混凝土碳减排技术路径

“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。  

本次研讨会的主题是“建材建筑协同碳达峰”，把建材和建筑这两者联系起来是非常好的立意。建材与建筑虽分属于不同的领域，但它们具有紧密的相关性。从建筑物全生命周期的碳足迹来看（此处不包含以建筑非结构性使用功能为主的碳排放，比如供暖和空调系统耗能所产生的碳排放），建筑材料自身带有，生产过程产生，材料的组成、结构与性能，建筑物的使用质量等相互衔接、密不可分，并形成目标产品的总碳排放量和评价。因此，创建最优化系统性的建材建筑低碳设计方法及其评估评价体系，选用统筹协调的碳减排技术方案，将会获得最佳碳减排绩效。  

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。  

低碳混凝土技术的概念  

首先，我们给出“低碳混凝土技术”的定义，它是指在混凝土生产、使用过程中，采用新的技术方法与已有通用技术相比，能够直接或间接降低碳排放的技术。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。  

低碳水泥技术的研发与应用  

混凝土碳排量的90%以上来源于水泥，这说明低碳水泥对于建筑碳减排的极端重要性。水泥工业已开展了卓有成效的碳减排工作，并初步形成低碳水泥技术研发和生产技术应用的发展方向，提出了完成“双碳”任务的时间表和路线图。近几年，武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室将此作为主攻方向，在国家相关部门争取到各类研发项目，并与生产企业联合攻关，取得一些理论创新和技术应用的成果，主要包括：  

（1）创新基于大替代量非化石燃料和非碳钙质原料的水泥熟料烧成理论，研发与之相适应的烧成装备改进和系统稳控生产技术，开发非化石替代燃料实用技术。此项目与华新水泥等合作。  

（2）开展水泥富氧燃烧技术中试，提高燃料的有效燃烧率，提高CO₂富集浓度，以便于收集利用。此项目与海螺水泥等合作。  

（3）创新CO₂吸收矿化新材料体系理论，研发基于此的低碳矿物和碳矿化材料制品与结构，开发碳酸钙新材料体系，这是一项变革性的水泥碳减排技术。此项目与京博集团和中建材集团等合作。  

（4）系统研发和加大工业固废在水泥生产和混凝土工程中的应用，创新固废粉体多重活化和多元复合理论与技术，提高固废的水化胶凝活性，增加混合材与矿物掺和料的掺用量，减少水泥熟料用量，开发非碳钙质固废作为水泥原料利用技术。此项目与武钢、鱼峰水泥、华润水泥、中建三局、西部建设、中铁大桥局集团、中交二航局集团等众多材料生产和建筑工程建设企业合作。