綠色混凝土：低碳而不低調(diào)

　　提到低碳建筑，大伙兒往往首先想到的是優(yōu)良的保溫隔熱性能、太陽(yáng)能發(fā)電等降低建筑能耗的技術(shù)。而混凝土作為建筑中用量最大的材料，其生產(chǎn)和使用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的壓力往往容易忽略。

　　傳統(tǒng)混凝土的主要組成成分是水泥、骨料(砂，石子)和水。水泥工業(yè)是目前最主要的二氧化碳排放來(lái)源之一，占到了全球人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)的碳排放的5%之巨。每生產(chǎn)一方混凝土大約會(huì)排放410千克二氧化碳，2014年中國(guó)人均CO2排放大約6噸。我國(guó)2010年的水泥產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了全球總產(chǎn)量的一半，產(chǎn)生的CO2更是占到全國(guó)工業(yè)生產(chǎn)碳排放的20%。而對(duì)河砂和石子的巨大需求帶來(lái)的超量采挖嚴(yán)重破壞了自然環(huán)境，造成洪水，水土流失，大量揚(yáng)塵，破壞水源，河砂的需求缺口更是導(dǎo)致了濫用海砂的問(wèn)題。

　　▲全球二氧化碳排放來(lái)源比例

　　混凝土在未來(lái)還將是主要的建筑材料，如何消除它對(duì)環(huán)境的原罪呢?

　　還得靠技術(shù)的力量!

　　目前，混凝土工業(yè)中引入低碳技術(shù)，可以大幅度減少對(duì)資源和能源的消耗，甚至可以解決目前某些復(fù)雜環(huán)境問(wèn)題。

　　堿激發(fā)膠凝材料

　　堿激發(fā)膠凝材料是一類(lèi)具有火山灰活性或潛在水硬性的材料，可以與堿性激活劑之間發(fā)生水化反應(yīng)獲得強(qiáng)度。 常見(jiàn)的堿激發(fā)劑主要是堿性硅酸鹽溶液如水玻璃或氫氧化鈉或兩者的混合物等，其硬化產(chǎn)物為硅氧四面體和鋁氧四面體聚合的三圍網(wǎng)絡(luò)膠凝體系，與傳統(tǒng)水泥有本質(zhì)區(qū)別，但其抗壓強(qiáng)度與傳統(tǒng)水泥類(lèi)似，抗彎強(qiáng)度高30%，耐酸、堿、硫酸鹽以及氯離子侵蝕性均高于傳統(tǒng)水泥，同時(shí)水化熱更低。澳大利亞昆士蘭大學(xué)的全球氣候變化研究所中就使用了該種材料的預(yù)制構(gòu)件作為其樓板。

　　由于該種材料超過(guò)90%的成分由工業(yè)廢物制成(如礦渣，鋼渣，粉煤灰，煤矸石等)，完全取代需要煅燒生產(chǎn)的傳統(tǒng)水泥，可以將混凝土的二氧化碳排放降低80%-90%。

　　▲澳大利亞昆士蘭大學(xué)全球氣候變化研究所

　　人工砂/再生骨料

　　隨著現(xiàn)有建筑的大量修補(bǔ)或拆除，產(chǎn)生了大量了建筑廢料難以處理，而采礦業(yè)中會(huì)每開(kāi)采一噸礦會(huì)產(chǎn)生40%-60%的尾礦長(zhǎng)期堆積如山，甚至發(fā)生潰壩造成嚴(yán)重人員傷亡和生態(tài)破壞。

　　人工砂/再生骨料技術(shù)可以將尾礦或碎石進(jìn)行特殊處理后取代河砂，將廢混凝土、廢磚塊、廢砂漿進(jìn)行破碎處理取代石子，再于水泥混合制成再生混凝土，用到新建筑的重建中。不僅可以從根本上解決大部分尾礦和建筑廢料的處理問(wèn)題，同時(shí)減少了開(kāi)采運(yùn)輸天然砂石的使用。

　　在德國(guó)，再生混凝土主要用于公路工程，如德國(guó)lowerSaxong的一條雙層公路采用了再生骨料混凝土。

　　▲建筑廢料處理再生骨料制造路面

　　CO2固結(jié)養(yǎng)護(hù)

　　CO2固結(jié)養(yǎng)護(hù)是將工業(yè)廢氣如水泥生產(chǎn)中排放的CO2利用特殊方法，注入新拌混凝土中，與水泥漿體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而將CO2永久固結(jié)在混凝土中的一種技術(shù)。

　　眾所周知，CO2與硬化混凝土?xí)l(fā)生碳化反應(yīng)，造成混凝土對(duì)鋼筋保護(hù)能力下降耐久性降低。而CO2固結(jié)養(yǎng)護(hù)技術(shù)是在拌合混凝土階段將CO2導(dǎo)入，產(chǎn)生適量致密碳酸鈣晶體，硬化混凝土的PH值非但不會(huì)降低，強(qiáng)度甚至?xí)韧浔鹊膫鹘y(tǒng)混凝土高10%以上，并由于材料致密度增加，耐久性也有顯著提高。

　　采用這種技術(shù)制造的混凝土墻體，每平米可以吸收固化40kg二氧化碳，并且由于強(qiáng)度和耐久性的提升，可以直接以及間接節(jié)約水泥的用量。

　　▲CO2固結(jié)養(yǎng)護(hù)

　　微生物礦化固結(jié)

　　在自然環(huán)境下，有的生物可以利用環(huán)境中的鈣離子產(chǎn)生多種礦物結(jié)晶如碳酸鈣，貝類(lèi)即是典型的代表。微生物固結(jié)技術(shù)利用了一類(lèi)特定的微生物(主要為巴氏芽孢桿菌Sporosarcina pasteurii)，在人工環(huán)境下快速得產(chǎn)生微生物成因碳酸鈣，可以將松散的泥砂固結(jié)產(chǎn)生一定的強(qiáng)度。

　　▲微生物礦化過(guò)程
　　
　　該技術(shù)更為神奇的在于可以將泥砂中存在游離重金屬離子一并礦化固結(jié)，在制造綠色建筑材料的同時(shí)解決了淤泥、尾礦等令人頭疼的污染物，在整個(gè)過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生額外的碳排放。

　　萬(wàn)科建筑研究中心作為國(guó)內(nèi)綠色建筑先鋒企業(yè)，積極與國(guó)內(nèi)外研究者合作探索綠色混凝土的研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)，數(shù)年來(lái)，與江蘇省建筑科學(xué)研究院合作嘗試了高性能混凝土的應(yīng)用，與暨南大學(xué)合作將人工砂應(yīng)用到混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中，與加拿大研究機(jī)構(gòu)共同探索將二氧化碳固結(jié)養(yǎng)護(hù)技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，未來(lái)我們還會(huì)對(duì)如微生物固結(jié)技術(shù)等更多先進(jìn)的低碳環(huán)保技術(shù)進(jìn)行探索，為未來(lái)人居提供更環(huán)保、更健康的建筑材料。