混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料，也是全球温室气体排放的主要来源之一。但新的研究表明，通过使用不同的化学配方制造混凝土，有可能显著减少混凝土的碳足迹。
混凝土具有复杂的分子结构，由沙子、砾石、水和水泥的混合物组成。水泥是通过将富含钙的材料（通常为石灰石）与富含二氧化硅的材料（通常为粘土）在约 1,500 摄氏度的温度下加热制成的。这个过程通常以煤为燃料，产生坚硬的块状物，然后将其磨成粉末。水泥生产占混凝土总体温室气体排放的很大一部分。
每年生产超过 200 亿吨混凝土，占全球人为二氧化碳产量的 10%。麻省理工学院昨天发布的一份报告表明，降低水泥中钙与硅酸盐的比例将提高材料的强度，减少材料体积，并将与混凝土相关的排放量减少一半以上。
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麻省理工学院高级科学家兼该报告的作者罗兰·佩伦克表示，目前的混凝土使用量估计是钢铁的三倍。“在以持久的方式庇护人类方面没有其他解决方案——在室温下轻松地在 10 小时内将液体变成石头。这就是水泥的魔力，”他说。
更坚固、更玻璃化
传统水泥中钙与二氧化硅的比例范围为 1.2 至 2.2，公认的标准为 1.7。通过创建所有可能的化学配方数据库，麻省理工学院研究团队发现，每 1 份二氧化硅配 1.5 份钙是“神奇的比例”，佩伦克说。
他说，使用这种混合物，该材料可以达到“普通水泥两倍的抗断裂机械强度，并具有一些分子尺度的设计”。
由于混凝土生产是高度温室气体密集型的，因此水泥中钙含量的任何减少都将对排放产生积极影响。根据佩伦克的说法，减排量可能高达 60%。
使用这种配方还可以提高混凝土的机械强度，并使材料具有更玻璃化和更少结晶的结构，这将使其更具抗断裂性。石油和天然气行业对在井套管周围使用更坚固的混凝土以防止泄漏和井喷特别感兴趣。
研究人员现在将对新配方进行进一步测试，以证明他们在《自然·通讯》杂志上发表的研究结果，从分子尺度转化为工程尺度，应用于基础设施和建筑物等领域。
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