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美國又有颠覆性突破?不粉碎、不加熱,常溫下就可以生産水泥!

作者:老花朵講科普

導語

大陸有一句老話叫做“民以食為天”,但自古以來人們對飯菜的需求不僅僅是為了滿足生理上的需求,更多的是為了滿足精神上的需求。

在人類文明不斷發展的過程中,水泥就成為了建築材料的核心元素,它可以固定各個部分,并且起到一種特殊的聯系作用,建築才得以高聳立于世。

然而,随着現代化建築的快速發展,建築行業對水泥的需求量也是十分可觀的,而且很多有關建築的修繕工程也離不開水泥的使用。

雖然水泥在建築行業中起了很重要的作用,但是卻隐藏着一個不太好的現象,那就是在生産的過程中會産生大量的二氧化碳,對環境造成了很大的負面影響。

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但是不得不使用水泥,這是因為其他的類似于水泥的材質要麼性能不夠好,要麼不夠堅固。

但是在近年來,美國又有一家Sublime Systems公司,研發出一種電化學水泥生産方法,不僅實作了零碳排放,還可以使用普通的電解槽,那這又是怎麼一回事呢?

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難不成現在的科技已經走到了天而都不會出現二次碳排放的情況了?

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水泥的來源。

其實對于水泥的來源的探讨,還要從古代說起,因為古代的人民在不斷的發展過程中,根據自己的需求和經驗就開始在生活中嘗試着制作金石砌器。

關于古代人民是在什麼地方進行砌器的制作呢?

有着許多不同的說法,要麼是古代的叙利亞人,要麼是古代的約旦人。

還有一種說法是古代的印度人也試着這種生産方式,但由于印度的曆史遺址的儲存總體來說還是不錯的,而且印度本身的環境也十分特殊,這也是為什麼印度這種方式被保留下來的原因。

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因為大部分儲存下來的遺址都是都是印度教的教堂,它在印度的作用就相對于大陸的古建築一樣,有着極高的曆史價值,這也是它儲存下來的原因。

叙利亞和約旦分别位于波斯灣的西部和東部,這兩個國家的人口雖然不多,但也有着非常悠久的曆史,而且在人類發展史中也占據着重要的地位。

在兩國的古文明遺址中,有着豐富的古代建築遺迹,這些遺迹說明這兩個國家的人民在古代不僅僅在科技生産上有很高的造詣,同時在其他文化領域也是非常的發達。

而叙利亞和約旦這兩個國家之是以會被認為是古代水泥的起源地,是因為這兩個國家在古代就有着非常豐富的混凝土遺址,而從這些遺址中可以看出古代人民生産這種混凝土的手法和當時的生活水準。

從公元前6500年起,在叙利亞的遺址中就發現了燒制出來的簡易水泥,而最早的混凝土原型也出現在那個時候,由于古代人類對建築材料知識的匮乏,是以古人隻能将木頭和石頭進行拼接,進而建造起簡易的建築物。

但是随着人類社會的不斷進步,在公元前3500年左右,古代的叙利亞居民開始生産這種簡易的水泥,并且将其用于建築方面,通過燒制出來的卵石磚,然後将磚拼接起來,就形成了古代最早的水泥建築物。

但是這種古代的簡易水泥雖然在建築方面有很好的效果,但是在制作的過程中卻非常的麻煩,是以這種水泥的應用也就逐漸的淡出了曆史的舞台。

但是在此之後,古代羅馬人就又将這種混凝土發揚光大,憑借着當時羅馬人強大的科技實力,将古代人所生産的這種簡易水泥進行改良,并且将其應用到了古代戰争和建築方面。

混凝土的發展曆程。

在古代波斯戰争的時候,羅馬軍團就發揮了其高超的技術,使用這種混凝土将對面的波斯軍團的進攻給擊退。

在這一戰後,羅馬人對這種混凝土的應用也躍上到了新的高度,他們時常會将這種混凝土進行塗裝,在塗裝的同時還會在上面用刻劃的方式記錄下當時的戰争經曆,這也是水泥上刻畫東西的始祖。

古代人類對于這種混凝土的神奇性質也造成了他們對混凝土建築的熱愛,很多古代的建築中就有着混凝土建築的身影。

但是直到18世紀的時候,英國人們才将當時這種混凝土進行了改良,并且用波特蘭石生産出了一種新型的水泥,這種水泥就是人們現在所說的波特蘭水泥。

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在1843年,英國人Joseph Aspdin在生産石灰石的過程中,将這種石灰石先燒制,然後再研磨,就形成了一種新型的水泥,這種水泥不僅有着硬度大,而且還可以防水。

這種波特蘭水泥是在1853年的時候被命名的,這是因為當時由于英國的波特蘭石蘊藏量非常的豐富,是以當時的人們就将混凝土中的這種改良後的水泥命名為波特蘭水泥。

與上一種古代的混凝土相比,波特蘭水泥的硬度和防水性能大大的提高,是以它的制作方法一經推廣,就得到了大量人們的追捧,并且在這一種水泥的推廣過程中也見證了建築這一課題的不斷發展進步。

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電化學水泥的研究。

但是随着人類社會的進步,雖然波特蘭水泥在硬度和防水性能上都得到了極大的提升,但是這種現行生産的水泥在生産的過程中同樣也會産生大量的二氧化碳,對環境造成了巨大的污染。

為了盡量減少二氧化碳的産生,是以科研工作者們就開始研究在生産水泥的過程中不産生二氧化碳的方法,而其中一種比較主流的技術就是碳捕捉技術,這種技術是将生産過程中所排出的二氧化碳進行收集,然後通過其他方法使其不危害環境,但是這種方法并不是減少碳排放的好方法,隻是将二氧化碳固定在了一個範圍内。

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而其中還有一種減少碳排放的方法就是利用更多種的原材料來代替原有的溫室氣體的原材料,但是利用這種方法産出的水泥也會降低它原有的性能,而且在價格上也不如波特蘭水泥的價格低。

是以這種減排的方法在一定程度上限制了它在水泥生産行業的應用。

後來在2011年,美國一家叫做Sublime Systems公司制定了一種新型的電化學水泥制作方法,這種新型的方法在原有的生産方法上進行了改進。

用電解槽取代了燒煉石灰石的方法,同時在電解槽中添加了石墨和氟化鈣等新型的原材料,然後在通電的情況下,就會在電解槽中進行化學反應。

在電解槽中通電以後,如果是普通的電解槽,是無法起到這種化學反應的,但是Sublime Systems公司所研發的這種電解槽卻可以在常溫下通電進行化學反應。

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在常溫下通電不僅可以減少這種化學反應過程中的能耗,同時還可以大大的降低這種生産水泥的生産成本。

雖然這種新型的電化學水泥的生産成本并不高,但是這種水泥産出來的效果卻和波特蘭水泥一樣好,而且這種水泥的成本還更低一些。

但是這種新型的電化學水泥從研究到現在已經過去了八年多的時間,它為什麼現在才開始大量的推廣呢?

這是因為在新型的水泥在進行大規模的生産以後,雖然水泥生産量大大的增加,但是新型的電化學水泥的原材料的應用就變得非常重要了。

在應用新型原材料的時候,因為新型原材料相對于現在的原材料種類更加靈活多樣,而現在在财富積累上相對于新型的原材料種類用的還是比較單一。

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是以現在的原材料種類雖然和新型的原材料種類有的部分相同,但在應用上就有很大的不同,這就導緻了新型的水泥在推廣使用中會受到很大的影響。

結語

作為新型水泥的研制者和研究者,Sublime Systems公司在2019年就已經在美國新墨西哥州建造了一座試點建設的生産線,并且在第一次進行生産的過程中就獲得了美國環保署的認證。

這也預示着新型電化學水泥開始走向市場,但是在大陸的應用上還有待考察,新型電化學水泥的推廣使用不僅可以降低碳排放量,還可以使水泥的應用更加靈活多樣,為建築行業帶來更多的創新。

盡管這種新型水泥的生産過程十分環保,但是這種新型水泥的出現可能會給建築行業帶來極大的沖擊,是以新型水泥的全球推廣還有待在行業内進行讨論。

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