“雙碳”已成為國家戰(zhàn)略的發(fā)展目標(biāo),。以水泥混凝土為代表的建筑材料作為世界上最大宗的人工制備材料,，在為人類社會發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)的同時(shí),，也產(chǎn)生了巨量碳排放污染的問題,。如何科學(xué)研發(fā)和有效應(yīng)用碳減排技術(shù),，是我們當(dāng)前面臨的一項(xiàng)緊迫而艱巨的任務(wù),。

本次研討會（建材建筑協(xié)同碳達(dá)峰研討會）的主題是“建材建筑協(xié)同碳達(dá)峰”，把建材和建筑這兩者聯(lián)系起來是非常好的立意。建材與建筑雖分屬于不同的領(lǐng)域,，但它們具有緊密的相關(guān)性,。從建筑物全生命周期的碳足跡來看（此處不包含以建筑非結(jié)構(gòu)性使用功能為主的碳排放，比如供暖和空調(diào)系統(tǒng)耗能所產(chǎn)生的碳排放）,，建筑材料自身帶有,、生產(chǎn)過程產(chǎn)生、材料的組成,、結(jié)構(gòu)與性能,，建筑物的使用質(zhì)量等相互銜接、密不可分,，并形成目標(biāo)產(chǎn)品的總碳排放量和評價(jià),。因此，創(chuàng)建最優(yōu)化系統(tǒng)性的建材建筑低碳設(shè)計(jì)方法及其評估評價(jià)體系,，選用統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的碳減排技術(shù)方案,，將會獲得最佳碳減排績效。

在建材行業(yè)中,，水泥生產(chǎn)提供了80%以上的碳排量,，而水泥碳排放又轉(zhuǎn)手帶給了混凝土。據(jù)統(tǒng)計(jì),，水泥CO?排放量占到總排放量的14.5%以上,。因此低碳混凝土技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，對“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有舉足輕重的作用,。

低碳混凝土技術(shù)的概念

首先,，我們給出“低碳混凝土技術(shù)”的定義，它是指在混凝土生產(chǎn),、使用過程中,，采用新的技術(shù)方法與已有通用技術(shù)相比，能夠直接或間接降低碳排放的技術(shù),。其次,，我們要知道混凝土的碳排放是從哪來的。研究表明,，從生產(chǎn)的角度,，混凝土的碳排放包括：原材料生產(chǎn)燃料動力帶入、混凝土生產(chǎn)過程動力產(chǎn)生,、混凝土運(yùn)輸過程燃油產(chǎn)生。研究顯示,，混凝土碳排放量的90%以上來自于原料帶入,，主要是水泥。從使用的角度，混凝土的質(zhì)量決定其使用效能和壽命,，建筑產(chǎn)品和工程的使用周期越長,，其碳排量的單位分?jǐn)倓t越低。

低碳水泥技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

混凝土碳排量的90%以上來源于水泥,，這說明低碳水泥對于建筑碳減排的極端重要性,。水泥工業(yè)已開展了卓有成效的碳減排工作，并初步形成低碳水泥技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向,，提出了完成“雙碳”任務(wù)的時(shí)間表和路線圖,。近幾年，武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將此作為主攻方向,，在國家相關(guān)部門爭取到各類研發(fā)項(xiàng)目,，并與生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，取得一些理論創(chuàng)新和技術(shù)應(yīng)用的成果,，主要包括：

（1）創(chuàng)新基于大替代量非化石燃料和非碳鈣質(zhì)原料的水泥熟料燒成理論,，研發(fā)與之相適應(yīng)的燒成裝備改進(jìn)和系統(tǒng)穩(wěn)控生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)非化石替代燃料實(shí)用技術(shù),。此項(xiàng)目與華新水泥等合作,。

（2）開展水泥富氧燃燒技術(shù)中試，提高燃料的有效燃燒率,，提高CO?富集濃度,，以便于收集利用。此項(xiàng)目與海螺水泥等合作,。

（3）創(chuàng)新CO?吸收礦化新材料體系理論,，研發(fā)基于此的低碳礦物和碳礦化材料制品與結(jié)構(gòu)，開發(fā)碳酸鈣新材料體系,，這是一項(xiàng)變革性的水泥碳減排技術(shù),。此項(xiàng)目與京博集團(tuán)和中建材集團(tuán)等合作。

（4）系統(tǒng)研發(fā)和加大工業(yè)固廢在水泥生產(chǎn)和混凝土工程中的應(yīng)用,，創(chuàng)新固廢粉體多重活化和多元復(fù)合理論與技術(shù),，提高固廢的水化膠凝活性，增加混合材與礦物摻和料的摻用量,，減少水泥熟料用量,，開發(fā)非碳鈣質(zhì)固廢作為水泥原料利用技術(shù)。此項(xiàng)目與武鋼,、魚峰水泥,、華潤水泥、中建三局,、西部建設(shè),、中鐵大橋局集團(tuán)、中交二航局集團(tuán)等眾多材料生產(chǎn)和建筑工程建設(shè)企業(yè)合作。

低碳混凝土的技術(shù)路線和研發(fā)應(yīng)用

基于混凝土碳排放的構(gòu)成,，混凝土的碳減排技術(shù)路線應(yīng)該很清晰,，一是在混凝土中少用水泥，直接減少碳排放,；二是提高混凝土的質(zhì)量,，使其具有好的性能和長壽命，間接減少碳排放,。

1.混凝土中少用水泥技術(shù)

混凝土中少用水泥技術(shù)主要包括：（1）多用礦物摻和料替代水泥,；（2）采用工業(yè)固廢、尾礦,、建筑垃圾替代骨料等原料,；（3）采用可循環(huán)設(shè)計(jì)混凝土材料體系；（4）充分發(fā)揮膠凝材料的水化膠凝活性,。

舉例：C30混凝土配方常用P.O42.5水泥量為350kg/m3,，P.O42.5水泥的CO?排放量約為750kg/t.c，采用礦物摻和料150kg/m3的替代水泥的配方,，可計(jì)算減少碳排量113kg/m3,，減少幅度為43%。

2.提高混凝土質(zhì)量技術(shù)

此處所指為廣義混凝土質(zhì)量,，包括混凝土的物理化學(xué)性能,、力學(xué)性能、耐久性和壽命等,。提高混凝土質(zhì)量技術(shù)包括：（1）研發(fā)應(yīng)用最優(yōu)化的混凝土配方設(shè)計(jì),；（2）形成最佳混凝土結(jié)構(gòu)與性能；（3）采用高技術(shù)混凝土（高性能混凝土,、超高性能混凝土,、復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土等）技術(shù)。

比如說,，現(xiàn)有混凝土配料設(shè)計(jì)較粗放,，并沒有達(dá)到原料組成與結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化，一方面造成材料浪費(fèi),，如普遍存在的多用高碳排放水泥,；另一方面混凝土結(jié)構(gòu)較易形成內(nèi)部孔隙等缺陷，造成耐久性能劣化,。又比如,，混凝土建筑的使用壽命若從50年提升至100年，則使碳排量減攤一半,。

推進(jìn)低碳混凝土技術(shù)的5點(diǎn)建議

1.修改,、完善現(xiàn)有不利于低碳混凝土的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,，如：取消一些對材料用量的非理性限定，降低對一些結(jié)構(gòu)的早期強(qiáng)度不必要的要求等,，以合理降低水泥的用量，提高水泥的利用率,。又比如,，對水泥中混合材和混凝土中摻和料的共同使用混亂問題，應(yīng)建立更明確清晰的分類與劃分標(biāo)準(zhǔn),，以避免混凝土設(shè)計(jì)時(shí)對材料成分不清而造成浪費(fèi)或影響質(zhì)量,。

2.研發(fā)更為科學(xué)合理的混凝土配比設(shè)計(jì)方法，推進(jìn)混凝土設(shè)計(jì)從經(jīng)驗(yàn)粗放式向智能精準(zhǔn)化轉(zhuǎn)變,，以提升混凝土顆粒堆積的密實(shí)度,，減少水泥用量，提高混凝土質(zhì)量,。

3.將替代原材料,、再生混凝土納入“低碳混凝土”體系，在有關(guān)混凝土材料生產(chǎn)碳排放計(jì)算和評價(jià)方法中予以明確,，以鼓勵和推進(jìn)相關(guān)碳減排技術(shù)的應(yīng)用,。

4.推進(jìn)低碳混凝土變革性技術(shù)研發(fā)工作，開發(fā)綠色低碳先進(jìn)水泥生產(chǎn)技術(shù),，開展混凝土可循環(huán)設(shè)計(jì)與制備技術(shù),，新型復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源和減少碳排放的目的,。

5.加快推進(jìn)水泥行業(yè)納入全國碳排放注冊登記和交易系統(tǒng),，以創(chuàng)造更好的工作條件，有利于增強(qiáng)碳匯,，引導(dǎo)資金,、技術(shù)和人才等資源要素流向綠色低碳發(fā)展領(lǐng)域，助推建材建筑行業(yè)碳減排,。

注：本文原載于《中國建材報(bào)》3月21日3版,，根據(jù)嘉賓在3月15日舉辦的建材建筑協(xié)同碳達(dá)峰研討會上的發(fā)言整理。