低碳水泥環(huán)保橋

余家駒

在美國明尼蘇達(dá)州的明尼阿波利斯市區(qū)東側(cè)，一件無與倫比的混凝土作品高聳在密西西比河的上方，那就是被人稱為“2008年間美國最為苛刻的一項(xiàng)混凝土工程”的圣安東尼瀑布大橋。

這是一座鋼筋混凝土橋梁，但它又不是一個(gè)整體式結(jié)構(gòu)，它的各個(gè)構(gòu)件分別由不同的混凝土混合料制作而成，這樣做既是為了適應(yīng)橋梁各部分不同的強(qiáng)度和耐久性要求，也是為了減少混凝土的碳排放對環(huán)境造成不良影響，因此，它是環(huán)保型大橋的一個(gè)范例。

混凝土是由碎石粗糙集料和由沙子精細(xì)集料組成，再加入水和其他東西使這兩者緊密而均勻地粘合在一起。自從18世紀(jì)初美國波特蘭水泥廠發(fā)明了混凝土以來，其基本結(jié)構(gòu)沒有多大變化。雖然生產(chǎn)商不斷地增減其中的混合料以求得混凝土基本成分的最佳比例，但是混凝土配方從未有任何大的改變。

波特蘭水泥廠的工程技術(shù)人員清楚地知道，他們所生產(chǎn)的混凝土確實(shí)存在著環(huán)境污染問題，每生產(chǎn)1噸混凝土就要排放出約1噸的二氧化碳，就人為造成的溫室氣體排放而言，波特蘭水泥廠負(fù)有5％左右的責(zé)任。

然而，現(xiàn)在不同了，為使混凝土的生產(chǎn)更能適應(yīng)時(shí)代要求，人們對其配方的改變也就日趨精臻。于是，在以往的10年中，避免使用有可能產(chǎn)生二氧化碳的材料就成了試驗(yàn)的重中之重。

首先，研究人員用兩種工業(yè)廢料取代大多數(shù)的波特蘭水泥，一種是來自電廠燃燒煤后留下的飛塵，另一種是鼓風(fēng)爐的爐渣，因?yàn)檫@兩種材料均為有助于使混凝土變得更為牢固的白榴火山灰物質(zhì)。然而，在發(fā)電和鑄鋼的過程中，二氧化碳的排放會伴隨著飛塵和爐渣同時(shí)產(chǎn)生，因而他們又為減少水泥中的碳含量而進(jìn)行努力。一些工程師和科技人員甚至走得更遠(yuǎn)些，為的就是研制出一種能從電廠和其他源頭上將二氧化碳攔截或永久截留的混凝土，以延緩這個(gè)星球的變暖過程。

其次，為了加快混凝土的自然氧化過程，水泥生產(chǎn)商在自己的產(chǎn)品中添加了二氧化鈦顆粒，這種水泥能使混凝土變白，使其像催化劑那樣在陽光下把大氣中的有機(jī)污染物質(zhì)分解掉，從而進(jìn)一步減少二氧化碳的排放量。由此可見，這項(xiàng)耗資2.3億美元、被稱為“最為苛刻”的混凝土工程是當(dāng)之無愧的一項(xiàng)環(huán)保綠色工程。目前，有的研究人員甚至設(shè)想研制另外一種不產(chǎn)生碳甚至是無碳混凝土以最終取代波特蘭水泥。

迄今為止，歐美的水泥行業(yè)，由于使用了更高效的爐窯和生產(chǎn)工藝，已經(jīng)減少了二氧化碳的排放量，現(xiàn)在又允許該行業(yè)在波特蘭水泥熟料中添加一些地下未燃燒的石灰石以減少混合料中的水泥用量。然而，這還是不能完全消除二氧化碳，因?yàn)楹妓猁}鈣的石灰石在被燃燒(即煅燒)的反應(yīng)過程中會立即產(chǎn)生二氧化碳。

為了把混凝土中的碳排放進(jìn)一步減少甚至消除，人們確實(shí)需要采取各種不同的辦法。一家英國企業(yè)正在生產(chǎn)一種不使用碳酸鹽而又能吸收二氧化碳的混凝土；加拿大一家水泥生產(chǎn)商設(shè)想先使二氧化碳通過水泥漿冒出氣泡，再經(jīng)碳酸化合作用將二氧化碳快速分離出去。

美國加州一家公司正在試驗(yàn)一種工藝，試圖通過海水或其他有鹽味的水使電廠暖氣管道內(nèi)的氣體冒出氣泡，然后利用氣體中的二氧化碳將碳酸鹽無機(jī)物沉淀，以用作混凝土中的水泥或建筑集料。該公司算過一筆賬，每生產(chǎn)1噸這樣的無機(jī)物要消耗掉半噸二氧化碳，最終產(chǎn)出的混凝土基本上可以達(dá)到無碳的程度，也就是說把二氧化碳永久分離掉。