日本研發(fā)出以海水和二氧化碳為原料的新型混凝土

日本早稻田大學(xué)日前發(fā)布公報(bào)說，該校研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種以海水和二氧化碳為原料的新型混凝土。這種新材料不僅達(dá)到作為建材所需的較短凝固時(shí)間和良好抗壓強(qiáng)度，其生產(chǎn)過程還能固化封存二氧化碳，助力實(shí)現(xiàn)碳中和。

公報(bào)說，以固態(tài)碳酸鹽形式封存二氧化碳作為可實(shí)現(xiàn)的碳封存技術(shù)而備受關(guān)注。封存二氧化碳適用的堿性氧化物包括氧化鈣、氧化鎂等，而鈣和鎂均以離子形式大量存在于海水中。該團(tuán)隊(duì)一直致力于研發(fā)碳酸鎂的相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品，他們從海水中提取氯化鎂水合物，并以熱分解氯化鎂水合物得到的氧化鎂為原料生產(chǎn)碳酸鎂。這一系列工藝用綠色電力驅(qū)動(dòng)，生產(chǎn)出來的每立方米碳酸鎂能夠封存20至110千克二氧化碳。

公報(bào)說，目前制備混凝土一般使用普通硅酸鹽水泥，生產(chǎn)這種水泥需要用到主要成分包含氧化鈣的水泥熟料，而氧化鈣由石灰石（主要成分為碳酸鈣）熱分解生成，其產(chǎn)物包括二氧化碳。因此，即使熱分解的能量來源不是化石燃料，仍會(huì)造成碳排放。

團(tuán)隊(duì)想到利用海水和二氧化碳制取的碳酸鎂為水泥原料制備混凝土，以減少碳排放。但如果僅在普通硅酸鹽水泥中混入碳酸鎂，那么制得的混凝土施工性能會(huì)下降，抗壓強(qiáng)度也不夠，易出現(xiàn)龜裂等現(xiàn)象。

他們從傳統(tǒng)的非水硬性氯氧鎂水泥生產(chǎn)技術(shù)獲得啟發(fā)，通過調(diào)整氧化鎂的生成條件和碳酸鹽化的條件控制混入的碳酸鎂晶體，再添加氯氧鎂水泥制成的獨(dú)特配比的粗骨料和細(xì)骨料，開發(fā)出兼具施工性能和抗壓強(qiáng)度的新型混凝土，其凝固時(shí)間為1至2個(gè)小時(shí)，抗壓強(qiáng)度超過25兆帕。

公報(bào)說，新型混凝土可用于制造消波塊、聯(lián)鎖塊等混凝土產(chǎn)品。不過，這種材料不像普通混凝土那樣呈強(qiáng)堿性，因此不適合用于普通的碳鋼鋼筋混凝土澆筑。下一步，研究人員將用這種新型混凝土對不銹鋼鋼筋進(jìn)行腐蝕測試等。