灌浆是一种广泛使用的建筑技术，涉及将稳定材料注入土壤以确保结构稳定性，这在地震多发地区尤为有利。现在，来自日本的科学家们开发了一种创新的碳中性灌浆材料，由地热能采集系统的废液制成。他们的新材料与传统灌浆材料相比，液化抗性提高了50%，同时也解决了与建筑行业相关的环境问题。
灌浆是一种广泛使用的建筑技术，涉及将稳定材料注入土壤以确保结构稳定性，这在地震多发地区尤为有利。现在，来自日本的科学家们开发了一种创新的碳中性灌浆材料，由地热能采集系统的废液制成。他们的新材料与传统灌浆材料相比，液化抗性提高了50%，同时也解决了与建筑行业相关的环境问题。
在现代建筑项目中，通过灌浆改善地基是常用的方法，以确保结构的稳定性和安全性。这种涉及将稳定材料注入土壤的技术对于地震多发地区和土壤条件不利的地区的建筑至关重要。从确保基础的稳固和防止土壤侵蚀到加固地下结构，灌浆在创建能够承受环境压力和地质挑战的韧性基础设施中发挥着重要作用。
然而，传统的灌浆方法长期以来给环境带来了重大挑战。建筑行业对以二氧化硅为基础的化学灌浆材料的高度依赖，这些材料通过能源密集的过程生产，显著增加了全球二氧化碳（CO2）排放。在减少环境影响的日益压力下，开发可持续替代传统灌浆材料的方案已成为全球科学家和工程师的当务之急。
在这种背景下，来自日本芝浦工业大学的研究团队开发了一种可能彻底改变灌浆地基改善的创新解决方案。研究小组由工程学院的稻村真也教授领导，开发了一种名为“从地热液体回收的胶体二氧化硅（CSRGF）”的碳中性新型灌浆材料，该材料增强了土壤的稳定性，同时减少了建筑和地热能采集的环境影响。他们的研究于2025年1月22日在线发布，并将于2025年7月在《建筑材料案例研究》第22卷中发表。
稻村解释道：“地热能的生产会产生大量富含二氧化硅的废液，传统上会导致维护和处置问题。通过将这些废液再利用为高性能的CSRGF灌浆材料，我们旨在建立一种循环经济的方法，将工业副产品转变为有价值的建筑材料。”通过这样做，新开发的灌浆材料解决了两个主要问题——防止高硅含量的废液损坏地热能采集设备，减少传统灌浆生产的碳足迹。
大量实验室测试表明该灌浆材料表现出色，与现有材料相比，其液化抗性提高了50%。其低粘度和可控的凝胶时间使其能够深入土壤，同时符合环境安全标准。这些特性使得CSRGF灌浆材料在地震多发地区尤其具有价值，在这些地区，土壤的稳定性对于防止地震带来的结构损害至关重要。
值得注意的是，CSRGF灌浆材料的应用超出了地震保护。其优越的防水特性使其非常适合于地下建筑项目，包括隧道、地铁和地下室，在这些地方，水的渗透威胁到结构的完整性。此外，在沿海和易遭洪水的地区，CSRGF灌浆可以增强土壤以抗击侵蚀，并减轻与海平面上升相关的风险。
CSRGF灌浆材料的开发标志着建筑行业朝着碳中性迈出的重要里程碑。通过再利用工业副产品和减少废物，这项创新展示了循环经济原则如何推动更可持续的建筑实践。此外，其经济高效和可扩展的生产减少了建筑中的CO2排放。其采用符合国际可持续发展倡议，为环保的土壤稳定性设立了新的行业标准。稻村表示：“通过用我们的可持续替代品取代传统的以二氧化硅为基础的灌浆材料，建筑行业可以向绿色基础设施发展迈进，支持全球在2050年实现碳中立的努力。”
研究小组的下一步计划包括扩大生产规模并进行现场试验，以进一步验证该材料在实际条件下的性能。随着建筑部门努力在可持续性和高性能之间取得平衡，这项创新展示了创新思维在可持续解决工程挑战方面的力量。
