特拉华大学研究人员领导的一项新研究发现，混凝土是大量细菌的家园。由研究员朱莉·马雷斯卡 (Julie Maresca) 领导的团队在美国微生物学会杂志上发表了他们的研究结果，表明即使在恶劣的混凝土栖息地中，细菌群落也可以生存和繁衍。研究还表明，这些细菌社区的变化可以提供有关混凝土结构状况的重要信息。

混凝土是一种坚硬、干燥和含盐的环境，典型的 pH 值约为 12.5，使其与一瓶漂白剂一样好客。尽管如此，许多耐寒的细菌，如 psychrobacter，可以称之为混凝土家园。反过来，这些社区又受到时间和天气等因素的影响，这些因素也会影响混凝土。该团队的发现之一是，混凝土内的细菌群落可以提供碱-二氧化硅反应的早期预警，这种反应会降解混凝土但难以检测。

研究员朱莉·马雷斯卡 (Julie Maresca) 领导的团队还发现，细菌有可能通过产生碳酸钙来对混凝土进行“生物修复”，碳酸钙可以填充混凝土中的裂缝和孔隙。为了研究基于混凝土的细菌群落，该团队创建了 40 个圆柱体并将它们放置在屋顶上。在两年内收集 DNA 样本，然后进行测序和分析。

Maresca 解释说 ，在开展这项工作之前，“对于混凝土中的微生物，我们真的一无所知。它是世界上最常用的建筑材料，但我们对里面有什么一无所知。混凝土用于潮湿环境、下水道系统、桥梁桩，我们知道表面上的微生物可以降解它。但是里面有什么，它有什么作用吗？它可以告诉我们什么吗？”

细菌几乎无处不在，研究人员和创新者越来越意识到这些小动物可能非常有用。我们最近介绍了许多以细菌为主题的创新，包括使用细菌将铜离子转化为可用形式，以及使用细菌帮助拯救珊瑚免受海洋变暖的影响。

事实证明，细菌能否告诉我们任何事情的答案是肯定的，尽管仍有很多问题需要回答。其中最主要的是细菌正在吃什么以及它们如何在恶劣的环境中生存。但是，亲混凝土细菌也可以为土木工程师提供有关许多结构状况的重要信息。目标是确定哪些细菌表明混凝土环境正常，哪些细菌表明混凝土以某种方式受损。然后就有可能开发一个预警系统，让交通官员能够优先考虑维修和更换。然而，在此之前还需要做大量工作。

普通混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。 混凝土主要划分为两个阶段与状态：凝结硬化前的塑性状态，即新拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分，中国普通混凝土强度等级划分为14级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。

广义混凝土是由胶凝材料，粗细骨料，水及其他外加剂按照适量的比例配制而成的人工石材。在土木工程中，应用最广泛的是普通混凝土：以水泥为胶凝材料，以砂，石为骨料，加水拌制成的水泥混凝土。 混凝土优点是原材料丰富，成本低；良好的可塑性；高强度；耐久性好；可用钢筋增强。

在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体。

混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的。同时也与施工工艺(搅拌、成型、养护)有关。因此，我们必须了解其原材料的性质、作用及其质量要求，合理选择原材料，这样才能保证混凝土的质量。

配制混凝土一般可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。必要时也可采用快硬硅酸盐水泥或其他水泥。水泥的性能指标必须符合现行国家有关标准的规定。

水泥向固碳和环保方向发展

这是一种在美化您的房屋或其他建筑物的同时封存碳的新方法：由混凝土制成的油漆。Celour 涂料是由皇家艺术学院和伦敦帝国理工学院的毕业生 Kukborg Kim 开发的，他使用废弃的混凝土粉末创造了这种涂料。这是一种由氧化钙组成的水泥基残渣，是混凝土回收利用的剩余物。

水泥残渣通常被掩埋在垃圾填埋场，在那里它会渗入土壤并使其呈碱性，从而破坏当地环境。然而，当混合到油漆中时，粉末会发生矿物碳化。这是通过 CO2 与水泥中的矿物质反应形成稳定的碳酸盐。碳酸化过程有效地隔离了空气中的碳，并已用于许多其他二氧化碳封存项目。

为了制作室内外涂料，Kim 将粉末过滤、粉碎并与聚乙烯醇粘合剂、水和各种颜料混合。Kim 声称，一旦应用于墙壁，每使用 135 克涂料，这种涂料就能够隔离 27 克二氧化碳。Kim 还声称，除非暴露在极端高温下，否则这种涂料几乎可以无限期地将碳锁定。

Kim 在她的网站上写道：“通过使用 Celour，我们不仅可以主动捕获空气中的二氧化碳，还可以减少制造新水泥时发生的碳排放。Celour 将是用户恢复工业化前大气水平的第一步。”

据估计，水泥行业对全球人为二氧化碳排放量的贡献高达 7%。这种认识导致了许多旨在减少这一数字的创新。最近出现一些解决这个问题的方法，包括氢动力水泥生产工艺和用废弃蔬菜代替水泥制成的混凝土。

尽管水泥的制造会产生大量的碳排放，但研究表明，水泥在其生命周期中通过矿物碳化过程实际上吸收了其中的 43%。然而，这个过程依赖于暴露在空气中的水泥，这意味着只有水泥的外层会发生矿物碳化。通过将水泥残留物掺入油漆中，Kim 让更多的材料暴露在空气中。虽然现在说这种方法能否使水泥生产，甚至涂料生产实现碳中和还为时过早，但这是令人鼓舞的第一步。

伦敦设计师 Asif Khan 与美国水泥行业创新者 Biomason 合作，探索环保水泥。

据全球设计杂志墙纸报道，这种水泥是 2020 年墙纸 Re-Made 项目的成果，在该项目中，Khan 和 Biomason 的合作最终形成了一个由生物水泥锭制成的搁架单元，名为“珊瑚礁”。

就像珊瑚礁在海洋环境中形成一样，Biomason 的 bioLITH 水泥砖是使用微生物生长的。Biomason 于 2009 年在沙迦首次开发了其技术，这就是为什么瓷砖的沙子是从沙迦获得的。聚集体与微生物混合后，将其压制成形状，加入水溶液，并根据需要硬化。

由首席执行官 Ginger Krieg Dosier 共同创立的 Biomason 告诉墙纸 ，“我们的生物水泥是革命性的，碳排放量低，并且能够在整个建筑环境中使用，而不仅仅是在瓷砖中。”

设计现在已经完成，第一个原型已经在可汗位于伦敦东部的车间建造。新的“珊瑚礁”项目将采用触觉结构，交替使用沙迦沙子和木板条制成的 bioLITH 瓷砖，以提供更大的结构支撑。

就“珊瑚礁”而言，可能性是无限的。例如，该设计可以应用于书架、展示柜或屏幕。进一步的设计举措可以探索由水泥制成的更复杂的形式，例如亭子或可居住的结构。

水泥的多功能性可以从其他创新中看出，例如使用水泥回收残渣制成的油漆，可以隔离空气中的碳，以及“世界上第一个”可充电水泥基电池。

水泥是当今世界的基石。然而，2016 年，世界水泥生产产生了约 22 亿吨二氧化碳，据 BBC 称，这相当于全球总量的 8%。随着世界越来越意识到水泥生产的惊人排放量，Biomason 有可能通过强调不排放碳的新混凝土施工模式如何成为可能，从而引领潮流。

意大利科学家研制出一种新型可自我修复的超抗性混凝土

意大利瓦伦西亚理工大学和米兰理工大学的科学家使用结晶添加剂、氧化铝纳米纤维和纤维素纳米晶体等材料研制出具有自我修复能力的混凝土。

这种新混凝土的耐久性比传统的顶级混凝土高30%，这意味着形成的裂缝更少，而且当裂缝发生时，它可以自行修复。

这种混凝土使用寿命远远超过传统混凝土50 年的限制。这对恶劣环境基础设施特别有用，比如海边的建筑或地热发电厂。