“尽管水泥是一种再常见不过的东西,但至今为止,我们对它的产生原理却知之甚少。”CSHub的负责人哈姆林·詹宁斯说。“一旦水泥粉接触到水以后,内部会发生一系列环环相扣的反应,这些反应是非常微妙又复杂的,至今没有人能准确地破译出来。专家们在这个问题上的争论,其猛烈程度简直可以媲美宗教战争。” 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放(交—易^网-tan pai fang . com
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按下葫芦浮起瓢
在他们看来,水泥最神秘的一点就是,它混合水以后的泥浆可以在开始几小时内维持液态,然后在内部同时发生一系列激烈的化学反应,最后变成固体。“我们可以肯定的是,最后的成品是一种水化硅酸钙(CaO–SiO2–H2O, 或是C–S–H)。但这中间的过程到底发生了什么呢?”CSHub研究所的物理化学家罗南·佩灵格说。
“水硅酸钙其实是一种成分不固定的物质,每种成分的比例并不确定。生成它的过程中,无论是水、钙、硅、其他杂质的比例,还是温度和湿度,都会影响最终的成品构成。而且我们都知道,水泥块是个不透明的东西,这又增加了研究的难度。”
尽管如此,佩灵格和同事们还是有了一些思路。一个降低碳排放的办法就是,降低煅烧所需的温度,从而减少燃料的消耗。“目前来说,有两种原生矿物可以形成水硅酸钙:硅酸三钙石(Ca3SiO5)和斜硅钙石(Ca2SiO4)。硅酸三钙石需要在1500度的高温下才能形成,而它在加水几小时后,就会开始变硬。硅酸三钙石呢,需要的温度比较低,是1200度,而且硬化后的成品更加坚固。但它的固化过程需要好几天甚至好几个月,因此没有办法单独使用。” 内-容-来-自;中_国_碳_0排放¥交-易=网 t an pa i fa ng . c om
如果能将硅酸三钙石的固化速度,与斜硅钙石的形成温度结合起来,就能减少煅烧的燃料了。但这不是个简单的问题。“要弄懂它们的形成原理和区别,你就必须搞清楚两者晶体中的电子分布情况,这已经涉及到原子级别的细节了。”此外,他们还需要运用量子力学原理,计算出水硅酸钙的结构是怎样被铝、镁和其他杂质所影响的。比如,镁可以帮助斜硅钙石更容易溶于水,这样也许能提高它的固化速度。
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