傳統混凝土是由沙子、水、碎石、水泥以及各種其他骨料混合而成。水泥是混凝土混合物中的粘結劑。當正確養護并干燥后，混凝土會形成堅固結構，通常用于建造橋梁、建筑物、道路和其他類型的結構。

混凝土是全球第二大廣泛消費的產品，僅次于水。這顯示了它的重要性。但用于制造水泥（混凝土的關鍵成分）的氧化鈣和其他礦物的開采是不可持續的。這些礦物的自然儲量有限，而生產水泥所需的能源是全球變暖的關鍵因素。

研究人員一直在努力尋找水泥的替代品，已經開發出了許多替代品，并且它們產生了令人印象深刻的結果。其中大多數已經被建筑和建筑業采用，以制造替代混凝土。

Ferrock

Ferrock是水泥的替代組件，它結合了工業廢物，通常由鋼塵制成。它比水泥具有更好的吸收性，并能制造更堅固的混凝土。

固化更快

除了具有獨特的化學性質之外，Ferrock所具有的一些技術特征使其最有可能成為水泥的替代品。就其新鮮狀態和可加工性而言，Ferrock具有類似的功能特性。此外，與OPC相比，鐵基黏合劑的固化時間要少一些，僅需碳酸化4天即可，而水泥固化需要28天。由于壓縮二氧化碳的純度不同，理論上Ferrock的固化也具有進一步加速的潛力。

強度更高

從性能的角度來看，抗壓強度和抗折強度測試表明純漿（無骨料）比OPC的可比較樣品強；就抗壓強度而言，Ferrock的典型強度為34.47-51.71MPa，有的甚至高達68.95MPa。這些值高于用于商業用途的28天固化OPC標準值。

更柔韌

彎曲試驗表明，Ferrock具有出色的彎曲響應，其強度是OPC樣品的4倍。Ferrock糊劑的測試樣品強度平均超過8.27MPa，而類似的28天固化OPC樣品的測試樣品強度為1.90MPa。另外，在Ferrock中添加玻璃纖維甚至可以獲得更高彎曲響應結果。

抗腐蝕

研究還表明，鐵基黏合劑在海洋環境中化學穩定，暴露于鹽水中不會分解。實際上，結果表明Ferrock具有將某些鹽（尤其是氯離子）摻入礦物結構的能力。這種捕集能力似乎可擴展到某些有毒污染物。

Papercrete 紙漿混凝土

Papercrete 是一種創新和可持續的建筑材料，由再生紙、水泥，有時還有其他纖維或添加劑的混合物制成。

它的環保吸引力在于紙張的回收利用，這不僅可以將廢物從垃圾填埋場轉移出來，還可以減少對新材料的需求，從而節省資源和能源。

Papercrete 的主要優點之一是其重量輕的特性，使其易于處理和使用。它具有良好的絕緣性能，有助于提高建筑物的能源效率。

此外，與傳統混凝土相比，在其成分中使用再生紙使其成為更環保的選擇。

但是，Papercrete 確實有一些限制。它的強度和耐久性可能低于傳統混凝土，因此不適合在沒有額外支撐的承重結構。它還可能容易受到水分吸收，需要保護性密封劑或設計考慮以防止潛在的降解。

盡管存在這些缺點，但 Papercrete 為具有生態意識的建筑項目提供了一種有趣的替代方案，特別是對于非結構元件和絕緣材料。

Timbercrete  木材混凝土

Timbercrete 是一種由鋸末和混凝土混合物制成的復合建筑材料。它作為一種環保選擇脫穎而出，主要是因為它結合了鋸末（木材行業的一種廢品），減少了垃圾填埋場的廢物并利用了現成的資源。

木屑的加入還意味著在其生產中使用更少的水泥，因為水泥的碳足跡很高。

木混凝土的主要優點之一是與傳統混凝土相比，它的保溫性能更高，可以提高建筑物的能源效率。它還比標準混凝土更輕，減少了運輸排放，并且在施工過程中更易于處理。木混凝土砌塊甚至可以制成看起來像天然木材的樣子，從而提供美觀的多功能性。

然而，木混凝土的缺點包括結構強度可能低于傳統混凝土，限制了它在某些承重應用中的使用。此外，作為一種相對較新的材料，它可能不像傳統建筑材料那樣廣泛可用或經過測試。盡管存在這些挑戰，但 Timbercrete 提出了一種創新的可持續建筑方法，將混凝土的耐久性與回收木材的環境效益相結合。

Ashcrete

Ashcrete由回收的粉煤灰、硼酸鹽、底灰和氯化合物的混合物制成。它的不同之處在于其卓越的可持續性——用于生產 Ashcrete 的材料中約有 93% 被回收利用。主要成分 C 類粉煤灰具有高鈣含量和最低碳含量，使其成為具有環保意識的建筑項目的理想選擇。硬化后，Ashcrete 具有令人印象深刻的特性：致密，平均重量為 1.8092 g/cm3，并且具有低滲透性，抗壓強度超過 21 MPa。

Ashcrete 成功的核心是粉煤灰的細顆粒及其火山灰特性。這些特性減少了新灰混凝土的開裂和滲出，從而降低了滲透性，從而與傳統混凝土相比，提高了強度和耐久性。此外，粉煤灰增強了 Ashcrete 對溫度波動和腐蝕的抵抗力，使其成為各種建筑應用的可靠選擇。

粒化高爐礦渣（GGBS）

在鐵的生產過程中，礦渣通常會浮到頂部，而鐵則留在底部。這種礦渣通常被移除并在水中淬火，然后磨成細粉。與粉煤灰一樣，粒化高爐礦渣最初被認為是廢物并被填埋在垃圾填埋場中。然而，后來發現這種材料可以用來替代混凝土中高達80%的水泥，使其成為水泥的最佳替代品之一。

為了獲得最佳效果，仍然需要將波特蘭水泥添加到混凝土混合物中。通常，GGBS和波特蘭水泥可以按40%至60%或70%至30%的比例混合，使其成為水泥的絕佳替代品。

硅灰

這是硅制造過程的副產品。硅灰包含像煙霧一樣細小的顆粒。該材料可以用于制造漿狀或致密形式的混凝土。由于這種水泥替代品的成本較高，該材料通常僅用于制造適用于惡劣環境條件和其他特殊項目的混凝土。在英國，硅灰在混凝土中使用的最廣泛比例約為總水泥含量的十分之一。

可再生材料

創造可持續環境的關鍵在于回收廢物。這有助于減少最終進入垃圾填埋場的廢物量。它還消除了制造產品所需更多原材料的需求。在制作混凝土時，可以通過回收常見廢物產品來替代水泥和其他骨料。

例如，可以回收混凝土碎片以減少用于制造混凝土的碎石、沙子和其他骨料的數量。這有助于減少每年傾倒在垃圾填埋場中的混凝土廢物量。

玻璃也可以回收以替代一些混凝土骨料。這不僅增加了混凝土的強度，還減少了每年被填埋在垃圾填埋場中的玻璃廢物量。

廢舊輪胎可以用作水泥制造中的燃料，并消除了向水泥中添加氧化鐵的需求，因為輪胎含有一些可以提供所需氧化鐵的線材內容。

塑料具有長壽命、耐候性，并且是骨料材料的優秀替代品。它們可以多次回收而不影響材料的質量。回收的塑料可以替代混凝土中高達20%的骨料材料。

基于地質聚合物的水泥

地質聚合物水泥是一種已知在室溫下硬化的粘結產品。這種物質比水泥更快地固化，通常是在幾分鐘內而不是幾小時內。地質聚合物水泥可以由工業副產品和最低限度加工的天然產品制成。

這種類型的水泥是通過混合水、粉煤灰和用戶友好的堿性試劑制成的。大多數地質聚合物類型的水泥可以在24小時內固化和達到其最大強度。這種類型的水泥有助于減少碳足跡并解決傳統混凝土的一些耐久性問題。

生物水泥

這些是通過混合尿素、氯化鈣、干粗尿素酶和水制成的。最后兩種成分通常在現場混合。建筑和建筑業目前正在使用許多其他類型的生物水泥，還有許多其他類型正在開發中。生物水泥是環保的，可以有效地替代混凝土。

例如一支科學家團隊正在研究如何創造新型生物水泥，在這種材料中，工程細胞能夠對環境變化做出反應，并加強其周圍的土壤。

該團隊已經在大腸桿菌中發現了數十個基因，這些基因受到10個大氣壓的壓力調控……利用這一點，他們正在改造細菌，以創建一個“基因電路”，使細菌能夠通過產生“生物水泥”來對其環境做出反應。

一幅藝術家筆下的細菌形成建筑地基的印象圖

研究團隊表示這項應用預示著一種新的設計方式。想象一下，通過改變微觀細菌細胞的DNA來設計建筑規模的結構。這樣的技術將遠遠超越當前的技術水平，并激勵新一代工程設計師從分子到建筑環境的多個尺度進行思考，并預想用生物體進行土木工程。