2018年6月28日
“超泥”砖可以帮助解决全球住房危机，减少导致气候变化的碳排放开云体育体育赛事
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，the住房危机是一个反复出现的新闻故事，缺乏经济适用房和住房质量问题。然而，与房地产危机的规模相比，这些问题就相形见绌了面对世界的大部分．
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联合国估计，世界人口将再增长一倍到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。未来几十年，这些地区将需要增加数亿套住房。与此同时，另一个问题浮出水面: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摄氏度以下。
克劳迪奥·Allia， cc by-sa
许多现代房屋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对环境的影响，特别是与生产相关的碳排放。
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这两种材料都需要高温才能产生化学变化，使它们获得强度。开云体育体育赛事这是典型的烧砖温度超过1000°C,1450°C用于生产水泥．仅水泥产量就占其中的比重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绝对数量，我们显然需要新的建筑材料。
由于泥砖缺乏任何一种稳定剂，由泥土建造的建筑物最终可能会被侵蚀和倒塌。图片由作者皮特·沃克提供
坚固、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，而且在大多数房屋建造将发生的发展中国家，这些材料必须是负担得起的和社会上可取的。
不会有一种单一的材料可以取代烧制砖和混凝土。相反，可能会有一个范围新的建筑材料和建筑技术，每种都适合不同的地区，以反映当地的资源、气候和文化。在我们对未来更坚固、更可持续的砖的持续研究中，我们一直在研究一种有前途的候选材料，即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物质，由铝、硅、碱金属和氧原子链制成。地聚合物材料是人造材料的一个年轻家族，1940年首次证明．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，比如燃煤发电厂的灰。
自20世纪70年代以来，一些地聚合物材料已经用于建筑，但通常是小批量的专业应用。利用土壤作为起始成分还有未开发的潜力，地球上很多地方都有大量的土壤。
地聚合物稳定土壤材料的制备工艺简单。土壤(从有价值的表层以下取下)与碱性活化溶液混合，其中含有与家庭清洁产品中发现的化学物质类似的化学物质。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。得到的混合物具有橡皮泥般的粘稠度，可以在模具中定型。模制砖在80-100°C加热。在烧制过程中，原子溶解重新排列形成地聚合物．一旦烧制，在这个过程中形成的强地质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蒙脱土粘土(左)转变为地聚合物(右)，蒙脱土粘土是土壤的常见成分。Alastair Marsh拍摄
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。根据使用的确切土壤、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不会用于高层建筑这样的高强度应用，但它有潜力成为低层和中层住宅中混凝土的很好的替代品，这是发展中国家正在建造的大量新住宅。
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这些材料还有待商业化。虽然砖是用这种方法制成的个人的土壤在美国，为不同类型的土壤设计一个“化学配方书”仍有工作要做，因为不同地区的土壤成分不同，甚至在一个领域内也可能不同。
虽然土壤本身储量丰富，但目前使用的碱性活化溶液需要工业化学品。虽然这些物质可以大量获得，而且相对便宜，但还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。
土砖经过稳定处理，更加耐用，而且不需要像传统的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。图片由作者提供，Haileybury Youth Trust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不再使用传统的土制房屋，在使用创新材料建造房屋方面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。开云体育体育赛事这些更具可持续性的砖块可能只是拼图的一部分。
作者简介
阿拉斯泰尔·马什是英国巴斯大学建筑与土木工程系的研究生研究员。开云全站app登录官网入口下载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。开云全站app登录官网入口下载
本文最初发表于The Conversation网站。读了原始．
