“雙碳”已成為國家戰略的發展目標。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，在為人類社會發展作出重要貢獻的同時，也產生了巨量碳排放污染的問題。如何科學研發和有效應用碳減排技術，是我們當前面臨的一項緊迫而艱巨的任務。

本次研討會（建材建筑協同碳達峰研討會）的主題是“建材建筑協同碳達峰”，把建材和建筑這兩者聯系起來是非常好的立意。建材與建筑雖分屬于不同的領域，但它們具有緊密的相關性。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構性使用功能為主的碳排放，比如供暖和空調系統耗能所產生的碳排放），建筑材料自身帶有、生產過程產生、材料的組成、結構與性能，建筑物的使用質量等相互銜接、密不可分，并形成目標產品的總碳排放量和評價。因此，創建最優化系統性的建材建筑低碳設計方法及其評估評價體系，選用統籌協調的碳減排技術方案，將會獲得最佳碳減排績效。

在建材行業中，水泥生產提供了80%以上的碳排量，而水泥碳排放又轉手帶給了混凝土。據統計，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的研發和應用，對“雙碳”目標的實現具有舉足輕重的作用。

低碳混凝土技術的概念

首先，我們給出“低碳混凝土技術”的定義，它是指在混凝土生產、使用過程中，采用新的技術方法與已有通用技術相比，能夠直接或間接降低碳排放的技術。其次，我們要知道混凝土的碳排放是從哪來的。研究表明，從生產的角度，混凝土的碳排放包括：原材料生產燃料動力帶入、混凝土生產過程動力產生、混凝土運輸過程燃油產生。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，混凝土的質量決定其使用效能和壽命，建筑產品和工程的使用周期越長，其碳排量的單位分攤則越低。

低碳水泥技術的研發與應用

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研發和生產技術應用的發展方向，提出了完成“雙碳”任務的時間表和路線圖。近幾年，武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室將此作為主攻方向，在國家相關部門爭取到各類研發項目，并與生產企業聯合攻關，取得一些理論創新和技術應用的成果，主要包括：

（1）創新基于大替代量非化石燃料和非碳鈣質原料的水泥熟料燒成理論，研發與之相適應的燒成裝備改進和系統穩控生產技術，開發非化石替代燃料實用技術。此項目與華新水泥等合作。

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

（3）創新CO?吸收礦化新材料體系理論，研發基于此的低碳礦物和碳礦化材料制品與結構，開發碳酸鈣新材料體系，這是一項變革性的水泥碳減排技術。此項目與京博集團和中建材集團等合作。

（4）系統研發和加大工業固廢在水泥生產和混凝土工程中的應用，創新固廢粉體多重活化和多元復合理論與技術，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，開發非碳鈣質固廢作為水泥原料利用技術。此項目與武鋼、魚峰水泥、華潤水泥、中建三局、西部建設、中鐵大橋局集團、中交二航局集團等眾多材料生產和建筑工程建設企業合作。

低碳混凝土的技術路線和研發應用

基于混凝土碳排放的構成，混凝土的碳減排技術路線應該很清晰，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

混凝土中少用水泥技術主要包括：（1）多用礦物摻和料替代水泥；（2）采用工業固廢、尾礦、建筑垃圾替代骨料等原料；（3）采用可循環設計混凝土材料體系；（4）充分發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，可計算減少碳排量113kg/m3，減少幅度為43%。

2.提高混凝土質量技術

此處所指為廣義混凝土質量，包括混凝土的物理化學性能、力學性能、耐久性和壽命等。提高混凝土質量技術包括：（1）研發應用最優化的混凝土配方設計；（2）形成最佳混凝土結構與性能；（3）采用高技術混凝土（高性能混凝土、超高性能混凝土、復合結構混凝土等）技術。

比如說，現有混凝土配料設計較粗放，并沒有達到原料組成與結構的最優化，一方面造成材料浪費，如普遍存在的多用高碳排放水泥；另一方面混凝土結構較易形成內部孔隙等缺陷，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。

推進低碳混凝土技術的5點建議

1.修改、完善現有不利于低碳混凝土的標準規范，如：取消一些對材料用量的非理性限定，降低對一些結構的早期強度不必要的要求等，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，應建立更明確清晰的分類與劃分標準，以避免混凝土設計時對材料成分不清而造成浪費或影響質量。

2.研發更為科學合理的混凝土配比設計方法，推進混凝土設計從經驗粗放式向智能精準化轉變，以提升混凝土顆粒堆積的密實度，減少水泥用量，提高混凝土質量。

3.將替代原材料、再生混凝土納入“低碳混凝土”體系，在有關混凝土材料生產碳排放計算和評價方法中予以明確，以鼓勵和推進相關碳減排技術的應用。

4.推進低碳混凝土變革性技術研發工作，開發綠色低碳先進水泥生產技術，開展混凝土可循環設計與制備技術，新型復合結構混凝土技術，實現節約資源和減少碳排放的目的。

5.加快推進水泥行業納入全國碳排放注冊登記和交易系統，以創造更好的工作條件，有利于增強碳匯，引導資金、技術和人才等資源要素流向綠色低碳發展領域，助推建材建筑行業碳減排。

注：本文原載于《中國建材報》3月21日3版，根據嘉賓在3月15日舉辦的建材建筑協同碳達峰研討會上的發言整理。