将炉渣换成污泥 研究人员生产出更坚韧的混凝土

在配方中使用更多的污泥和更少的炉渣，研究人员能够创造出一种甚至比今天的增强型水泥更坚固且高度耐酸腐蚀的材料。它可以解决全球下水道管道面临的严重问题。

当制造商生产混凝土用水泥时，他们可以在混合物中添加一种称为粒状高炉矿渣 （GGBS） 的材料。GGBS 是高炉生产的铁的副产品，由铁矿石、焦炭和石灰石组成，经过干燥和粉末化。除其他外，将 GGBS 添加到水泥混合物中可使其更坚固并增强其对某些物质的渗透性。

尽管如此，南澳大利亚大学 （UniSA） 的工程师认为他们可以做得更好，因此他们转向了污泥，污泥是在处理厂进行净化时从水中沉淀出来的材料。在这种情况下，他们专注于基于明矾的水处理污泥，这是在水处理过程中硫酸铝与固体和有机材料结合时形成的。

当他们在水泥混合物中用脱水污泥代替 20-40% 的炉渣时，他们发现所得材料的抗压强度比仅使用 GGBS 作为添加剂的水泥高 50% 以上。同样重要的是，该混合物对硫氧化细菌和酸具有很强的抵抗力。

这一点很重要，因为由水泥制成的传统混凝土下水道管道极易被酸降解和微生物作用。据研究人员称，这导致澳大利亚纳税人每年承担近 700 亿澳元的账单。

除了减少因下水道破裂和腐蚀而造成的废物外，在混凝土混合物中使用新水泥还可以减少其对环境的影响，因为它利用了水处理行业产生的废物，减少了温室气体排放。

“污泥通常在垃圾填埋场处理，这不仅减少了可用于其他用途的可用土地，而且还危害了环境，在运输废物时会产生二氧化碳排放，”该研究的合著者、南澳大学土木工程博士生 Weiwei Duan 说。

数据表明全球使用的下水道管道足以绕赤道多次，如果这种新材料在未来几年进入污水系统，可能会对污染产生巨大影响。

“这有可能延长污水管道的使用寿命，降低维护成本，并促进水处理副产品的再利用，从而为循环经济做出贡献，”该项目的首席导师兼首席研究员 AniSA 教授 Yan Zhuge 总结道。“建筑业是世界上最大的温室气体排放者之一，因此，如果我们能够减少对水泥的需求，我们将有助于降低碳排放。”

研究人员表示，需要做更多的研究来评估他们的新材料在实际下水道管道中的长期实际使用情况，并弄清楚水泥的可扩展性。如果跨越了这些障碍，新的混合物可以加入其他增强和更环保的水泥，例如使用旧建筑废料的圆形水泥;使用海水、电力和二氧化碳替代混合物中的沙子的水泥;以及生产水泥的二氧化碳排放量比传统方法少 98%。

据估计，以水泥为关键成分的混凝土制造过程每年约占全球二氧化碳排放量的 8%，因此任何有助于清理水泥的东西都可以对改善环境大有帮助。

这种新型水泥已在《建筑工程杂志》上发表。