從廢棄物到奇蹟：綠色灌漿材料引領永續建築新時代

在現代建築工程中，灌漿技術被廣泛應用於地基改良，以確保結構的穩定性和安全性。這項技術透過將穩定材料注入土壤中，對於地震頻繁地區和地質條件不佳的區域尤為重要。無論是加固地基、防止土壤侵蝕，還是強化地下結構，灌漿在打造能夠抵禦環境壓力和地質挑戰的韌性基礎設施中扮演著關鍵角色。

然而，傳統的灌漿方法長期以來存在著嚴重的環境問題。建築業對矽基化學灌漿材料的依賴，這些材料在生產過程中消耗大量能源，導致全球二氧化碳（CO₂）排放量大幅增加。隨著減輕環境影響的壓力日益增加，開發永續的灌漿材料替代品已成為全球科學家和工程師的當務之急。

在此背景下，日本芝浦工業大學的研究團隊開發了一項創新解決方案，可能徹底改變地基改良的灌漿技術。由工學院教授稲積真也領導的研究團隊，開發出一種名為「地熱流體回收膠態二氧化矽」（CSRGF）的新型碳中和灌漿材料，不僅能增強土壤穩定性，還能減少建築和地熱能源開採對環境的影響。這項研究成果已發表於《建築材料案例研究》期刊。

「地熱能源生產過程中會產生大量富含二氧化矽的廢液，這些廢液傳統上會造成維護和處理的難題，」稲積教授解釋道。「透過將這些廢棄物轉化為高效能的CSRGF灌漿材料，我們希望建立一種迴圈經濟模式，將工業副產品轉變為有價值的建築材料。」

這項新開發的灌漿材料解決了兩個主要問題：一是防止高二氧化矽含量的廢液損壞地熱能源開採裝置，二是減少傳統灌漿材料生產的碳足跡。

廣泛的實驗室測試顯示，這種灌漿材料表現出卓越的效能，其抗液化能力比現有材料提高了50%。其低黏度和可控的凝膠時間使其能夠深入土壤，同時符合環境安全標準。這些特性使得CSRGF灌漿材料在地震頻繁地區尤其有價值，因為土壤穩定性對於防止地震期間的結構損壞至關重要。

值得注意的是，CSRGF灌漿材料的應用不僅限於地震防護。其優異的防水效能使其成為地下建築專案的理想選擇，包括隧道、地鐵和地下室等容易受到水滲透威脅的結構。此外，在沿海和洪水易發地區，CSRGF灌漿材料可以加固土壤，防止侵蝕並降低海平面上升帶來的風險。

CSRGF灌漿材料的開發標誌著建築業邁向碳中和的重要里程碑。透過再利用工業副產品和減少廢棄物，這項創新展示了迴圈經濟原則如何推動更永續的建築實踐。

此外，其成本效益和可擴充套件的生產方式減少了建築過程中的CO₂排放。其應用符合國際永續發展倡議，為環境友好的土壤穩定技術設定了新的行業標準。

「透過以我們的永續替代品取代傳統的矽基灌漿材料，建築業可以朝著更綠色的基礎設施發展邁進，支援全球在2050年實現碳中和的努力，」稲積教授表示。

研究團隊的下一步計劃包括擴大生產規模並進行實地試驗，以進一步驗證該材料在實際條件下的效能。隨著建築業努力在永續性和高效能之間取得平衡，這項創新展示了以創新思維永續解決工程挑戰的力量。