2018年6月28日
“超级泥”砖可以帮助解决世界住房危机，减少导致气候变化的碳排放欧宝体育登录
贡献:谈话
未来几十年，世界将经历历史上最大的房地产繁荣之一。在英国，住房危机是一个反复出现的新闻故事，缺乏负担得起的住房和住房质量问题。然而，与房地产危机的规模相比，这些问题显得微不足道面对世界的大部分。
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联合国估计，世界人口还将增加一个百分点到2050年人口将达到20亿增长主要来自非洲和亚洲的发展中国家。在未来几十年里，这些地区将需要数亿套住房。与此同时，另一个问题出现了:我们需要将全球温室气体排放量减少60%以将全球平均变暖控制在2°C以下。
克劳迪奥·Allia， cc by sa
许多现代住宅都是用两种材料建造的:烧砖和混凝土。这些在强度、耐用性和易用性方面都很好。它们的主要缺点在于它们对环境的影响——特别是与它们的生产有关的碳排放。
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这两种材料都需要高温才能产生化学变化，使其获得强度。欧宝体育登录这是典型的烧砖温度超过1000°C,1450°C用于生产水泥。仅水泥产量就占到两者之间占全球温室气体排放量的5-10%。考虑到需要减少温室气体排放的规模，以及需要建造的房屋的数量，很明显，我们需要新的建筑材料。
由于泥砖缺乏任何一种稳定剂，用泥土建造的建筑物最终可能会被侵蚀和倒塌。照片由皮特·沃克提供，作者提供
强大、实惠、可持续
这些建筑材料必须提供与混凝土和砖相当的效益，但对环境的影响要低到可以接受的程度，而且它们必须是负担得起的，并且在大多数房屋建造将发生的发展中国家是受社会欢迎的。
不会有一种材料可以取代烧砖和混凝土。相反，很可能会出现范围新的建筑材料和建筑技术，每一种都适合不同的地区，以反映当地的资源、气候和文化。在我们正在进行的研究中，我们一直在研究未来更坚固、更可持续的砖，其中一种很有前途的候选材料是地聚合物稳定土壤材料(GSSM)。
一个地质聚合物是一种类似水泥的坚硬耐用的物质，由铝链、硅、碱金属和氧原子组成。以地聚合物为基础的材料是一个年轻的人造材料家族，首次演示是在1940年。它们可以用不同的原料以多种方式制成，但迄今为止主要使用的是工业废料，如燃煤电厂的灰烬。
自20世纪70年代以来，一些地聚合物材料已经在建筑中使用，但通常用于专业应用的小批量。利用土壤作为初始原料的潜力尚未开发，地球上大部分地区都有大量土壤。
地聚合物稳定的土壤材料是通过一个简单的过程制成的。土壤(取自有价值的表层之下)与碱性活化溶液混合，其中含有与家用清洁产品中发现的化学物质相似的化学物质。这种活化溶液将土壤中的粘土矿物溶解成它们的组成原子。所得到的混合物具有橡皮泥般的稠度，并且可以在模具中成型。模制砖在80-100℃的温度下加热。在烧制过程中，溶解的原子重新排列形成地质聚合物。一旦烧制，在这个过程中形成的强地聚合物就会稳定剩余的土壤，形成最终的砖。
电子显微镜图像显示了蒙脱土粘土(左)转化为地聚合物(右)的过程。蒙脱土粘土是土壤的一种常见成分。阿拉斯泰尔·马什摄
GSSM的潜在好处是加热砖所需的低温，以及丰富的主要起始成分-土壤。根据具体的土壤、化学配方和加热过程，这些砖的碳排放量可能是混凝土的一半，是传统烧制砖的四分之一。
GSSM不会用于像高层建筑这样的高强度应用，但它有潜力成为混凝土在低层和中层住宅中的很好的替代品，而发展中国家的大部分新住宅都是这样建造的。
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这些材料还没有做好商业准备。虽然砖是用这种方法制成的个人的土壤尽管如此，为不同类型的土壤设计一本“化学配方书”仍有工作要做，因为它的成分因地区而异，甚至在一个领域内也会有所不同。
虽然土壤本身很丰富，但目前使用的碱活化溶液需要工业化学品。虽然这些都可以大量获得，而且相对便宜，但需要进行更多的研究，以确定更丰富的当地可用的活化溶液来源，例如农业废物中的植物灰烬。
土砖是稳定的，这使得它更耐用，并且在制造过程中不需要像传统砖和水泥那样在极高的温度下加热。成品可能看起来像这些乌干达砖。图片由Haileybury青年信托基金会提供，由作者提供
除了技术上的挑战，还有一场说服之战。鉴于近年来世界上许多地方已经远离了传统的以土为基础的住房，在使用创新材料建造房屋方面，我们需要一种自信的文化，而不是保守的文化。
赌注很高——住房供应和气候变化是我们这个时代最大的两个问题。欧宝体育登录这些更具可持续性的砖块很可能是拼图的一部分。
关于作者
阿拉斯泰尔·马什，英国巴斯大学建筑与土木工程系研究生研究员。欧宝OB网址Venkatarama Reddy是位于印度班加罗尔的印度科学研究所的土木工程教授。欧宝OB网址
本文最初发表于The Conversation网站。读了原始。
