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源之一，占到了全球人類活動帶來的碳排放的5%之巨。每生產(chǎn)一方混凝土大約會排放410千克二氧化碳，2014年中國人均CO2排放大約6噸。我國2010年的水泥產(chǎn)量已經(jīng)超過了全球總產(chǎn)量的一半，產(chǎn)生的CO2更是占到全國工業(yè)生產(chǎn)碳排放的20%。而對河砂和石子的巨大需求帶來的超量采挖嚴重破壞了自然環(huán)境，造成洪水，水土流失，大量揚塵，破壞水源，河砂的需求缺口更是導致了濫用海砂的問題。

　　▲全球二氧化碳排放來源比例

　　混凝土在未來還將是主要的建筑材料，如何消除它對環(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)，可以大幅度減少對資源和能源的消耗，甚至可以解決目前某些復雜環(huán)境問題。

　　堿激發(fā)膠凝材料

　　堿激發(fā)膠凝材料是一類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)生水化反應獲得強度。 常見的堿激發(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，但其抗壓強度與傳統(tǒng)水泥類似，抗彎強度高30%，耐酸、堿、硫酸鹽以及氯離子侵蝕性均高于傳統(tǒng)水泥，同時水化熱更低。澳大利亞昆士蘭大學的全球氣候變化研究所中就使用了該種材料的預制構(gòu)件作為其樓板。

　　由于該種材料超過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)中會每開采一噸礦會產(chǎn)生40%-60%的尾礦長期堆積如山，甚至發(fā)生潰壩造成嚴重人員傷亡和生態(tài)破壞。

　　人工砂/再生骨料技術(shù)可以將尾礦或碎石進行特殊處理后取代河砂，將廢混凝土、廢磚塊、廢砂漿進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題，同時減少了開采運輸天然砂石的使用。

　　在德國，再生混凝土主要用于公路工程，如德國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

　　CO2固結(jié)養(yǎng)護是將工業(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)生化學反應，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與硬化混凝土會發(fā)生碳化反應，造成混凝土對鋼筋保護能力下降耐久性降低。而CO2固結(jié)養(yǎng)護技術(shù)是在拌合混凝土階段將CO2導入，產(chǎn)生適量致密碳酸鈣晶體，硬化混凝土的PH值非但不會降低，強度甚至會比同配比的傳統(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

　　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，貝類即是典型的代表。微生物固結(jié)技術(shù)利用了一類特定的微生物(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)生一定的強度。

　　▲微生物礦化過程
　　
　　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解決了淤泥、尾礦等令人頭疼的污染物，在整個過程中幾乎不產(chǎn)生額外的碳排放。

　　萬科建筑研究中心作為國內(nèi)綠色建筑先鋒企業(yè)，積極與國內(nèi)外研究者合作探索綠色混凝土的研究和產(chǎn)業(yè)化應用技術(shù)，數(shù)年來，與江蘇省建筑科學研究院合作嘗試了高性能混凝土的應用，與暨南大學合作將人工砂應用到混凝土預制構(gòu)件生產(chǎn)中，與加拿大研究機構(gòu)共同探索將二氧化碳固結(jié)養(yǎng)護技術(shù)引入國內(nèi)，未來我們還會對如微生物固結(jié)技術(shù)等更多先進的低碳環(huán)保技術(shù)進行探索，為未來人居提供更環(huán)保、更健康的建筑材料。