仅建筑物就占了全球温室气体排放的40%。其中三分之二的影响来自于运行中的排放,而其余的则来自于内在的排放。体现出来的排放包括生产所有进入我们建筑物的东西所需的所有排放--结构、围墙和里面的所有材料。直到最近,建筑界的焦点一直集中在减少操作性排放上,因为它们代表了一块更大的蛋糕。但是,随着我们通过更智能的设计来减少操作性排放,我们已经将注意力转移到了其余的碳体现上了。


从现在到2050年,如果建筑趋势继续下去,我们可能会使建筑环境的面积增加一倍。在这短短的时间内,从现在到2050年的新建筑排放量的一半将来自于预含碳。因此,建筑业主、开发商、设计师和承包商必须采取行动,扩大他们的关注范围,将内含碳作为可持续设计整体的一部分来考虑。

为了解决建筑行业的碳排放 近年来有哪些新兴的混凝土技术?

随着对体现碳的关注,混凝土的碳减排已成为该行业的焦点。混凝土是世界上最普遍和最古老的材料之一,也是地球上使用量第二大的物质,仅次于水,根据《生态效率水泥》。生态高效水泥:基于水泥的低碳材料行业潜在的经济上可行的解决方案。它也是对我们环境影响最大的材料之一。水泥生产是一个极度碳密集的过程,因为在生产过程中以及在化学反应的自然部分所需的高热量会排放出碳。其结果是一个极其碳密集的过程,每年排放44亿吨二氧化碳,并成为世界上第二大二氧化碳排放者,正如研究报告《让混凝土改变》中所指出的。低碳水泥和混凝土的创新。


认识到这种影响并应对建筑业不断变化的趋势,近年来出现了许多混凝土技术,以解决混凝土产品的碳减排问题。


优化水泥


硅酸盐水泥的使用


减少混凝土碳影响的第一步通常可以在每个项目中完成,就是优化硅酸盐水泥的使用。混凝土规格应以性能为基础,并写明每种元素类型需要的强度。例如,考虑到混凝土达到最大强度所需的时间,如地基、柱子和剪力墙等元素,可以导致混合设计中减少波特兰水泥。此外,在一些地区可以通过指定更高质量的骨料或使用更少的水来减少水泥。总的来说,混合优化是关键,工程师应该确保他们的规格允许混合设计者只规定每个结构元素所需的性能要求,从而将碳影响降到最低。


水泥替代品


缩减项目是一项减少全球变暖的综合计划,它将使用水泥替代品确定为第36号战略,并估计如果该战略得到实施,每年可能节省4.4亿吨的二氧化碳排放。几种著名的水泥替代品,如粉煤灰和磨细的高炉矿渣,已经成功使用了几十年,在现代混合设计中很常见。在短期内,当其他水泥替代品被研究并引入市场时,最大限度地提高行业对粉煤灰和矿渣等现成水泥替代品的使用,是工程师为减少混凝土的碳影响所能采取的最重要步骤之一。

为了解决建筑行业的碳排放 近年来有哪些新兴的混凝土技术?

同时,其他水泥替代品的出现为市场带来了更多选择。


偏高岭土是一种由高岭土在比波特兰水泥低得多的温度下煅烧而产生的波兹兰。然而,根据Metakaolin和煅烧粘土作为混凝土的掺合物的报告,Metakaolin价格昂贵,只能用来替代10%的水泥,因此没有被广泛使用。


石灰石煅烧粘土(LC3)是一种由波特兰水泥与煅烧粘土和石灰石组成的三元混合水泥。初步研究表明,LC3是一个非常有前途的选择,可以实现更低的二氧化碳排放,增加供应能力,更高的投资回报率,并有可能降低建筑市场的价格,正如《石灰石煅烧粘土水泥作为低碳解决方案,满足新兴经济体不断扩大的水泥需求》研究中指出的那样。


回收的玻璃和火山灰。在美国东南部的几个项目中,玻璃胶已经被用于混凝土混合物,因为有一家制造商位于田纳西州。


骨料替代物


一些其他材料,如塑料、玻璃、泡沫和纸张,已被建议作为混凝土的骨料替代品,但大多数不能在不影响强度和耐久性的情况下使用。此外,由于混凝土中95%的碳影响是由水泥造成的,因此关注骨料替代的效率较低。虽然不是水泥替代品,但混凝土行业也看到了1L型水泥的规格和使用激增。1L型水泥符合ASTM C595标准,基本上是水泥和天然石灰石的混合物。由于含有天然石灰石成分,1L型水泥的含碳量比一般水泥低,但却具有非常相似的性能特点。1L型水泥的典型石灰石成分构成通常在10-15%之间。

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混凝土生产中的另一项新兴技术是利用碳封存和注入。诸如CarbonCure、CarbiCrete和Solidia等技术已经在全国各地的市场上出现。


在全国范围内,Walter P Moore将CarbonCure用于各种项目类型和混凝土应用。在亚特兰大的一个商业办公楼开发项目中,我们的团队能够与钻孔墩基础的混凝土供应商合作,在配料厂将二氧化碳注入混凝土混合物中,并将该应用的水泥含量减少7%。这项技术和与之类似的技术,当与其他水泥替代物(如传统的补充性水泥替代物)结合使用时,可以帮助项目团队在他们的项目中实现碳减排目标。


为了评估不同技术和水泥替代品在各种混凝土混合物中的相对环境影响,环境产品声明(EPD)很重要。EPD量化了材料在多个环境类别中的环境影响,包括全球变暖潜能。虽然不同的技术和水泥替代品都可以吹嘘它们的好处,但它们的影响只有通过特定的混合物EPD才能真正得到验证。项目中对特定产品的EPD的需求肯定在增长,生产商应该期望在未来几年中看到越来越多的规格。


虽然可用性和接受度将是任何新兴技术的障碍,但规范者对新材料的一致要求可能会加速其可用性和研究。另一个关注点是创造 "完全的混凝土",它可能结合多种新技术和材料,从而导致对长期耐久性和潜在的寿命终止问题的关注,这将需要更多的研究。


为了解决我们项目中的碳体现,每次都必须考虑混凝土的碳排放,因为它可以在每个项目中找到。为了产生有意义的影响,大多数项目将需要采取多方面的方法,将水泥减量、水泥替代和各种新技术结合起来。作为混凝土设计者、生产者和指定者;我们需要灵活,愿意跳出框框,并在新技术出现时考虑它们。


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