由石墨烯工程创新中心(GEIC)、Cemex UK、Galliford Try、西卡和诺桑比亚水务公司合作开发的新型混凝土配方 CoMLaG 已成功在现场铺设,为建筑材料脱碳的努力树立了一个重要的里程碑。
该项目最终在诺桑比亚水务公司的污水处理设施中成功浇筑了 15 立方米的石墨烯和微粉石灰增强混凝土。与传统的 CEM I 混凝土相比,这种混合物每立方米的二氧化碳排放量减少了 49%,同时还保持了相当的抗压强度性能。
从实验室到现场: 使用先进材料交付 CoMLaG 系统
这种低碳混凝土被称为 CoMLaG(微粉化石灰石与石墨烯的结合),由 GEIC 和 Cemex 的国家技术中心共同开发和试验。这种混合物使用三元水泥混合料,用 GGBS 和微粉石灰石取代了部分高碳熟料。为了抵消通常与熟料减少有关的强度损失,GEIC 引入了一种石墨烯添加剂,以增强强度发展。
在进行了大量的实验室试验后,项目团队在英格兰东北部的一个批量工厂使用现场可用的骨料和原材料进行了规模化生产。成功的现场应用证明了混合料在现实世界中的可行性,并为未来的优化和部署奠定了基础。
实时监控证实了 CoMLaG 在工地上的表现
2025 年 4 月的楼板浇筑使用了 Cemex 的 i-Con 成熟度监控系统进行监控。该系统提供了有关养护条件和强度增加的实时数据,有助于验证混凝土在实际现场条件下的性能。
坍落度和抗压强度测试结果与实验室数据一致。如下图所示,石墨烯水泥掺合料的 28 天抗压强度为 78.3 牛顿/平方毫米,与 CEM I 对照组的 82.6 牛顿/平方毫米非常接近。虽然由于熟料含量减少,早龄期强度值较低,但石墨烯的加入有助于缩小差距,尽管 CO₂ 排放量显著减少,但其性能与行业标准相当。
协同创新推动低碳混凝土解决方案的发展
这一合作成果展示了先进材料科学在支持建筑行业实现净零目标方面的潜力。GEIC 在配制和稳定石墨烯添加剂方面的工作对于确保在极低的剂量水平(<0.1%(水泥基重量))下的性能至关重要,而 Cemex 和 Galliford Try 则实现了从实验室到大规模浇筑的过渡。
“曼彻斯特大学研究机构为减少建筑碳排放做出了重大贡献,该项目是行业主导创新的绝佳范例,”GEIC 应用经理 Lisa Scullion 说。“像 CoMLaG 这样的石墨烯增强系统为性能优良的混凝土打开了大门,同时大大减少了对环境的影响”。
“Cemex 公司质量和产品技术总监 Mike Higgins 说:”在 Cemex,我们致力于开创可持续建筑解决方案,这个项目充分体现了我们的使命。”CoMLaG 项目在实际工地的成功部署表明,先进材料的使用可以帮助我们在注重性能的同时减少碳排放。与 GEIC、Galliford Try 和 Northumbrian Water 等合作伙伴的合作有助于加快从实验室创新到实际应用的转变。
将 CoMLaG 商业化用于可持续建筑的下一步工作
下一阶段的工作重点将是优化混合料、提高外加剂的兼容性,以及在更广泛的骨料范围内验证性能,以支持商业推广。
全球环境信息中心(GEIC)、Cemex、Galliford Try、西卡和诺桑比亚水务公司之间的成功合作表明,研究与行业合作可以推动可持续建筑领域取得重大进展。这些合作伙伴正在共同为低碳混凝土解决方案铺平道路,以实现性能与环境责任之间的平衡。
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