低碳趋势下地聚物、碱激活材料与波特兰水泥的博弈|材料|水泥|波特兰|混凝土|炉渣|粉煤灰

关于创新水泥和混凝土材料的讨论通常（而且通常是合乎逻辑的）是从一种材料的竞争、替代或另一种材料的替代的角度来进行的。然而，在推动建筑行业可持续发展的过程中，从不同的角度重新思考这个问题可能会很有趣：我们如何从可用材料类型的工具包中最好地选择和指定一种水泥，以生产出适合特定应用的混凝土，并最大限度地减少该行业的总体排放足迹？从这个角度来看，材料相互竞争的必要性（如本次 123 论坛的标题问题中所述）可以修改为讨论如何最好地从现在越来越广泛的工具包中选择和指定材料。变得可用。这还需要监管框架和供应链来支撑实际使用所选材料的能力；将讨论这方面的一些进展实例，特别是与碱活化材料有关的进展实例。

我很高兴为您介绍我们的第一位演讲者。今天下午的第一位演讲者是约翰·普罗维斯，约翰·普罗维斯是英国谢菲尔德大学的水泥材料科学与工程教授。他是瑞兰的受邀税务专家，ACI、ASTM和BSI委员会的投票成员。他是瑞兰旗舰期刊《材料与结构》的主编，也是《水泥与混凝土研究》的副主编。普罗维斯教授发表了240多篇期刊文章，他领导的研究团队正在开发和验证用于建筑行业和核废物固化的创新水泥。

当我们问约翰，碱激活材料能否与波特兰水泥竞争时，他回答说，应该是碱激活材料与波特兰水泥竞争。所以，感谢约翰今天加入我们，我将把时间交给他，让他为我们回答这个问题。谢谢。

非常感谢您的介绍。正如罗伯特所说，我被给予的题目是碱激活材料能否与波特兰水泥竞争。而我作为一个学者，我选择回答的考题是碱激活材料应该与波特兰水泥竞争吗？因此，当我们在探讨竞争的完美性时，我们需要了解这里的起点。我可以说，作为一个广为人知和广为引用的替代水泥的倡导者，我对波特兰水泥的一些说法可能会让一些人感到惊讶，但我认为波特兰水泥实际上是一种真正了不起的材料。它是一种精密工程产品，非常稳健。它每吨材料的二氧化碳排放量很低，但我们生产的材料数量是巨大的。因此，每年大约三十亿吨的二氧化碳排放量，是推动我们寻找替代品的主要动力。我们需要任何可信的替代品，无论是我们正在考虑的还是正在思考的，都需要稳健、可用和便宜。这是一个很大的要求，这是一个非常非常大的要求。所以我想要探讨的问题是，为什么一个替代品需要是一种单一的材料？我们需要一刀切吗？我特别喜欢这只猫在盒子里的表情。我说我特别喜欢，是因为就在今天，当我和我部门的一些高层成员在开一个重要的会议时，一只猫过来咬了我一口。我很高兴这只猫看起来很不高兴。我们不需要一刀切，我们不想要一刀切。我们想要的是每个工作的合适的材料。所以问题是，碱激活材料能否在一对一的基础上，与波特兰水泥进行类似的替换，覆盖所有领域？答案是否定的。在合适的应用中，答案是肯定的。所以问题是，我们是否应该尝试竞争？我们是否应该在将一种新材料引入市场时，一次性做所有的事情？或者我们是否应该发挥我们的优势？我们是否应该说，这里有一些特殊的性能特征，化学抗性、耐火性、多功能性，碱激活材料是一种非常多功能的粘结系统，因为你有多个组分，你可以调节性能，调节二氧化碳排放，你可以根据当地可用的材料，以多种方式在排放、性能和成本之间进行权衡。

波特兰水泥不是作为水泥起作用，而是作为高炉渣的激活剂。所以你要问的问题是，这是不是我想要用我的水泥做的事情？这是不是我想要花费我的波特兰水泥的方式？我有一个优化的、工作得很好的水泥。我为什么要把它只当作一个基本的氢氧化物离子的来源？我为什么要把它只当作一个调节化学反应，让别的东西反应的东西？这不是水泥的本意，也不是释放我们的辅助水泥材料性能的最佳方式。

有些情况下，波特兰水泥是解锁SCM性能的正确的矿物相的混合物。但这并不总是这样，在很多情况下，一些波特兰水泥和一些额外的碱的组合在这方面看起来很有吸引力。所以我们正在远离考虑那些80% 90%的波特兰水泥，加上一点点一点点混合进去的水泥。我们正在朝着一个目的设计的水泥的思维方式前进，你有所有可用的成分，包括额外的碱性激活剂，你问的问题是，解锁我可用的材料性能的最佳方式是什么，碱激活在这个领域有很大的潜力。

这不是一个新想法，它已经存在了1895年，是我们能找到的最早的论文。1940年也有很多重要的工作，了解它是如何结合在一起的。所以当你当人们说，哦，这个新想法从来没有被想到过。很多这个领域的想法并不像我们想象的那样新。在某种程度上，这是一种优势，但是现在它们没有环境驱动因素。在这个时候进行商业化。结果是波特兰水泥和它的多功能性占了上风，基本上主导了市场，直到最近在大多数国家。

这是否意味着它需要竞争，或者我们可以看看互补性？问题成功，因为它真的是最糟糕的答案。它真的是最糟糕的材料，没有人因为指定波特兰水泥而被解雇。这并不意味着在任何给定的情况下，它将是最好的选择。但它真的会是最糟糕的，这是它的优势。它非常擅长做一系列非常广泛的事情。它很稳健。它有你需要做几乎所有事情的性能特征。即使它不是为特定的应用而专门设计的。这为我们的银河系材料和其他水泥提供了技术或其他特征的可能性，这些特征在给定的应用中是有价值的。

现在我会说这是竞争，我相信卡伦也会在她的发言中提到这一点。是原材料的竞争，无论它们是作为SCM还是作为前驱体使用，特别是在这个领域的高炉渣和粉煤灰。所以问题是，我们如何最好地利用资源？我们是否最好地利用了这些资源和我们的波特兰水泥资源，通过做一个简单的波特兰CM混合，或者做一个混合激活机制，你有酒精激活剂和波特兰。有一个直接的酒精激活系统，实际上从可用的材料中得到最好的价值。这将在每个场景中有所不同，但我们需要保持警惕。

关于可持续性的论点，低二氧化碳排放的说法经常被提出，而且经常是有效的。我不会说它们总是有效的，因为有些情况下，碱激活材料的碳足迹可能比波特兰水泥高，特别是当你有很多原材料，比如说激活剂是通过很多电力过程产生的，在一个电力能源发电的二氧化碳排放很高的地区。文献中有一些高调的研究表明，基于十年前东南澳大利亚的能源结构，实际上是以棕煤为主，这就像烧土一样，那里的煤的质量，湿土。所以如果你在这样的地区，你的可持续性论点就站不住脚了。

如果你有绿色电力来制造你的碱激活混合物中需要电力能源输入的特定部分，你可以得到一个更好的二氧化碳排放。所以我们有一种具有特殊性能特征的材料，无论是在性能方面还是在潜在的可持续性论点方面，但我们没有一个通用的解决方案，我们没有一个一刀切的竞争者，我也不认为我们想要一个。

我实际上会说，水泥生态系统的优势在于它的多样性，当我们现在和未来的展望是从一个单一的通用水泥转向一个工具包，有人说过，我也会继续说，当你只有一把锤子时，整个世界就开始看起来像一颗钉子。我们对我们能解决的问题的看法，很大程度上受到我们对我们有哪些工具可以解决这些问题的印象和思维方式的影响。如果我们开始更有创造性地思考可用的工具，不仅仅是碱激活水泥，在替代水泥方面，我们会发现自己打开了新的途径，做得更好。

所以不是我有一个波特兰水泥，我可以用一些辅助材料来替换它，我们开始思考在我的工具包中，哪一种水泥是最好的。现在答案往往是波特兰水泥，它也往往不是波特兰水泥，这就是互补性的体现。为什么我认为碱激活是这个工具包的一个有价值的部分？因为很多我们与波特兰水泥混合的东西，可以直接用碱激活，辅助水泥材料，高炉渣，粉煤灰，煅烧粘土，所有这些都是直接在碱激活中有用的，而且有建立的供应链的美妙之处，我们需要它们的地方已经有了它们的筒仓。

现在我们不能单独使用它们，一般来说，一些不寻常的粉煤灰我们可以，但是一般来说，它们比熟料反应性低，它们与水的反应速度不够快，所以我们需要化学激活，而且因为它们是多样的，我们需要为它们选择合适的化学激活剂，这是一个机会，波特兰水泥熟料在一个非常高容量的混合水泥中，实际上变成了一个碱激活剂，当我们谈到欧洲标准的顶端，我们有一种叫做semi3c的水泥，在很多情况下，波特兰水泥被高炉渣替换了80%以上，高炉渣在这种水泥中占80%到95%，当你只有5%或10%的时候。

我们使用竞争这个词来假设一个一刀切的替代方案，但当我们看到互补性时，我们开始拥有一个工具包。我认为，我们要以可持续的方式前进，需要的是能够从工具包中选择，为每个工作选择合适的工具的微妙之处。所以我就到这里，非常乐意继续我们的讨论。非常感谢您的演讲。

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