低碳水泥环保桥

余家驹

在美国明尼苏达州的明尼阿波利斯市区东侧，一件无与伦比的混凝土作品高耸在密西西比河的上方，那就是被人称为“2008年间美国最为苛刻的一项混凝土工程”的圣安东尼瀑布大桥。

这是一座钢筋混凝土桥梁，但它又不是一个整体式结构，它的各个构件分别由不同的混凝土混合料制作而成，这样做既是为了适应桥梁各部分不同的强度和耐久性要求，也是为了减少混凝土的碳排放对环境造成不良影响，因此，它是环保型大桥的一个范例。

混凝土是由碎石粗糙集料和由沙子精细集料组成，再加入水和其他东西使这两者紧密而均匀地粘合在一起。自从18世纪初美国波特兰水泥厂发明了混凝土以来，其基本结构没有多大变化。虽然生产商不断地增减其中的混合料以求得混凝土基本成分的最佳比例，但是混凝土配方从未有任何大的改变。

波特兰水泥厂的工程技术人员清楚地知道，他们所生产的混凝土确实存在着环境污染问题，每生产1吨混凝土就要排放出约1吨的二氧化碳，就人为造成的温室气体排放而言，波特兰水泥厂负有5％左右的责任。

然而，现在不同了，为使混凝土的生产更能适应时代要求，人们对其配方的改变也就日趋精臻。于是，在以往的10年中，避免使用有可能产生二氧化碳的材料就成了试验的重中之重。

首先，研究人员用两种工业废料取代大多数的波特兰水泥，一种是来自电厂燃烧煤后留下的飞尘，另一种是鼓风炉的炉渣，因为这两种材料均为有助于使混凝土变得更为牢固的白榴火山灰物质。然而，在发电和铸钢的过程中，二氧化碳的排放会伴随着飞尘和炉渣同时产生，因而他们又为减少水泥中的碳含量而进行努力。一些工程师和科技人员甚至走得更远些，为的就是研制出一种能从电厂和其他源头上将二氧化碳拦截或永久截留的混凝土，以延缓这个星球的变暖过程。

其次，为了加快混凝土的自然氧化过程，水泥生产商在自己的产品中添加了二氧化钛颗粒，这种水泥能使混凝土变白，使其像催化剂那样在阳光下把大气中的有机污染物质分解掉，从而进一步减少二氧化碳的排放量。由此可见，这项耗资2.3亿美元、被称为“最为苛刻”的混凝土工程是当之无愧的一项环保绿色工程。目前，有的研究人员甚至设想研制另外一种不产生碳甚至是无碳混凝土以最终取代波特兰水泥。

迄今为止，欧美的水泥行业，由于使用了更高效的炉窑和生产工艺，已经减少了二氧化碳的排放量，现在又允许该行业在波特兰水泥熟料中添加一些地下未燃烧的石灰石以减少混合料中的水泥用量。然而，这还是不能完全消除二氧化碳，因为含碳酸盐钙的石灰石在被燃烧(即煅烧)的反应过程中会立即产生二氧化碳。

为了把混凝土中的碳排放进一步减少甚至消除，人们确实需要采取各种不同的办法。一家英国企业正在生产一种不使用碳酸盐而又能吸收二氧化碳的混凝土；加拿大一家水泥生产商设想先使二氧化碳通过水泥浆冒出气泡，再经碳酸化合作用将二氧化碳快速分离出去。

美国加州一家公司正在试验一种工艺，试图通过海水或其他有盐味的水使电厂暖气管道内的气体冒出气泡，然后利用气体中的二氧化碳将碳酸盐无机物沉淀，以用作混凝土中的水泥或建筑集料。该公司算过一笔账，每生产1吨这样的无机物要消耗掉半吨二氧化碳，最终产出的混凝土基本上可以达到无碳的程度，也就是说把二氧化碳永久分离掉。