废料变基石：将建筑废料转化为高性能建筑材料

为应对这些相互关联的挑战，日本芝浦工业大学（SIT）工程学院的稻泉进教授领导的研究团队提出了一种可持续替代方案：利用建筑废料副产品边坡开挖粉（SCP）和回收玻璃来源的地球硅（ES）开发出高性能地质聚合物基土壤固化剂。这项突破性创新为减少水泥依赖提供了替代方案，同时将建筑废料转化为宝贵的建筑资源。他们的论文于2025年4月21日在线发布，并于2025年5月1日刊登在《清洁工程与技术》期刊第26卷。

SCP与ES的组合形成了一种地质聚合物基固化剂，能够将土壤抗压强度提升至超过160千牛/平方米的建筑级阈值。关键步骤是对SCP进行110°C和200°C的热处理，这显著提高了其反应活性，并在不牺牲材料性能的前提下减少了材料用量。稻泉进教授指出："这项研究代表了可持续建筑材料的重大突破。通过利用两种工业废料，我们开发的土壤固化剂不仅满足行业标准，还有助于应对建筑废料和碳排放的双重挑战。"

该研究值得注意的方面是其环境安全性策略。初步环境评估发现砷浸出问题，部分归因于ES中的回收玻璃成分。但稻泉教授解释道："可持续性不能以环境安全为代价。最重要的是，我们识别并解决了潜在环境隐患：当在初始配方中检测到砷浸出时，我们证实掺入氢氧化钙可通过形成稳定的砷酸钙化合物有效缓解该问题，确保完全符合环保要求。"

该解决方案具有广泛的实际应用价值。稻泉教授表示："在城市基础设施建设中，我们的技术可在不依赖高碳排放的波特兰水泥前提下，稳定道路、建筑和桥梁下方的软弱土壤。这对存在问题黏土的区域尤其宝贵，传统加固方法在这些区域成本高昂且环境负担沉重。"

灾害频发地区可受益于该材料的快速土壤稳定特性，其良好的可操作性和凝结时间已证实符合应急响应需求。此外，发展中地区的农村基建项目可利用这些材料制作稳定土坯，为烧结砖或混凝土提供低碳替代品。

其影响跨越多个行业。对于面临脱碳压力的建筑行业，地质聚合物固化剂在超越传统方法性能的同时避免了高碳足迹。对岩土工程公司而言，其在硫酸盐侵蚀、氯离子渗透和冻融循环下经证实的耐久性，使其可用于严苛恶劣环境。

此外，通过降低波特兰水泥用量，该技术有助于建筑项目达成绿色建筑认证和碳减排目标。在实施碳定价机制的国家，开发商还可能因此获得环境激励资格，从而进一步提升其经济可行性。

稻泉教授强调其研究背后的宏观愿景："通过利用易得的废物流开发地质聚合物固化剂，我们不仅提供可持续工程方案，更在资源受限的当下重新定义了工业副产品的价值评估方式。"

这些发现标志着可持续建筑实践的变革性转变，有望将数百万吨建筑废料转化为宝贵资源，同时减少占全球二氧化碳排放量7-8%的水泥生产碳足迹。随着全球基础设施需求持续增长，创新技术将在构建更具韧性和责任感的未来中发挥核心作用。