如，我们可以拒绝使用塑料袋或一次性产品，但我们不能因为水来自混凝土管道而放弃使用它。

因此，我们发现自己正处于一个复杂的两难境地：虽然我们对混凝土有强烈的依赖性，但在日常生活中我们越来越能切身感受到气候变化所带来的影响，正如欧洲今年夏天的热浪。尽管各种新兴材料已经逐步展示出减碳减排的潜力，但相信混凝土的统治地位将在未来不复存在也依旧是天真的想法。尽管如此，这些选择的存在也可以使混凝土制造更加的生态友好，并一定程度上减少其在施工建造中的使用。

Ashcrete 粉煤灰混凝土

粉煤灰混凝土使用粉煤灰（煤炭燃烧的副产品）作为混凝土生产的主要原料。当与硼酸盐、炉灰和氯化物混合时，它可以产生一个更坚固、更耐用且环保的硅酸盐水泥替代品。与传统混凝土相比，粉煤灰混凝土对酸、火、超高温和强腐蚀的抗性更强。作为煤炭燃烧的副产品，粉煤灰水泥也比普通水泥便宜很多。但由于同样的原因，工业大规模生产粉煤灰在经济方面可行性不大，因为在未来减少煤炭使用的目标限制了粉煤灰的供应。

599号音乐学院 / Studio Organon © Suryan // Dang

TEJ 之家 / Neogenesis + Studi0261. © Ishita Sitwala | The Fishy Project

Finite 沙漠沙

由同名公司开发，名为 Finite 有限之物的材料将沙漠沙的细小颗粒结合在一起，创造出一种与混凝土一样坚固的材料，并且可以非常简单地被熔化和重新使用，或安全地生物降解。如混凝土一般，Finite 沙漠沙可以被模塑成任何形状、大小和颜色，并且不需要像粘土一样经过燃烧处理，这意味着它的生产能耗更少。然而一个需要考虑的负面因素是，我们已经在全球使用了大量的沙子，可能会导致沙子资源的稀缺从而成为下一个可持续性的危机，这点也降低了这一材料的潜力。

由 Finite 制成的物体，这是伦敦帝国学院的学生利用沙漠沙子开发的一种材料 © Finite

HempCrete 汉麻混凝土

汉麻混凝土是一种麻纤维、石灰和水的混合物，用它制作的砖块比混凝土轻 8 倍。尽管可以被整合到传统的建筑施工系统中，但这种材料不能用于结构。与传统混凝土类似，汉麻混凝土可以现场成型或预制成构件，比如砌块或挂板。汉麻混凝土防潮防霉，且不吸引白蚁，这些特点使其成为内部结构材料的有力竞争者。材料颗粒中的气孔使其具备了优秀的隔音性能，因此汉麻混凝土也成为了有额外隔音需求的理想选择。但值得提醒的一点是，尽管使用汉麻的建筑材料本身具备潜力，但这种植物的种植和其成分的使用与提取在许多国家仍被禁止。

捷克首座麻制混凝土住宅 / Ateliér Lina Bellovičová © BoysPlayNice

福莱特之家 / Practice Architecture + Material Cultures. © Oskar Proctor

帕斯卡尔.马尔蒂纳.塔尤工作室 / BC architects. © Thomas Noceto

Micélio 菌丝

来自蘑菇的材料，其优势在于它可以在各种温度和湿度条件下生长。这方面的研究虽然仍停留在初期阶段，但有一些例子表明菌丝材料在非结构性应用方面有很好的表现。意大利公司 Mogu 开发了一系列基于菌丝体的产品，包括吸音板、地板和挂板。这种生物材料由于其高度多孔性，在声学方面展示了优秀的吸音性能，而且可以同时吸收有毒物质从而提升空气质量。

Hy-Fi 展馆 / The Living. © Andrew Nunes

“圆形花园”拱门 / Carlo Ratti Associati © Marco Beck Peccoz

Ferrock 铁岩混凝土

研究员 David Stone 误打误撞地发现了 Ferrock 这一材料：它由钢粉（通常来自工业生产的废弃物）和毛玻璃中的硅制成。当暴露在高浓度的二氧化碳中时，该材料发生硬化并捕获吸收二氧化碳。这种负碳排化合物材料比硅酸盐水泥的硬度高 5 倍。但是由于这种材料来自工业副产品，且产量可能有限，所以它所面临的挑战来自商业化和市场推广。

GrapheneCrete 石墨烯混凝土

石墨烯是一种由碳构成的纳米材料，也是已知的最薄晶体。它很轻，为电导体，且具有刚性和防水性。作为混凝土的添加剂，它可以增加材料整体抗性和耐久度。石墨烯混凝土让更薄的结构成为可能，同时也大大减少了建筑物自身的碳足迹。目前，获取石墨烯是一个难题，而且同许多同类替代品一样，石墨烯混凝土的用途和生产仍处于早期开发阶段。

石墨烯混凝土革新建筑行业

要重点强调的是，创造一种如混凝土般被广泛且频繁使用的产品并不是一件容易的任务。从这种意义上来说，对创新和研究的投资是重中之重。

编辑：戴乐；译者：郭梦訸

*本文作者 Eduardo Souza

翻译、标题及版式由 ArchDaily 整理

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