水泥生產(chǎn)是導(dǎo)致全球二氧化碳(CO2)排放的主要原因之一,約占全球CO2排放量的8%。混凝土主要作為全球使用最廣泛的建筑材料,會產(chǎn)生大量碳足跡。
5月25日,世界上第一個(gè)石墨烯增強(qiáng)混凝土板在英國澆筑完成。此次使用的混凝土由英國曼徹斯特大學(xué)和Nationwide Engineering的科學(xué)人員聯(lián)合研發(fā)制造,名為混凝土烯(Concretene)。與標(biāo)準(zhǔn)混凝土相比,這種新材料的強(qiáng)度提高了約30%,并幫助減少建筑過程中的CO2排放,從而進(jìn)一步提高建筑的綠色標(biāo)準(zhǔn)。
混凝土烯中添加的微量石墨烯是一種單層碳原子2D材料,不僅能提高強(qiáng)度,還減少了對鋼筋的需求,使同等結(jié)構(gòu)性能所需的材料顯著減少,從而減少了碳足跡和成本。
據(jù)估計(jì),節(jié)省的材料將抵消混凝土烯5%的成本,從而使整體成本比使用標(biāo)準(zhǔn)RC30混凝土節(jié)省10%—20%。由于使用這種新材料與一般的混凝土無異,只需直接添加微量石墨烯,不會為施工人員帶來新的麻煩。
液態(tài)混凝土通過水合和膠凝化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成固體形式,石墨烯在最初的水合反應(yīng)中起到了機(jī)械支撐的作用,并在表面起著催化劑的作用,在微觀尺度上實(shí)現(xiàn)了更好的結(jié)合,并使最終產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐用性和耐腐蝕性得到提高。
5月6日,混凝土烯首次用于英國巨石陣附近的新南區(qū)體育館的混凝土樓板的澆筑,于5月25日澆筑完成。Nationwide Engineering將在建筑的現(xiàn)場裝修和后續(xù)運(yùn)營中,持續(xù)監(jiān)測這種材料的性能,這使體育館成為測量和評估該材料性能的“活”的實(shí)驗(yàn)室。
此外,英國從事鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的鐵路網(wǎng)公司(Network Rail)承諾,在未來4年內(nèi)將CO2排放量減少11%,在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)方面,石墨烯增強(qiáng)混凝土顯示出了巨大潛力。