传统混凝土是由沙子、水、碎石、水泥以及各种其他骨料混合而成。水泥是混凝土混合物中的粘结剂。当正确养护并干燥后，混凝土会形成坚固结构，通常用于建造桥梁、建筑物、道路和其他类型的结构。
混凝土是全球第二大广泛消费的产品，仅次于水。这显示了它的重要性。但用于制造水泥（混凝土的关键成分）的氧化钙和其他矿物的开采是不可持续的。这些矿物的自然储量有限，而生产水泥所需的能源是全球变暖的关键因素。
研究人员一直在努力寻找水泥的替代品，已经开发出了许多替代品，并且它们产生了令人印象深刻的结果。其中大多数已经被建筑和建筑业采用，以制造替代混凝土。
Ferrock
Ferrock是水泥的替代组件，它结合了工业废物，通常由钢尘制成。它比水泥具有更好的吸收性，并能制造更坚固的混凝土。
固化更快
除了具有独特的化学性质之外，Ferrock所具有的一些技术特征使其最有可能成为水泥的替代品。就其新鲜状态和可加工性而言，Ferrock具有类似的功能特性。此外，与OPC相比，铁基黏合剂的固化时间要少一些，仅需碳酸化4天即可，而水泥固化需要28天。由于压缩二氧化碳的纯度不同，理论上Ferrock的固化也具有进一步加速的潜力。
强度更高
从性能的角度来看，抗压强度和抗折强度测试表明纯浆（无骨料）比OPC的可比较样品强；就抗压强度而言，Ferrock的典型强度为34.47-51.71MPa，有的甚至高达68.95MPa。这些值高于用于商业用途的28天固化OPC标准值。
更柔韧
弯曲试验表明，Ferrock具有出色的弯曲响应，其强度是OPC样品的4倍。Ferrock糊剂的测试样品强度平均超过8.27MPa，而类似的28天固化OPC样品的测试样品强度为1.90MPa。另外，在Ferrock中添加玻璃纤维甚至可以获得更高弯曲响应结果。
抗腐蚀
研究还表明，铁基黏合剂在海洋环境中化学稳定，暴露于盐水中不会分解。实际上，结果表明Ferrock具有将某些盐（尤其是氯离子）掺入矿物结构的能力。这种捕集能力似乎可扩展到某些有毒污染物。
Papercrete 纸浆混凝土
Papercrete 是一种创新和可持续的建筑材料，由再生纸、水泥，有时还有其他纤维或添加剂的混合物制成。
它的环保吸引力在于纸张的回收利用，这不仅可以将废物从垃圾填埋场转移出来，还可以减少对新材料的需求，从而节省资源和能源。
Papercrete 的主要优点之一是其重量轻的特性，使其易于处理和使用。它具有良好的绝缘性能，有助于提高建筑物的能源效率。
此外，与传统混凝土相比，在其成分中使用再生纸使其成为更环保的选择。
但是，Papercrete 确实有一些限制。它的强度和耐久性可能低于传统混凝土，因此不适合在没有额外支撑的承重结构。它还可能容易受到水分吸收，需要保护性密封剂或设计考虑以防止潜在的降解。
尽管存在这些缺点，但 Papercrete 为具有生态意识的建筑项目提供了一种有趣的替代方案，特别是对于非结构元件和绝缘材料。
Timbercrete 木材混凝土
Timbercrete 是一种由锯末和混凝土混合物制成的复合建筑材料。它作为一种环保选择脱颖而出，主要是因为它结合了锯末（木材行业的一种废品），减少了垃圾填埋场的废物并利用了现成的资源。
木屑的加入还意味着在其生产中使用更少的水泥，因为水泥的碳足迹很高。
木混凝土的主要优点之一是与传统混凝土相比，它的保温性能更高，可以提高建筑物的能源效率。它还比标准混凝土更轻，减少了运输排放，并且在施工过程中更易于处理。木混凝土砌块甚至可以制成看起来像天然木材的样子，从而提供美观的多功能性。
然而，木混凝土的缺点包括结构强度可能低于传统混凝土，限制了它在某些承重应用中的使用。此外，作为一种相对较新的材料，它可能不像传统建筑材料那样广泛可用或经过测试。尽管存在这些挑战，但 Timbercrete 提出了一种创新的可持续建筑方法，将混凝土的耐久性与回收木材的环境效益相结合。
Ashcrete
Ashcrete由回收的粉煤灰、硼酸盐、底灰和氯化合物的混合物制成。它的不同之处在于其卓越的可持续性——用于生产 Ashcrete 的材料中约有 93% 被回收利用。主要成分 C 类粉煤灰具有高钙含量和最低碳含量，使其成为具有环保意识的建筑项目的理想选择。硬化后，Ashcrete 具有令人印象深刻的特性：致密，平均重量为 1.8092 g/cm3，并且具有低渗透性，抗压强度超过 21 MPa。
Ashcrete 成功的核心是粉煤灰的细颗粒及其火山灰特性。这些特性减少了新灰混凝土的开裂和渗出，从而降低了渗透性，从而与传统混凝土相比，提高了强度和耐久性。此外，粉煤灰增强了 Ashcrete 对温度波动和腐蚀的抵抗力，使其成为各种建筑应用的可靠选择。
粒化高炉矿渣（GGBS）
在铁的生产过程中，矿渣通常会浮到顶部，而铁则留在底部。这种矿渣通常被移除并在水中淬火，然后磨成细粉。与粉煤灰一样，粒化高炉矿渣最初被认为是废物并被填埋在垃圾填埋场中。然而，后来发现这种材料可以用来替代混凝土中高达80%的水泥，使其成为水泥的最佳替代品之一。
为了获得最佳效果，仍然需要将波特兰水泥添加到混凝土混合物中。通常，GGBS和波特兰水泥可以按40%至60%或70%至30%的比例混合，使其成为水泥的绝佳替代品。
硅灰
这是硅制造过程的副产品。硅灰包含像烟雾一样细小的颗粒。该材料可以用于制造浆状或致密形式的混凝土。由于这种水泥替代品的成本较高，该材料通常仅用于制造适用于恶劣环境条件和其他特殊项目的混凝土。在英国，硅灰在混凝土中使用的最广泛比例约为总水泥含量的十分之一。
可再生材料
创造可持续环境的关键在于回收废物。这有助于减少最终进入垃圾填埋场的废物量。它还消除了制造产品所需更多原材料的需求。在制作混凝土时，可以通过回收常见废物产品来替代水泥和其他骨料。
例如，可以回收混凝土碎片以减少用于制造混凝土的碎石、沙子和其他骨料的数量。这有助于减少每年倾倒在垃圾填埋场中的混凝土废物量。
玻璃也可以回收以替代一些混凝土骨料。这不仅增加了混凝土的强度，还减少了每年被填埋在垃圾填埋场中的玻璃废物量。
废旧轮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铁的需求，因为轮胎含有一些可以提供所需氧化铁的线材内容。
塑料具有长寿命、耐候性，并且是骨料材料的优秀替代品。它们可以多次回收而不影响材料的质量。回收的塑料可以替代混凝土中高达20%的骨料材料。
基于地质聚合物的水泥
地质聚合物水泥是一种已知在室温下硬化的粘结产品。这种物质比水泥更快地固化，通常是在几分钟内而不是几小时内。地质聚合物水泥可以由工业副产品和最低限度加工的天然产品制成。
这种类型的水泥是通过混合水、粉煤灰和用户友好的碱性试剂制成的。大多数地质聚合物类型的水泥可以在24小时内固化和达到其最大强度。这种类型的水泥有助于减少碳足迹并解决传统混凝土的一些耐久性问题。
生物水泥
这些是通过混合尿素、氯化钙、干粗尿素酶和水制成的。最后两种成分通常在现场混合。建筑和建筑业目前正在使用许多其他类型的生物水泥，还有许多其他类型正在开发中。生物水泥是环保的，可以有效地替代混凝土。
例如一支科学家团队正在研究如何创造新型生物水泥，在这种材料中，工程细胞能够对环境变化做出反应，并加强其周围的土壤。
该团队已经在大肠杆菌中发现了数十个基因，这些基因受到10个大气压的压力调控……利用这一点，他们正在改造细菌，以创建一个“基因电路”，使细菌能够通过产生“生物水泥”来对其环境做出反应。
一幅艺术家笔下的细菌形成建筑地基的印象图
研究团队表示这项应用预示着一种新的设计方式。想象一下，通过改变微观细菌细胞的DNA来设计建筑规模的结构。这样的技术将远远超越当前的技术水平，并激励新一代工程设计师从分子到建筑环境的多个尺度进行思考，并预想用生物体进行土木工程。
