混凝土的低碳技术.docx

1、混凝土的低碳技术混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料，占全球人为二氧化碳（CO2）排放量的6-10%。硅酸盐水泥（也称为波特兰水）是混凝土的主要成分，也是混凝土碳排放的主要来源。在水泥生产过程中，二氧化碳的排放主要来源于两个时间点：大约40%的二氧化碳排放来源于生产过程中化石燃料的燃烧，剩余60%来源于加工过程中自然发生的化学反应。混凝土混合物中各成分的比例对碳排放的影响很大。减少水泥用量是减少混凝土碳足迹最有效的方法。碳智慧属性更少的水泥=更少的碳在减少水泥生产过程的碳影响之后，通过减少每单位体积混凝土使用的水泥量，可以进一步减少碳排放。在适当的情况下，用非化石燃料的补充胶凝材料(也请参考非化

2、石燃料的补充胶凝材料)，使用更大尺寸的骨料(例如使用1英寸粗骨代替0.75英寸的粗骨料)。典型的做法是确定所需的最少水泥量或补充胶凝材料的最大允许量，但这两种情况都可能导致使用的水泥超过必要量。因此，请指定特定时间所需的抗压强度1。了解项目当地供应商有哪些方案并非所有混凝土供应商都可以提供以下方案，因为混凝土中的材料因当地供应的不同而有很大差异。骨料是混凝土中最大和最重的部分，理想情况下应来自附近的来源，骨料可以决定强度所需的胶结材料的数量。补充胶凝材料在质量、一致性和可用性（运输距离）方面也各不相同，因此了解哪些本地供应商能够可靠、经济地利用补充胶凝材料是非常重要的。最后，外加剂可以使通常不

3、可行的低水泥混凝土更容易在现场处理和完成，但搅拌站和施工现场需要有训练有素的团队，这不是所有供应商和分包商都能实现的。了解当地供应商可供选择的方案，并与他们合作，以达到最佳的规格，同时推动他们迈向并实现碳减排。为不同的用途选择不同的混合料并提前计划采用高补充胶凝材料的混凝土要达到目标强度的时间，通常比传统混凝土固化需要更长的时间。确定不需要早期高强度的建筑构件，并提前计划，使这些构件具有更长的固化时间。例如，基础和垫板，以及高层结构较低楼层的剪力墙和柱子，即使在需要相对较高强度的情况下，也是低水泥混合料的良好目标。考虑项目局部采用56天或更晚强度在56天、90天、120天或更长时间（而不是传统

4、的28天）的强度符合性可以增加替代水泥的补充胶凝材料的数量。尽可能指定大于28天的设计抗压强度，以允许最大限度地使用补充胶凝材料。水泥窑类型的影响生产水泥的不同窑类型，按能量强度升序排列为：预分解干燥窑、预热器、预热器干燥窑、长干燥窑、长干燥窑。使用预热器和预分解干燥窑比使用湿窑平均减少85%的能量2。了解您的混凝土供应商使用什么类型的水泥生产窑，并要求水泥来自当地最节能的窑炉。考虑搅拌方法一些混凝土搅拌方法可以使用较少体积的水泥产生高强度混凝土。例如，在浇筑、铺设或放置混凝土时，在分散填充骨料的过程中添加额外的10-30%(成品混凝土的体积)的粗骨料，然后使混合物振动以形成加固混凝土3。这种

5、方法使水泥用量比普通混凝土少10-30%，减少了碳排放，同时提高了混合料的抗压强度。这种方法通常被称为“控制粒度分布”，在某些地区（如北美）是常见的做法。利用碳封存（CO2注入）新技术捕获了水泥生产过程中自然排放的碳，并在搅拌过程中将其注入混凝土混合物中。鼓励混凝土供应商使用碳封或二氧化碳注入方法。指定坚硬、干净和高强度的骨料弱骨料需要补充更多的水泥以达到必要的混合强度。柔软的、多孔的骨料还会导致混凝土的强度变低、耐磨性变差，从而缩短材料的使用寿命。尽可能使用来自当地的硬骨料来减少所需的水泥用量，以产生高耐磨性和较长寿命的混凝土4。指定硅酸盐石灰石水（PLC）代替硅酸盐水泥硅酸盐石灰石水泥（P

6、LC）或IL型水泥是波特兰水泥的一种轻微改性版本，可通过使用更高百分比的石灰石（PLC中石灰石为5-15%，而波特兰水泥中通常为5%）减少隐含碳5。这导致混合料中水泥的比例较小。在本地供应相关产品的情况下，指定硅酸盐石灰石水泥（PLC）而不是典型的波特兰水泥。使用基于非化石燃料的补充胶凝材料指定当地可用的基于非化石燃料的补充胶凝材料或水泥替代产品，包括但不限于：玻璃火山灰*玻璃火山灰是回收、消费后的玻璃并研磨成碎片，可作为补充胶凝材料，减少混凝土混合物中的水泥用量。研究已证明玻璃火山灰可以提升效率、持续的强度增长和可加工性。稻壳混凝土稻壳（稻谷的坚硬保护层）是农业副产品（稻米碾磨过程中产生的废

7、料），由大约85-90的无定形二氧化硅和大约5的氧化铝组成，使灰分具有很高的火山灰特性*。*火山是一大类硅质或硅铝质材料，其本身具有很少或没有胶凝价值，但在有水的情况下，会以精细的形式与氢氧化钙在常温下发生化学反应，形成具有胶凝性能的化合物7。设计和施工指南材料优化和高效设计有许多途径可以优化材料效率，以减少混凝土使用和隐含碳排放。应进行仔细的分析，以确保碳排放量总体上会减少。使用较小的开间尺寸可以使楼板变得更薄。然而，较短的开间尺寸可能需要更多的柱子来弥补，这可能导致总体上使用更多的混凝土。应进行仔细分析，以确保混凝土的总体积减少。使用较大的开间尺寸可以创造更多的可用楼面面积并减少结构构件的

8、基础荷载。高强度混凝（High-strength concrete, HSC）可与较大的开间尺寸配合使用，以实现较小的柱和较薄的楼板。然而，高强度混凝土通常需要更多的水泥，这会增加隐含碳排放。应进行初步计算，以平衡强度（在某些情况下，随着长细比的增加，强度迅速降低）与重量以及所需水泥总体积的关系。这种策略最终受到钢筋笼最小尺寸和钢筋保护层的限制。权衡考虑使用预应力混凝土后张预应力板和梁通常需要更多的水泥以达到预期的早期强度。虽然预应力和预制板和墙通常能够实现较薄的剖面，应将其总水泥含量应与轻度钢筋现浇系统的总水泥含量进行比较，以确定总体隐含较低的方案。减轻楼板的重量减轻楼板的重量有助于减少柱子

9、和基础上的荷载，从而减小它们尺寸和隐含碳。减轻楼板重量的方法有两种：1）使用结构轻质混凝土（其中包含较轻的骨料，但仍然实现高强度），或2）引入空隙（例如填充专用的充气可再生塑料球），以减少所需混凝土用量。研究证明一些专用的空隙系比传统的混凝土楼板平均减少35%的混凝土用量，同时性能与实心钢筋混凝相当。应进行初步计算，以平衡楼板系统中的重量、强度和刚度。仅在需要时使用钢筋只要采取替代的裂缝控制措施，许多地上楼板可以在浇筑时不使用钢筋。与移除的钢筋相比，用于控制混凝土板开裂的标准数量的金属或聚合物纤维的隐含碳通常较少，但应评估两种方案间的隐含碳平。如果使用钢筋，应考虑使用高强度钢筋高强度钢筋的隐含

10、碳通常与常规钢筋的隐含碳相同，因为高强度是通过使用少量的微合金实现的，这部分微合金的隐含碳是可以忽略的。当采用较高的强度实现较低的钢用量时，混凝土结构的隐含碳减少。如果使用混凝土，也用作饰面材料使用结构混凝土作为饰面材料，以消除额外的建筑饰面的隐含碳排放。此外，如果混凝土暴露在空气中，在其使用寿命内有能力吸收一些二氧化碳8。但是，确保混合料中的水泥量不增加，以形成一致的外观。在使用寿命结束时压碎并摊开混凝土混凝土在其使用寿命后，通常被压碎并用作二次产品（用于道路或基层，或用作填充材料）。混凝土如果暴露在空气中，有能力吸收一些CO28，尽管吸收碳的数量取决于多种因素。因此，研磨、压碎并摊开混凝土，使其在使用寿命结束时最大化表面积。应仔细分析，比较混凝土在使用寿命结束时压碎和摊开时吸收的二氧化碳量与作为二次产品重复使用时节省的水泥量。