混凝土碳減排技術路徑

“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，混凝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。