建材知多少：低碳水泥技术的研发与应用

“双碳”已成为国家战略的发展目标。以水泥混凝土为代表的建筑材料作为世界上最大宗的人工制备材料，在为人类社会发展作出重要贡献的同时，也产生了巨量碳排放污染的问题。如何科学研发和有效应用碳减排技术，是我们当前面临的一项紧迫而艰巨的任务。 　　首低碳混凝土技术是指在混凝土生产、使用过程当中，采用新的技术方法与已有通用技术相比，可以直接或间接下降碳排放的技术。其次，我们要知道混凝土的碳排放是从哪来的。研究表明，从生产的角度，混凝土的碳排放包括：原材料生产燃料动力带入、混凝土生产过程动力产生、混凝土运输过程燃油产生。研究显示，混凝土碳排放量的90%以上来自于原料带入，主要是水泥。从使用的角度，混凝土的质量决定其使用效能和寿命，建筑产品和工程的使用周期越长，其碳排量的单位分摊则越低。 　　基于混凝土碳排放的构成，混凝土的碳减排技术路线应该很清晰，一是在混凝土中少用水泥，直接减少碳排放；二是提高混凝土的质量，使其具有好的性能和长寿命，间接减少碳排放。 　　1.混凝土中少用水泥技术 　　混凝土中少用水泥技术主要包括：（1）多用矿物掺和料替代水泥；（2）采用工业固废、尾矿、建筑垃圾替代骨料等原料；（3）采用可循环设计混凝土材料体系；（4）充分发挥胶凝材料的水化胶凝活性。 　　举例：C30混凝土配方常用P.O42.5水泥量为350kg/m3，P.O42.5水泥的CO?排放量约为750kg/t.c，采用矿物掺和料150kg/m?的替代水泥的配方，可计算减少碳排量113kg/m3，减少幅度为43%。 　　2.提高混凝土质量技术 　　此处所指为广义混凝土质量，包括混凝土的物理化学性能、力学性能、耐久性和寿命等。提高混凝土质量技术包括：（1）研发应用最优化的混凝土配方设计；（2）形成最佳混凝土结构与性能；（3）采用高技术混凝土（高性能混凝土、超高性能混凝土、复合结构混凝土等）技术。 　　比如说，现有混凝土配料设计较粗放，并没有达到原料组成与结构的最优化，一方面造成材料浪费，如普遍存在的多用高碳排放水泥；另一方面混凝土结构较易形成内部孔隙等缺点，造成耐久性能劣化。又比如，混凝土建筑的使用年限若从50年提升至100年，则使碳排量减摊一半。 　　在建材行业中，水泥生产提供了80%以上的碳排量，而水泥碳排放又转手带给了混凝土。据统计，混凝CO2排放量占到总排放量的14.5%以上。因此低碳混凝土技术的研发和应用，对“双碳”目标的实现具有举足轻重的作用。