混凝土可以可持续发展吗？

建筑的魅力： 从孩提时代起

我们的现任嘉宾Simone Stürwald在瑞士东部应用科技大学担任可持续混凝土和可持续结构教授。 她从事混凝土施工已有近 20 年。

• "我想帮助这个行业变得更可持续。 "

她的父母经常在他们的住所进行装修，即使是她还是个孩子的时候，这也让她很着迷。 由于她更喜欢数学，所以她决定学习土木工程而不是建筑。 她特别喜欢在问题出现时找到解决方案。

她目前教授混凝土技术和经典的实体结构以及建模，例如有限元方法。 此外，她还领导着一家材料检测机构，该机构对骨料和混凝土产品进行质量检测，为当地的建筑行业提供支持。 除了这些工作之外，她还参与了所在应用科技大学的研究和开发工作。 有很多事情要做，就像我们想象的那样！

01 在施工现场的混凝土泵浦

混凝土可以可持续发展吗？

现在我们来到本集的重点： 用一句话提到具体和可持续性似乎在今天已经过去了。 Simone 认为，可持续性这个词很难单独定义。 但她确信一件事： 无论如何，它比现在更具可持续性。

她向我们解释说，混凝土产生的 CO₂排放中有 90% 来自水泥生产，尽管水泥在混凝土成品中只占 12% 左右。 尤其是水泥，对混凝土的可持续性有很大的影响。 交通不是那么重要。 混凝土的可持续性肯定不如木材，但在许多领域，混凝土的使用是必要的。

02 可持续性是一个重要问题

在欧洲层面，到 2050 年水泥应实现气候中和。 虽然还有很长的路要走，但我们已经制定了相应的战略来帮助实现这一目标。

在混凝土生产中节省 CO₂

众所周知，水泥被加热到1500°C左右，即被燃烧。 使用的燃料当然是个问题。 另一个问题是石灰石的燃烧。 因为在这个过程中释放出大量的CO₂ ，也称为地质成因或石成CO₂ 。 该CO₂必须从石材中逸出，以便水泥具有反应性并且可以在之后使用。 CO₂的 60% 来自石材，40% 来自燃料。

Simone 解释说，您当然可以优化燃料。 例如，使用在其他地方都会被烧毁的材料，例如旧轮胎。 不幸的是，岩石上的 60% 不能直接受到影响。

另一种选择是尽量减少混凝土中的水泥用量。 在生产混凝土时，重要的是要找到一条理想的级配曲线。 在各个骨料之间的空隙中填充有作为粘合剂的水-水泥混合物。 在理想的级配曲线下，这些间隙尽可能小，从而可以使用尽可能少的水泥。 在这里可以节省 40% 的水泥，而不必担心抗压强度降低。

03 在施工现场施加混凝土

一种替代的粘合剂也是一种解决方案。 毕竟，这种矿物成分也存在于其他材料中。 例如可以使用粉煤灰或硅微粉。 在非洲和亚洲已经有一些项目可以将稻壳等农业废弃物转化为类似于粉煤灰的物质。 至少部分是这里的水泥置换工程。

• “如果在某种程度上将所有这些因素结合起来，那么 CO₂的含量就会大大降低。 "

但是为什么它还没有被用于建筑行业呢？ 与通常情况一样，规范在这里是个问题。 只允许使用具有特定成分的水泥，并且对建筑有最低水泥用量。 在实施过程中还存在一些障碍需要克服。 然而，研究一直在处理这些主题。

建筑业的新路径

与此同时，气候变化和可持续发展的主题也得到了建筑行业的认可。 例如，在木结构建筑领域，我们正在努力寻找尽可能多的用途。 然而，木材作为建筑材料也有其局限性。 它不是在每个组件中都是永久性的，或者可以承受必要的压力。 虽然在木结构建筑中已经有了很多解决方案，但木材并不是某些结构的理想材料。

04 地下室建筑材料混凝土

例如，木材和砖石只能在有限的范围内用于地下，至少可以用作外壳。 土壤中的水分使得混凝土的替代方案难以实施。 对于我们将来可能无法避免使用混凝土的基础也是如此。 桥梁也是如此，尤其是在需要承受高荷载时，例如高速公路桥。 例如使用混凝土也可以更轻松地满足隔音和防火要求。

替代传统混凝土的成本会更高吗？ 当然，我们不会忽略这个问题，并且 Simone 证实了我们的假设。 她向我们解释说，这些额外成本在个位数范围内。 此外，在进入大众市场时，原型或仍在开发中的产品自然会比后期价格贵一些。

更容易构建

在这种情况下，Simone 谈到了建筑越来越简单的趋势。 应我们的要求，她告诉我们，例如在墙体上重新使用一种材料是很重要的。 因此，她没有继续坚持使用混合建筑材料，而是指出了粘土、砖石或其他创新建筑材料。 由于使用了一种建筑材料，因此与使用混合建筑材料相比，建筑最终可以更好地回收利用。

由于结构中使用的层数更少，因此施工简单、复杂性低。 更简单的平面布置和更少的跨度也使建造变得更加容易。

混凝土的回收利用

我们问自己，混凝土是否也可以回收利用。 毕竟，这会让很多事情变得容易。 令人惊讶的是，Simone 向我们解释说，在她所在的地区，混凝土的回收利用非常普遍。 混凝土中含有大量的再生材料，通常用作贫混凝土或填充混凝土。 再生混凝土也大量用于墙壁和天花板。 这种特殊的可回收混凝土的成分目前仍然存在很大差异。 但是，我们正在努力不断改进其性能。

05 钢筋混凝土桥梁的拆除

多年来，在瑞士，混凝土被拆除时按照类型进行回收利用。 目前，这样的话题在德国还经常被讨论。

建筑的未来

Simone 告诉我们，她非常欢迎像BIM这样的支撑系统用于结构设计。 她强调，模型可以预先说明哪种结构的变型可以使用某些材料以最可持续和最具成本效益的方式进行规划。 这使您能够快速有效地获得最佳结果。

一方面，您当然可以优化所使用的建筑材料，以提高可持续性，正如已经在混凝土主题上进行的研究一样。 另一方面，人们对高效结构的兴趣也在不断增加。

在这里，您可以通过各种选项来了解如何将墙和柱最好地用于结构，以便创建具有所需属性的所需可用面积。 Simone 还认为，使用人工智能进行优化是提高施工效率的绝佳机会。

06 改造中的现有建筑

她还指出，我们在过去的 25 年里建设了很多。 在他们看来，这种趋势不太可能继续下去。 当前的货币市场和可持续发展的激励体系往往更多地着眼于保值和使用库存。

此外，她认为混合结构是引领潮流的。 更重要的是要优化使用每种建筑材料，而不是因为成本或易于加工而只关注其中一种。 更重要的是建筑材料是可持续的，并且在这一点上可以正常工作。 她特别认为数字自动化预制或打印组件是尽可能有效地使用材料的好方法。

Simone 希望在建筑过程中更加关注可持续性。 但是，为此我们还需要对我们的工程师进行更好的培训。 我们完全同意她的看法。

我们总结： 因此，混凝土不一定是气候杀手。 已经有一些方法可以提高混凝土施工的效率和可持续性。研究只是需要更多的时间。

Simone，你最喜欢的建筑是什么？

我们还向 Simone 提出了关于她最喜欢的建筑的最后一个问题。 她没有将我们命名为建筑，而是建筑商： 圣地亚哥卡拉特拉瓦 他的建筑享誉全球，非常漂亮。 因此，我们完全可以理解他们的选择。

07 L'Hemisfèric，西班牙巴伦西亚

感谢您访问我们的播客！ 我们期待着我们的下一集。 你也是？ 当它说： 土木工程领域的数字化创新产品！