本文摘要：它应当是人类最熟知的人造建材了，不论是两千年前的罗马万神殿，还是现代都市随处可见的摩天楼和高速公路，离开了水泥都不有可能已完成。如果将全世界一年生产的水泥都推倒在北京二环以内，我们不会获得一块重34亿吨、大约14米薄的巨石。 而且这块巨石的体积，每年都在减小，这主要得益于中国和印度两个超级建设大国。 这种建材的优点是显而易见的：廉价、操作者简单，而且奇迹般地坚如磐石。惜的是，它也是导致温室效应的仅次于元凶之一。 全球每年的碳排放中，有5%是在生产水泥的过程中贡献的。

它应当是人类最熟知的人造建材了，不论是两千年前的罗马万神殿，还是现代都市随处可见的摩天楼和高速公路，离开了水泥都不有可能已完成。如果将全世界一年生产的水泥都推倒在北京二环以内，我们不会获得一块重34亿吨、大约14米薄的巨石。

而且这块巨石的体积，每年都在减小，这主要得益于中国和印度两个超级建设大国。　　这种建材的优点是显而易见的：廉价、操作者简单，而且奇迹般地坚如磐石。惜的是，它也是导致温室效应的仅次于元凶之一。

全球每年的碳排放中，有5%是在生产水泥的过程中贡献的。以最常用闻的硅酸盐水泥为事例，这种用石灰石特粘土在窑炉里焙烧出来的水泥，每生产一吨成品，向大气废气的二氧化碳也相似一吨(大约940千克)。

　　2000多年前，罗马人找到把石灰、火山灰、水和石块掺入在一起后，可以凝结成十分牢固的物体，用它修建出有的海港、纪念碑和各种建筑物可以持久地矗立不推倒。到了19世纪20年代，英国一位名为约瑟夫阿斯普丁(JosephAspdin)的石匠师傅在厨房里将研磨过的石灰岩跟粘土混合在一起，将它们冷却，又重新加入水以后，找到这种混合物竟然板结硬化了，看起来跟英国波特兰岛上出产的建筑石料很相似。后来他将这种材料命名为波特兰水泥，并申请人了专利。从此，这种水泥的运用更加普遍，完全出了现代水泥的代名词。

　　生产水泥的关键配料是石灰岩和铝矽酸盐粘土，它们各自所含有所不同的化学成分和杂质。在将它们冷却焙烧的过程中，粘土中的化学物质不会构成硅、铁和铝的氧化物，而石灰岩因为所含贝壳类海洋生物留给的碳酸钙，里面的二氧化碳不会被高温驱赶过来，只剩钙氧化物。

这部分被驱赶的二氧化碳，以及高温焙烧时燃料所废气的二氧化碳，就是水泥制造过程中大量碳排放的来源。　　在碳排放的代价日益便宜的今天，无数的大公司都在为科研机构寄托资金，期望寻找一个为水泥减碳的方法。麻省理工的混凝土可持续发展中心(CSHub)是全球研究水泥最权威的机构之一。

自从2009年创办以来，这个享有十多个赞助商厂商的机构筹措的资金早已多达了1000万美元。　　尽管水泥是一种再行少见不过的东西，但至今为止，我们对它的产生原理却知之甚少。CSHub的负责人哈姆林詹宁斯说道。

一旦水泥粉认识到水以后，内部不会再次发生一系列环环相扣的反应，这些反应是十分错综复杂又简单的，至今没有人能精确地破解出来。专家们在这个问题上的争辩，其激烈程度真是可以相媲美宗教战争。

　　按下葫芦沉瓢　　在他们显然，水泥最谜样的一点就是，它混合水以后的泥浆可以在开始几小时内保持液态，然后在内部同时再次发生一系列白热化的化学反应，最后变为液体。我们可以认同的是，最后的成品是一种水化硅酸钙(CaOSiO2H2O，或是CSH)。但这中间的过程究竟再次发生了什么呢？CSHub研究所的物理化学家罗南佩灵格说道。

　　水硅酸钙只不过是一种成分不相同的物质，每种成分的比例并不确认。分解它的过程中，无论是水、钙、硅、其他杂质的比例，还是温度和湿度，都会影响最后的成品包含。而且我们都告诉，水泥块是个不半透明的东西，这又减少了研究的可玩性。　　尽管如此，佩灵格和同事们还是有了一些思路。

一个减少碳排放的办法就是，减少焙烧所需的温度，从而增加燃料的消耗。目前来说，有两种原生矿物可以构成水硅酸钙：硅酸三钙石(Ca3SiO5)和横硅钙石(Ca2SiO4)。硅酸三钙石必须在1500度的高温下才能构成，而它在煮沸几小时后，就不会开始变软。

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