石灰石是生產(chǎn)波特蘭水泥的一種關(guān)鍵成分，但為此需要從地球上提取巖石，將其粉碎，然后與其他材料一起在極高的溫度下烘烤。這個(gè)過程本身就產(chǎn)生了混凝土生產(chǎn)中三分之一以上的碳排放，但石灰石所帶來的的環(huán)境問題還不止于此。
除了開采、加工和加熱石灰石所涉及的大量能源外，巖石在經(jīng)過處理并變成熟料時(shí)也會(huì)釋放其儲存的碳：小塊的熟料會(huì)被磨成水泥粉，如果不這么做，這些碳原本會(huì)被鎖住數(shù)億年，而其釋放是混凝土生產(chǎn)的整體碳足跡的另一個(gè)主要貢獻(xiàn)者。
在地球物理學(xué)副教授Tiziana Vanorio的領(lǐng)導(dǎo)下，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們一直在研究一種替代方法。該團(tuán)隊(duì)的水泥原型完全摒棄了石灰石，而是改用火山巖，火山巖也可以用來制造熟料，而熟料又可以與熱水混合來生產(chǎn)水泥。雖然這仍將涉及同樣的能源密集型工序，但火山巖不包含任何碳，而這些碳將作為該過程的一部分被釋放。
這種生產(chǎn)水泥的方法還有一些潛在的好處，它與古羅馬的無筋混凝土有關(guān)系。當(dāng)由火山巖制成的熟料與熱水混合時(shí)，它鼓勵(lì)形成由交織的分子鏈組成的纏結(jié)纖維。這類結(jié)構(gòu)可以在熱液環(huán)境中發(fā)現(xiàn)，在這種環(huán)境中，極熱的水靠近地表，使巖石和水泥在高溫下一起反應(yīng)。更有名的是，這些結(jié)構(gòu)也可以在經(jīng)受了2000年海水沖擊的混凝土羅馬港灣中看到。
我們已經(jīng)看到研究人員探索羅馬混凝土令人難以置信的特性，希望能改善出現(xiàn)代版本的性能。X光檢查展示了海水如何溶解火山灰并產(chǎn)生晶體來堵塞材料中的孔洞，從而隨著時(shí)間的推移實(shí)際加強(qiáng)它，科學(xué)家們甚至發(fā)現(xiàn)日本的核反應(yīng)堆的墻壁也有類似的過程。
科學(xué)家們希望以類似于巖石在熱液環(huán)境中自然膠結(jié)的方式形成他們的低碳混凝土，并使用先進(jìn)的工具來研究加固材料的微小結(jié)構(gòu)。了解產(chǎn)生這些加固的巖石和古羅馬混凝土的條件，可能會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)代版本的混凝土性能更強(qiáng)，且不需要用鋼筋加固。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《建筑與建材》雜志上。
