混凝土低碳化哪個環節最關鍵？
近期，國務院發布了《2030年前碳達峰行動方案》（國發〔2021〕23號），在“推動建材行業碳達峰”章節，明確指出要“加強新型膠凝材料、低碳混凝土、木竹建材等低碳建材產品研發應用”。這是“低碳混凝土”概念首次出現在國務院頒發的重磅文件之中，意味著低碳混凝土在實現“雙碳”目標的進程中，將承載起更多責任。
在日前由中國混凝土與水泥制品協會預拌混凝土分會與國建聯信認證中心共同組織的“低碳混凝土”專家座談會上，專家們圍繞“新型膠凝材料”和“低碳混凝土”的定義、技術要求和其研發與應用等進行了探討，為混凝土走向低碳化凝聚了共識。
膠凝材料或成混凝土低碳化重點
“關于低碳混凝土，從對國務院的文件理解，有兩個重要的維度。一是從量的角度，需要降低混凝土的用量。二是從質的角度，需要用先進的新技術來推動混凝土的進步與發展。”同濟大學教授蔣正武表示，低碳混凝土目前還沒有確切的定義，應對混凝土從生產、應用到全生命周期過程的碳排放進行考量。
那么，混凝土走向低碳哪個環節最重要？
針對這一問題，蔣正武認為，重點在膠凝材料即水泥。使用低碳膠凝材料，就是在直接減碳，但在追求混凝土低碳技術的同時，行業企業不應忽略混凝土工作性、力學性能、耐久性等基本技術性能，否則就得不償失了。另外，用固廢代替骨料，加強循環利用，也是混凝土低碳的體現。
“混凝土擁有很強的環保性與經濟性，從住房、基建到交通、基礎設施，都離不開混凝土，這點必須高度肯定。但混凝土中水泥用量不低，推動水泥朝著低碳的方向發展已經成為共識。”中國礦業大學（北京）教授王棟民指出，在未來的水泥中，堿激發膠凝材料正在成為全球行業熱點，因此更傾心于從耐久性的角度去思考低碳混凝土，用低碳膠凝材料、優良的外加劑、用完全符合標準的固廢替代砂石等來打造低碳混凝土的耐久性，從延伸建筑的壽命來長久降碳。
而華潤水泥技術研發中心碳中和技術研發負責人張賓則認為，若要實現混凝土的碳中和，從碳利用的角度可以考慮利用混凝土礦化吸收二氧化碳，這是二氧化碳利用的有效方式之一。從水泥的低碳化角度來看，新型膠凝材料其實就是低碳膠凝材料。低碳膠凝材料從產品端大體上可以分為兩類：一是低熟料水泥，二是低鈣水泥。對于低熟料水泥來說，需合理地使用礦渣、粉煤灰等輔助性膠凝材料。從全國來看，高爐礦渣目前幾乎100%被利用，粉煤灰利用率大約70%，而鋼渣、建筑垃圾等的使用率較低。因此，要根據當地資源情況合理發展低熟料水泥。
應更多關注碳足跡計算
“到2030年實現碳達峰的目標時間緊任務重，這需要成熟的、可大批量使用的技術。而對于低碳混凝土來說，首先要計算碳足跡。”清華大學教授閻培渝說，“從世界范圍來看，目前預分解煅燒生產水泥熟料的碳排放水平都比較接近。我國各大型企業生產水泥的熱耗與能耗相差不多，但是不同的水泥如P.II硅酸鹽水泥、P.O普通硅酸鹽水泥的碳足跡有較明顯的差異，需要認真計算。在計算中，我們需要知道水泥的混合材種類和摻量，但是這個數據很難拿到。混凝土的組分更復雜，碳足跡的準確計算更難。另外還需界定低碳混凝土、低碳膠凝材料如何發展。”
關于堿激發膠凝材料，雖然生產過程中不需高溫煅燒，但它需要化學工業產品做激發劑，其生產過程也耗費能源資源，綜合能耗不一定比水泥生產用得少。對此，閻培渝表示，作為堿激發膠凝材料的主要原料，無論粉煤灰還是礦渣，都可以直接用于替代水泥配制混凝土，成為緊俏的寶貴資源。因此，堿激發膠凝材料能否成為可大量生產與使用的新型膠凝材料，還需要慎重考慮。
談到低碳混凝土，國建聯信認證中心副總經理尹靖宇則認為，首先要明確混凝土碳足跡的量化基礎。她表示，國際通行的產品碳足跡核算包含3個范圍，一是企業自身生產廠界范圍內直接產生的碳排放；二是外購電力與熱力等能源的間接碳排放；三是產品原材料獲取、產品使用及報廢、拆除和再利用階段的碳排放。國際通行的碳足跡評價標準是ISO14067《溫室氣體－產品碳足跡－量化要求和指南》，相應國家標準正在轉化中。具體到混凝土產品的碳足跡，包含了混凝土所用原材料的蘊含碳足跡（尤其是水泥帶入的碳足跡）、混凝土生產、運輸的碳足跡，以及混凝土在建筑使用及報廢拆除再利用階段的碳足跡，甚至包含碳化過程的碳清除。
中建西部建設新材料科技有限公司教授級高級工程師齊廣華表示，在歐洲當時有些是采用歐洲標準做默認值，對預拌混凝土碳足跡邊界測試過兩種方式，即從“搖籃到大門”（出廠前）和從“搖籃到交付”（入泵前），其中交付運輸的碳足跡約為10kgCO?/m3至11kgCO?/m3（取決于攪拌站的輻射半徑），約占混凝土碳足跡的5.5%左右。而預拌混凝土企業對碳足跡可控的是原材料的選擇、配合比，交付與運輸可控的只是運輸車輛的能源形式，柴油車或新能源車運輸距離的選擇性有限，目前新能源混凝土攪拌車已經走入混凝土公司，西部建設也已經在使用，因此在當前形勢下，將預拌混凝土碳足跡的邊界界定在從“搖籃到入泵”更為現實。
廢棄物應用領域需繼續開拓
“當前水泥生產已經有了新的發展方向和生產技術，如生態水泥可利用城市廢棄物和工業固廢等，這從環保的角度來看已經賦予水泥成為新型膠凝材料特性。我認為更重要的是開拓這些廢棄物在城市配套建設中的應用領域。”北京工業大學教授龔先政說。
在實施方面，龔先政表示，當前在開拓廢棄物在城市配套建設中的應用領域方面，還存在許多問題值得研究和需要解決，如污泥處理方式、在水泥生產應用中前端預處理的烘干等。關于低碳混凝土，混凝土中水泥的應用量很大，混凝土碳排放絕大部分來自水泥，混凝土種類多、用途廣、氣候差異大，如何準確地核算其碳足跡？計算的依據是什么？計算邊界如何劃分？計算全生命周期怎么解決？混凝土利用粉煤灰等廢棄物的碳排放、利用廢棄物制備外加劑等碳排放更復雜，計算如何確定？這些都是亟待解決的問題。
談到我國水泥與混凝土的低碳達標，利勃海爾（中國）有限公司戰略及公共關系經理張偉宏同樣認為，目前最大的想象空間是能源替代和材料替代。
到2030年水泥混凝土行業要實現碳排放驟降的話，必須有替代物；2060年實現零碳，就需要有碳捕捉和電力實現零碳供應。水泥的替代物主要應用在熟料燒結低溫原材料替代和在混凝土中增加摻合料。特別需要強調的是，在生產低碳混凝土的過程中，針對水泥減量，并不意味著降低品質為代價，需要研究混凝土更多更佳的骨料級配，粉末更細的粉料配比，以及更加優秀的均勻攪拌，這樣的混凝土往往可以減少用水量，提高混凝土耐久性能。
而哈爾濱工業大學教授周春圣則表示，混凝土可以從空氣中收集碳，廢舊混凝土做再生骨料就是在做碳捕捉，形成碳循環。而要實現這一目標，需要新技術的開發，混凝土在這方面有優勢，我們還有很長的路要走。
《2030年前碳達峰行動方案》明確提出，到2025年，非化石能源消費比重達到20%左右，單位國內生產總值能源消耗比2020年下降13.5%，單位國內生產總值二氧化碳排放比2020年下降18%，為實現碳達峰奠定堅實基礎。到2030年，非化石能源消費比重達到25%左右，單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上，順利實現2030年前碳達峰目標。目標在前，混凝土走向低碳需要做的工作還有很多很多，在這個過程中，可以說每個環節都非常關鍵。但無論以何種形勢實施，保證混凝土耐久性一定是首要前提。
中國建材報記者：吳躍
責編：丁濤
校對：張健
監審：陶璐璐
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