比较环境足迹分析超高性能混凝土使用波特兰水泥和alkali-activated材料gydF4y2Ba

1介绍gydF4y2Ba

与不断增长的全球建筑行业(gydF4y2BaStatista 2022gydF4y2Ba),实现可持续发展目标(西班牙)将极大地依赖于基础设施和房地产活动(gydF4y2BaGoubran 2019gydF4y2Ba)。混凝土生产是一个重要的贡献者全球温室气体(GHG)的排放和利用资源。众所周知,硅酸盐水泥(PC)气候足迹高,不仅由于水泥的处理,但也由于排放源自其原材料的生产。这导致大约0.8吨的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba每吨硅酸盐水泥(gydF4y2Ba公证人和柯克帕特里克,2008gydF4y2Ba;gydF4y2BaCembureau 2020gydF4y2Ba)。标准化的水泥覆盖多种代用的材料如粉煤灰、粒状高炉矿渣、石灰石粉末。这些特殊的水泥减少温室气体和显示在某些情况下改善性能的耐久性。此外,也有方法使用不同的粘结剂类型没有任何电脑(gydF4y2Ba公证人和柯克帕特里克,2008gydF4y2Ba)。Alkali-activated材料(批)形成一个非常大的这些选择绑定的字段。由于不同的铝矽酸盐前体,钙含量高,可以用于催化剂如碱金属氢氧化物、水玻璃、碳酸盐、硫酸盐,铝酸盐类,有一个广泛的这些类型的绑定,也称为地质聚合物(gydF4y2BaDavidovits 2015gydF4y2Ba;gydF4y2Ba辛格和米登,2020年gydF4y2Ba)或无机聚合物(gydF4y2BaPontikes et al ., 2013gydF4y2Ba)。由于不同类型的前兆,它有助于名字的主要前体粘结剂类型。本研究中使用的绑定是基于地面粒状高炉矿渣(GGBFS),激活alkali-waterglass(碱硅酸)。gydF4y2Ba

混凝土的混合设计研究是基于UHPC,通常是基于PC,硅灰和细石英粉。UHPC获得其高性能的抗压强度高,耐久性高的优化存储密度和低孔隙度低水胶比和完美的结合活性硅灰(罚款gydF4y2Ba施密特et al ., 2014gydF4y2Ba)。虽然混合物称为UHPC不一定包含粗骨料,通过定义一个迫击炮,这些混合物称为混凝土。gydF4y2Ba

在先前的调查,观察使用一定量的硅灰和矿渣和高度集中的激活导致良好的和易性和低水灰比(w / b)可以实现(gydF4y2Ba吉姆和米登,2019年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba吉姆et al ., 2022gydF4y2Ba)。值得注意的是,UHPC基于AAM的性能(AAM-UHPC)与基于PC UHPC孔隙度等有关抗压强度和微观结构。毛管孔隙度(0.03µm-10µm)对耐久性至关重要,是2卷%降低UHPC一般的情况(gydF4y2Ba施密特et al ., 2014gydF4y2Ba),可以被证明对于AAM-UHPC (gydF4y2Ba吉姆和米登,2019年gydF4y2Ba)。以前的LCA研究文学争论的绑定和水泥的环境足迹地质聚合物由于高环境影响的硅酸钠和氢氧化钠(gydF4y2BaHabert et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2BaVan Den Heede和掩饰,2012gydF4y2Ba;gydF4y2Ba濑户et al ., 2017gydF4y2Ba;gydF4y2BaSameer et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba蒂姆et al ., 2019gydF4y2Ba)。尽管最近的研究表明,生产水玻璃的变化导致了较低的环境影响,如全球气候变暖的影响(gydF4y2BaKomkova Habert, 2023gydF4y2Ba),能源足迹和材料足迹和水足迹地质聚合物混凝土的评估。gydF4y2Ba

这篇文章的主要目的是研究气候、材料、能源和水足迹四个创新AAM-UHPC的混合物。混合设计使用新型粘结剂材料制成的alkali-activated矿渣粉和硅灰和优化来减少气候变化带来的影响。AAM-UHPC研究的结果进行了比较与传统UHPC由传统的PC。gydF4y2Ba

2材料和方法gydF4y2Ba

2.1混凝土混合物gydF4y2Ba

AAM-UHPC研究和优化的研究是基于alkali-activated地面粒状高炉矿渣和硅灰。激活剂的解决方案是使用钾水玻璃或水玻璃和氢氧根。两个不同钾水玻璃的解决方案被使用,第一个模量(SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:KgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO;摩尔%)3.9和1.0第二个。此外,UHPC低孔隙度的主要方面,即获得了通过添加一定量的罚款后包装密度优化。在石英粉、硅灰,这是一个金属硅生产的副产品。gydF4y2Ba

密集的混合物准备搅拌机体积的dm³dm³1或3。所有测量都是在恒温实验室进行65%相对湿度和温度20°C。首先在混合过程中,干组件混合没有60年代的沙子,然后添加水玻璃溶液,混合180年代持续。水玻璃溶液然后添加到混合机中。干燥后组件从混合工具和容器上的残留物,沙滩上添加另一个150年代后,混合物直接倒进模具。覆盖后,标本储存在20°C和65% RH。一天后,标本demolded并储存在封闭的塑料袋在20°C到测试。除了设置时间,扩散通量测量混合后直接在标准条件下(20°C / 65% RH)。gydF4y2Ba

混合设计的四个AAM-UHPC (M1-M4)和参考UHPC与传统硅酸盐水泥(PC-ref)所示gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

新鲜和硬化混凝土的性能,研究了不同类型的混合。M1混合物包括矿渣和硅灰为原料,石英砂,石英粉作为骨料,水玻璃的混合物和氢氧化钾(KOH)作为活化剂的解决方案(gydF4y2Ba吉姆和米登,2019年gydF4y2Ba)。M2混合物,不同类型的水玻璃溶液(渥尔讷医生K57N)使用的固体含量为52%和模量(SiO摩尔比率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:KgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO),根据制造商的数据。显然,设置时间提高到超过100分钟与M1相比,抗压强度增加,和易性增加,显示340毫米的屈服值,尽管水胶比降低。众所周知,不同类型的催化剂系统的反应性和流变性影响,尤其的高碱性催化剂和硅灰的组合(gydF4y2Ba吉姆和米登,2019年gydF4y2Ba)。使用水玻璃的模数和高碱度下降导致增强的可加工性和设置时间的增加。降低水胶比(M3)导致抗压强度进一步增加。在M4,硅灰的内容和水玻璃溶液的浓度减少改善经济和生态建设。进一步描述原材料的特性和新鲜和硬化混凝土混合物的性质M1 (gydF4y2Ba吉姆和米登,2019年gydF4y2Ba),M2-M3 (gydF4y2Ba吉姆et al ., 2022gydF4y2Ba),PC-ref。(gydF4y2BaWiemer et al ., 2020gydF4y2Ba)可以找到其他地方。M4代表了一个新的混合硅灰含量降低和水玻璃为了减少环境足迹,同时保持良好的新鲜和硬化混凝土的属性。gydF4y2Ba

考虑到力学性能,M4显示最低的抗压强度,但它仍然命中UHPC抗压强度方面的要求。所描述的gydF4y2Ba吉姆和米登(2019gydF4y2Ba),gydF4y2Ba吉姆et al . (2022gydF4y2Ba),基于alkali-activated UHPC渣的收缩是更高的参考系统相比,基于PC。因此,混合物M1-M3仍需优化PC-UHPC获得类似的性能。此外,由于粘结剂的不同阶段组合矩阵,AAM-UHPC的耐久性是应该高于PC-UHPC,尤其是对温度升高或酸攻击。gydF4y2Ba

2.2生命周期评估gydF4y2Ba

生命周期评估(LCA)的UHPC批PC-ref与UHPC相比。进行了基于生命周期的阶段,根据EN 15804 (gydF4y2Ba在15804年,2020年gydF4y2Ba)。系统边界包括cradle-to-gate a1a3产品阶段的具体对应的模块。生命周期库存(LCI)输入和输出环境流所示gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。ecoinvent 3.8数据库(gydF4y2BaEcoinvent, 2022gydF4y2Ba)是用于openLCA软件(1.10.3版)(gydF4y2BaGreenDelta 2022gydF4y2BaLCA建模。gydF4y2Ba

混凝土的A1生命周期阶段代表了cradle-to-gate库存(a1a3)的材料,例如,a1a3水泥的生产。后续流程的差异[运输和安装(A4-A5),使用阶段(B),和生命的终结(C1-C4)]在本研究被忽视。gydF4y2Ba

原材料生产包括原材料的提取(A1)、原材料运输(A2),和他们的生产流程(A3),例如,生产熟料和水泥磨米尔斯的硅酸盐水泥。强塑剂的定义是根据全球平均增塑剂生产。GGBFS是生铁生产的副产品,高炉矿渣颗粒和地面。硅灰是金属硅生产的副产品或硅铁合金。gydF4y2Ba

炉的主要路线生产钾水玻璃的路线和热液的路线。偏硅酸盐和硅酸盐的摩尔比率2和2.5在水热过程中产生(gydF4y2Ba维尔,1952gydF4y2Ba;gydF4y2Ba一汽et al ., 1999gydF4y2Ba;gydF4y2Ba联邦环境局,2001年gydF4y2Ba)。在水热过程中,沙子是溶解在氢氧化钠或氢氧化钾。这个过程是在高温高压下进行高压蒸汽。再次生产偏硅酸盐、硅酸盐溶液反应与钠或氢氧化钾。硅酸盐结晶,其固体形态形成混合溶液(58%)。流程为硅酸钠和硅酸钠作为代理为钾水玻璃生产。硅酸盐和钾钠硅酸盐的生产过程是相似的,除了氢氧化钠取而代之的是氢氧化钾(gydF4y2Ba欧洲,2004年gydF4y2Ba)。硅酸盐生产LCI ecoinvent数据调整匹配解决方案与固体含量52%和28%。gydF4y2Ba

计算氢氧化钾的环境足迹,使用液体氢氧化钾的ecoinvent过程。数据集代表生产1公斤的KOH 85.6%水溶液的形式的氯化钾盐水电解电解细胞(gydF4y2BaEcoinvent, 2022gydF4y2Ba)。在案例研究中,使用的是56.1%的水溶液。实现所需的浓度,假设0.655公斤的基础解决方案(85.6%)和稀释使用0.345升的水。gydF4y2Ba

石英粉生产的LCI估计使用数据石灰岩的石英砂和铣削过程。混凝土材料的运输(模块A2)提取ecoinvent市场活动,使用平均距离和传输模式(gydF4y2BaEcoinvent, 2022 cgydF4y2Ba)。混凝土搅拌计算根据环境评估前研究超高性能混凝土(gydF4y2BaSameer et al ., 2019gydF4y2Ba),考虑到混凝土的搅拌和工厂操作7.09千瓦时的电,0.09 L柴油和0.26 L轻燃料油/ m³的混凝土。gydF4y2Ba

2.3定义的功能单位gydF4y2Ba

功能单元(FU)定义的标识功能的量化最终产品或服务,如产品的性能和特点。通常,1 m³混凝土是选为福。当混凝土与不同功能性质相比,体积比较没有反映出等效函数(gydF4y2BaMarinković2017gydF4y2Ba)。在这项研究中,傅改编的一个因素计算替代混凝土的抗压强度之间的关系(AAM-UHPC)和基础混凝土(PC-ref)所示gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba根据提出的方法gydF4y2BaMarinković(2017)gydF4y2Ba(见情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。傅被指定为1 m³等效(m³gydF4y2Ba_{情商gydF4y2Ba}UHPC)。生命周期影响评价的结果(LCIA)傅计算如情商所示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

各自的傅AAM-UHPC和参考混凝土混合物所示gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2.4配置gydF4y2Ba

产品系统包括副产品从其他产品系统的上游过程通常不包括在LCA。然而,随着越来越多地使用这些副产品,在具体产品的生产及其市场价值的增长。选择分配过程的工业副产品水泥替代品如粉煤灰、高炉矿渣、硅灰一直在讨论一些出版物(gydF4y2BaHabert et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2BaVan Den Heede和掩饰,2012gydF4y2Ba;gydF4y2Ba濑户et al ., 2017gydF4y2Ba;gydF4y2Ba蒂姆et al ., 2019gydF4y2Ba)。gydF4y2BaHabert et al。(2011)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba蒂姆et al。(2019)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba濑户et al。(2017)gydF4y2Ba评估质量分配和经济分配,同意分配方法对结果产生重大影响。然而,目前尚不清楚,哪种类型的配置选择。gydF4y2BaVan Den Heede和德掩饰(2012)gydF4y2Ba推荐经济分配,当使用工业副产品cement-replacing材料。生命周期评估标准ISO 14044 (gydF4y2BaDin 2021gydF4y2Ba)概述了优点和缺点基于物理属性的配置(例如,体积和质量)和基于经济价值的分配。因此,灵敏度分析时应进行几种不同的分配程序适用(gydF4y2BaHabert et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2BaDin 2021gydF4y2Ba)。EN 15804,标准化建设产品的环保产品声明,指出分配必须基于物理特性如果业务收入的差异产生的产品是小(小于1%)。在所有其他情况下,分配必须基于经济价值。gydF4y2Ba

选择正确的分配过程,因此,取决于收入产生的工业副产品。然而,市场价格经常在不同时间和不同地区和市场参与者之间也受到影响,如规定,垄断权力,和补贴。在某些情况下,可能也很难准确地确定市场价格,尤其是对中间产品(gydF4y2BaDin 2021gydF4y2Ba)。考虑这些不确定性,切断方法(没有分配)和物理和经济分配进行GGBFS和硅灰,而在灵敏度分析。gydF4y2Ba

根据工作的分配因素计算gydF4y2BaHabert (2013)gydF4y2Ba使用生产比率发表的gydF4y2BaFidjestøl和Dastøl (2008)gydF4y2Ba。硅灰作为metallurgical-grade硅生产的副产品(SF2)被认为是。GGBFS从铁生产的生产比例是来自工作gydF4y2Ba陈et al。(2010)gydF4y2Ba。市场价格是根据ecoinvent 3.8数据库。(gydF4y2BaEcoinvent, 2022 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba显示的值用于硅灰和GGBFS的分配。gydF4y2Ba

2.5足迹分类gydF4y2Ba

具体变异的环境影响评估的四个环保产品足迹类别:气候足迹,能源足迹,材料足迹和水足迹。产品的足迹可以考虑中点LCA方法的指标(gydF4y2BaISO 2009gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.5.1气候足迹gydF4y2Ba

最近比较评估研究,产品一起气候足迹应用产品材料足迹(gydF4y2Ba便宜et al ., 2018gydF4y2Ba;gydF4y2BaSameer和Bringezu, 2019gydF4y2Ba;gydF4y2BaTurnau et al ., 2020gydF4y2Ba)。计算的产品水足迹(短缺),提出了一种新概念(gydF4y2BaSchomberg et al ., 2021gydF4y2Ba)。尽管资源足迹可以占90%以上的变化损害人类健康等领域的保护(gydF4y2BaSteinmann et al ., 2017gydF4y2Ba),他们的应用程序仍然是主要表现为整个经济的研究(gydF4y2BaCibulka Giljum, 2020gydF4y2Ba)。产品全球变暖气候足迹计算基于指标的影响(描述)用千克表示有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba每付等价物。表征模型全球变暖潜力时间范围为100年(GWP100)欧洲委员会联合研究中心(JRC)应用(gydF4y2Ba欧洲委员会联合研究中心环境与可持续发展研究所(JRC-IES), 2011年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.5.2能源足迹gydF4y2Ba

产品能源足迹是由指标累计能源需求(CED)。life-cycle-wide直接和间接的清洁能源占能源消耗,包括能源消耗的提取、生产、原材料和处置。“清洁能源考虑可再生能源和不可再生能源资源(gydF4y2BaHuijbregts et al ., 2010gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.5.3材料足迹gydF4y2Ba

产品材料足迹指标定义的原材料输入(RMI)和总物料需求(咯)(gydF4y2Ba便宜和Bringezu, 2019gydF4y2Ba)。两个指标是指材料的环境影响输入LCA边界内。RMI措施的累积原材料用于每付一个特定的产品或服务,即。,提取使用。原材料的提取过程总是与未使用的提取。未使用的提取是主要的材料,移动和处理自然提取原材料。未使用的提取不进一步处理和没有经济价值,例如,矿藏的表土。咯措施的总提取主要材料来自大自然,在使用和未使用的提取的总和。gydF4y2Ba

2.5.4水足迹gydF4y2Ba

工作小组,“水在生命周期评价使用”(WULCA)“UNEP-SETAC生命周期计划,开发了一种产品水足迹的计算方法gydF4y2Ba布雷et al ., 2018gydF4y2Ba)。剩余可用的水(意识到)方法可用于确定剩余水量在排水区或一个国家,比人类,动物,植物水要求。意识到可以解决的潜在脆弱性排水区水压力。计算特征因素、变量可用性- (AMD)的需求,这是由水资源-人类和环境要求与参考区域(gydF4y2Ba布雷et al ., 2018gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3结果与讨论gydF4y2Ba

麦混凝土混合物的环境足迹结果M1-M4和PC参考混凝土本节所示。首先,总结cradle-to-gate结果显示;第二,详细的结果气候、能源、材料、和水足迹根据所示模块A1, A2, A3,最相关的材料模块A1的贡献。gydF4y2Ba

3.1 cradle-to-gate足迹结果的总结gydF4y2Ba

麦混凝土混合物的LCA结果M1-M4与PC参考混凝土所示gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba。PC混凝土作为参考描述0%,和M1-M4混合物的结果显示相对于参考。gydF4y2Ba

结果显示麦在气候和材料的优点的足迹反对能源和水足迹的缺点。gydF4y2Ba

的温室气体排放cradle-to-gate 1 m³的过程gydF4y2Ba_{情商gydF4y2Ba}麦混合物(M2) 32% (M3)低于47%温室气体排放引起的1 m³PC-ref的生产。麦混凝土混合物的材料足迹是19% (M1) 33% (M3)低于材料PC-ref的足迹。RMI。考虑到原料输入和未使用的提取,所反映的咯,材料足迹-38%低于26%的材料消耗PC-ref(见补充材料)。gydF4y2Ba

的能源足迹麦混合物超过PC-ref的结果。44% (M3) -83% (M2)。不可再生能源的份额约90%的能源足迹(见补充材料)。气候足迹和能源足迹之间的对比结果可以用这一事实来解释气候足迹硅酸盐水泥生产的主要不是由于能源消耗。硅酸盐水泥生产中,50% - -60%的气候排放造成的煅烧过程中,碳酸钙(CaCO的地方gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba)转换成氧化钙(曹)和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在燃烧(gydF4y2BaMikulčićet al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2BaHabert et al ., 2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

另一种粘结剂混凝土的水足迹是75% (M1) -147% (M2)高于PC-ref。水足迹。除了气候足迹、水足迹与能源相关的足迹。整体较低的水泥水玻璃内容(M1)和较高的抗压强度(M3)有最好的环境表现麦混凝土混合物。gydF4y2Ba

3.2足迹的详细分析结果gydF4y2Ba

结果认为每个生命周期模块的贡献(物质生产A1, A2运输,和混凝土搅拌A3)。如下面所示,结果是由物质生产(模块A1),占超过90%的气候与能源足迹和96%以上的材料和水足迹。因此,材料的贡献份额在A1另外讨论。中可以观察到完整的结果表补充材料。gydF4y2Ba

3.2.1气候足迹gydF4y2Ba

详细的气候足迹麦M1-M4和PC-ref混合物的结果。所示gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

气候PC-ref的足迹。材料生产公司达761公斤gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba-eq. / m³with Portland cement making up 88% of the GHG emissions. Material production for AAM concretes amounts to 383 CO_2gydF4y2Ba-eq. / m³gydF4y2Ba_{情商gydF4y2Ba}(M3) 496有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba-eq. / m³gydF4y2Ba_{情商gydF4y2Ba}(M2)。关于混合物M1,氢氧化钾是主要的贡献者气候足迹(56%),其次是水玻璃K27 (23%)。关于麦混合物M2-M4、钾硅酸盐(水玻璃K57)是温室气体排放的主要贡献者(76% - -87%)。gydF4y2Ba

3.2.2能源足迹gydF4y2Ba

详细的能源足迹麦M1-M4和PC-ref混合物的结果。所示gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

PC-ref的能源足迹。物质生产(A1)是3973 MJ / m³gydF4y2Ba_{−情商gydF4y2Ba},这也是主要由硅酸盐水泥(70%)。的累积能源需求的物质生产M1-M4混合物在5858 MJ / m³的范围gydF4y2Ba_{−情商gydF4y2Ba}(M3) 7.656 MJ / m³gydF4y2Ba_{−情商gydF4y2Ba}(M2),主要由氢氧化钾生产的能源需求(M1)的62%,水玻璃M2-M4 (74% - -86%)。gydF4y2Ba

3.2.3材料足迹gydF4y2Ba

麦混合物的详细材料足迹结果M1-M4 PC-ref。所示gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

材料的脚印是由石英砂决定的。石英砂相当于大约40%的总质量的混合物M1-M4 PC-ref。由于使用辅助材料(GGBFS和硅灰)、物质混合物的足迹M1-M4低于每m³混合物的总质量gydF4y2Ba_{−情商gydF4y2Ba}。例如,1 m³gydF4y2Ba_{−情商gydF4y2Ba}混合物的M3重2034公斤,需要1804公斤的原料基本材料(1970公斤)的生产。相比之下,直接材料PC-ref的输入。2357公斤/ m³吗gydF4y2Ba_{−情商gydF4y2Ba}及其材料占用资金多达2746公斤原料每m³(3232公斤主要材料)gydF4y2Ba_{−情商gydF4y2Ba}混凝土。gydF4y2Ba

3.2.4水足迹gydF4y2Ba

详细的水足迹麦M1-M4和PC-ref混合物的结果。所示gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

物质生产的混合物,M1-M4 328 (M1) 461 (M2) m³的水,在参考面积加权的可用性,使用。相比之下,186 m³加权PC-ref的水用于物质生产。水足迹结果从生产水玻璃的混合物M2-M4 (67% - -79%)。在生产材料的混合物M1、氢氧化钾和水玻璃水足迹的主要贡献者(分别为37%和27%)。gydF4y2Ba

4灵敏度分析gydF4y2Ba

进行灵敏度分析来确定分配方法对结果的影响。的相对足迹结果M1-M4 PC-ref。(0%)没有分配,经济分配和质量分配所示gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

UHPC混凝土混合物alkali-activated M1-M4 32%低-47%的气候和材料足迹和更高的能源和水足迹PC-ref相比。没有分配。考虑经济分配,AAM的优点混合M1-M3拒绝第6 - 22百分点,和缺点上升比例从百分比。例如,没有分配,M1的气候足迹是45%低于气候PC-ref的足迹。,与经济分配,它是低26%;因此,优势下降18个百分点。gydF4y2Ba

混合物的能源足迹和水足迹与PC-ref M4改善。,当分配被认为是,尤其是质量分配。没有分配,混合物的能源足迹M4 PC-ref高出64%。,而质量分配,其能源消耗仅高出3%。整体质量分配,结果AAM-UHPC PC-ref相比。可以改变80百分点(见相对气候足迹的M1)。gydF4y2Ba

总的来说,灵敏度分析的结果证实UHPC混凝土,比较LCA的分配方法可以确定一个新的粘合剂配方比电脑更好或更糟,考虑混凝土的环境足迹。不过,经济分配应该优先,主要产品(钢铁和硅)的主要来源,如果收入在生产过程。在这种情况下,分配的影响不是比较的关键。gydF4y2Ba

5讨论和结论gydF4y2Ba

足迹分析四个混凝土混合物alkali-activated材料(混合物M1-M4)间隔与PC进行混凝土内cradle-to-gate LCA的界限。每个混合的功能单位适应代表相当于混合物具有不同抗压强度的函数。此外,AAM-UHPC的机械性能和PC-UHPC对比如图所示gydF4y2Ba吉姆et al。(2022)gydF4y2Ba。和易性,尤其是较低的设置AAM-based UHPC可能会出现应用程序。差异的影响耐久性、工作性和收缩在LCA没有考虑。方法,整合不同的属性,特别是耐久性LCA,应该追究未来LCA研究。gydF4y2Ba

LCA的范围内,结果表明AAM-UHPC具有更好性能的气候和材料的脚印,而权衡可以看到关于能源和水足迹。能源和水足迹的缺点源于水玻璃的使用。然而,必须指出水玻璃生产的数据是被视为一个近似。在这项研究中使用的数据是有效的基于生产数据的钠水玻璃的生产从1995年。最近的研究表明,全球变暖的影响硅酸钠生产下降和新生产技术(gydF4y2BaKomkova Habert, 2023gydF4y2Ba)。尽管目前没有数据可供钾水玻璃,可以认为,较低的值也可以假定为钾水玻璃。gydF4y2Ba

当环境影响硅的生产和钢铁产量分配硅灰和GGBFS,分别分配方法可以确定一个麦混合物比PC-ref更好或更糟。与经济分配,个人电脑和AAM-UHPC结果之间的关系变化22页百分点。考虑质量分配,更激烈的差异。尽管如此,经济分配的结果应该是首选的分析。gydF4y2Ba

未来的研究应该关注钾水玻璃的生产过程与不同的化学成分(如摩尔比率)。此外,钾钠水玻璃,水玻璃的可比性应该检查的环境影响。总的来说,混合物抗压强度高的M3和低水玻璃含量最喜欢M1显示环境的性能检查麦混合物。评价方法等规范化、权重和排名可以应用在未来的研究当麦绑定和PC的环境影响进行了比较。这可能显示个别足迹结果并将改善的意义相反的结果的评估不同的足迹类别。此外,未来趋势的钢铁生产炉时应考虑分配给GGBFS钢铁产量的影响。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/gydF4y2Ba补充材料gydF4y2Ba;进一步询问可以针对相应的作者。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

HS和AW概念化和分析而设计的。AW和DGo麦混合物的数据和信息。DGl收集数据并进行分析。BM、CM和某人提供重要的反馈。所有作者讨论了结果,导致最后的手稿。所有作者列出了大量的、直接的和知识贡献的工作,批准发布。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或那些出版商编辑和评论员。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba

补充材料gydF4y2Ba

本文的补充材料在网上可以找到:gydF4y2Bahttps://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2023.1196246/full补充材料gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba