广告
广告

在建筑混凝土海墙的复杂悖论内

旨在保护人们免受全球变暖后果的混凝土防波堤也为此做出了贡献。是时候开始使用不同的材料了。

在建筑混凝土海墙的复杂悖论内
[照片:Ferran Vega/Getty Images]

2011年的Tōhoku地震仍然是最强在记录的日本历史上。它创造了一个高耸的海啸超过40米拆除沿海防洪防御在日本东北部,轻松地夺走了约16,000人的生命。

广告
广告

希望将来更好地保护社区的日本当局选择建立更大的防御能力。跨越400公里,几乎到达的混凝土墙高15米现在,在海岸的某些地方,以抵抗传入的波浪,并在另一个海啸中为居民撤离足够的时间。

最近,他们经过7.4级地震测试,该地震于2022年3月16日在福岛县海岸袭击杀死至少四个人并伤害更多。仁慈的是,与11年前相比,由此产生的海啸可以忽略不计。

这些海墙还将成为防御气候变化影响的前线。最近的报告在政府间气候变化的面板上,即使在世界上停止1.5°C的最佳情况下,海平面也可以上升0.55米到2100年,全球平均而言。这可能导致许多地方的暴风雨潮流。

广告
广告

矛盾的是,这些旨在保护人们免受全球供暖后果的墙壁也有助于它。我们估计,通过考虑到它们的尺寸和长度以及使用,创建日本东北部的混凝土防波堤的排放量约为600万吨。行业标准工具

日本东北部的增强沿海堤防,在2011年海啸之后建造。[照片:Ravindra Jayaratne/作者提供的]
那么,国家如何在不使气候变化的情况下建造更强大的海墙呢?在南部斯里兰卡南部(2004年)和日本东北部(2011年)对海啸后的海啸后调查后,与瓦西达大学的同事一起进行了调查,并从东伦敦大学的低碳混凝土研究中吸引了我们,我们可能找到了答案。

低碳混凝土

混凝土是制造防波堤的最常见材料。水泥是混凝土混合物中的主粘合剂,主要由熟料制成 - 一种残留物,是通过在加热至14,500°C的炉中发射石灰石和粘土产生的残留物。通常通过燃烧化石燃料,在此过程中发射温室气体来产生如此多的热量。

广告

水泥制造是负责的年度二合一排放的7%。但是,如果没有混凝土,世界上许多最令人印象深刻的建筑物和结构(例如澳大利亚的悉尼歌剧院和拉斯维加斯的胡佛大坝)将不存在。建筑业面临的最大挑战之一是减少混凝土的碳足迹,同时保持好处便宜耐用的建筑材料。

实现这一目标的一种方法是用回收的工业废物代替水泥,例如钢铁工厂的颗粒和煤炭发电厂的灰烬(本质上,可以从熔炉底部刮掉的残留物)。

我们新设计的低碳混凝土混合物使用这两种再生材料。实际上,在混合物中最多可以使用多达60%的钢炉垃圾,而不会失去其抗压强度,这对于确保结构保持至关重要。所得混合物的碳足迹比传统混凝土小40%。

广告

我们的设计还要使用类似于发夹的钢纤维,这些纤维可以添加到混凝土混合物中,从而消除了组装巨大的钢网格的需求。结果,建筑的成本和排放量较低,最终产品与传统防波堤一样强。

与自然合作

混凝土防波军甚至可以刺激生物多样性。有些纹理以某种方式模仿礁栖息地,鼓励在其凹槽和突出表面的海洋动植物的定居和生长。

这种具体的重现了珊瑚和其他珊瑚礁物种的形状和质地。[照片:敏感/作者提供]
随着时间的流逝,即使是设计最佳的防波堤也会破裂。奇迹般地,工程师开发了使用的自我修复混凝土能够生产石灰石的微生物自主修复这些结构。生命有机体编织和修复混凝土的想法,这种材料通常被认为是冷且无生命的,这对我们来说是非常令人兴奋的。

广告

将来可能会有更具可持续性的混凝土设计,因为3D打印使我们能够创建更有效的模式,这些模式使用材料较少并产生较少的废物。

少用更多地建造可能会担心沿海社区害怕对海啸的生活,因为可持续的防波堤可能会更薄,较小,弯曲而不是笔直。然而,这些结构同样强大,并表明世界可以适应气候变化的影响而不会使气候变化。

Ravindra Jayaratne是沿海工程学的读者东伦敦大学阿里·阿巴斯是结构工程副教授东伦敦大学。本文从对话在创意共享许可下。阅读来源文章

广告
广告
广告
! - 下面是对话的页面符号标签。请不要删除。- >对话