随着全球人口增长加速城市扩张，建筑活动达到前所未有的水平，给自然资源和环境带来巨大压力。普通波特兰水泥作为现代基础设施基石，虽对全球碳排放贡献巨大，却仍是最有效、常用的土壤固化剂。与此同时，建筑垃圾在垃圾填埋场持续堆积，解决水泥使用带来的环境负担以及工业废物处理效率低下问题迫在眉睫。

为应对这些相互关联的挑战，由日本芝浦工业大学(SIT)工程学院 Shinya Inazumi 教授领导的日本科学家提出了一种可持续替代方案：利用建筑垃圾副产品 Siding Cut Powder(SCP)和来自回收玻璃的土硅(ES)开发出高性能土聚物基土壤固化剂。相关论文发表在《清洁工程与技术》杂志上。

这一突破性创新提供了减少对水泥依赖的替代方案，同时将建筑垃圾转化为宝贵建筑资源。SCP 和 ES 结合形成基于土工聚合物的固化剂，能把土壤抗压强度提高到建筑级阈值 160 kN/m²以上。在 110°C 和 200°C 下对 SCP 进行热处理是关键步骤，显著提高其反应性，且在不牺牲材料性能的情况下减少材料使用。

“这项研究代表了可持续建筑材料的重大突破。”Shinya Inazumi 教授指出，“通过利用两种工业废料，我们开发出一种土壤固化剂，不仅符合行业标准，还有助于应对建筑垃圾和碳排放的双重挑战。”

该研究在环境安全方面也备受关注。环境评估最初发现砷浸出问题，部分原因是 ES 中含有回收玻璃。不过，Inazumi 教授解释说：“可持续发展不能以牺牲环境安全为代价。我们发现并解决了一个潜在环境问题：当在初始配方中检测到砷浸出时，加入氢氧化钙可通过形成稳定的砷酸钙化合物有效缓解这一问题，确保完全符合环保要求。”

该解决方案具有众多实际应用和广泛现实影响。Inazumi 教授表示：“在城市基础设施建设中，我们的技术可稳定道路、建筑物和桥梁下方的软弱土壤，无需依赖碳密集型波特兰水泥。这在存在问题粘土的地区尤其有价值，因为传统稳定方法成本高且对环境造成负担。”

这些材料具有良好的可加工性，凝固时间符合应急响应需求，能帮助灾害易发地区快速稳定土壤。此外，发展中地区的农村基础设施项目可利用这些材料制造用于建筑的稳定土块，为烧结砖或混凝土提供低碳替代品。

其影响深远，惠及多个行业。对于面临日益增长的脱碳压力的建筑行业，土聚物固化剂提供了性能超越传统方法且不会产生过多碳足迹的替代方案。对于岩土工程公司，其在硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀和冻融循环条件下的卓越耐久性，使其能在严苛的腐蚀性环境中使用。

此外，通过降低波特兰水泥的使用量，该技术能支持旨在满足绿色建筑认证和碳减排目标的建筑项目，还能使开发商在已实施碳定价机制的国家获得环境激励措施，增强其经济可行性。

Inazumi 教授强调了他工作背后的更广阔愿景：“通过从现成的废物流中开发出一种地质聚合物固化剂，我们不仅提供了可持续的工程解决方案，而且重新定义了我们在资源受限的世界中如何评价工业副产品。”

这些发现表明，可持续建筑实践将发生革命性转变，有可能将数百万吨建筑垃圾转化为宝贵资源，同时减少水泥生产相关的碳足迹。目前，水泥生产占全球二氧化碳排放量的 7 - 8%。随着全球基础设施需求持续增长，此类创新技术在构建更具韧性、更负责任的未来方面发挥着核心作用。

更多信息：Shinya Inazumi等，利用废弃壁板和玻璃粉开发环境可持续的土聚物基土壤固化剂，《清洁工程与技术》(2025)