杨久洪
新疆国统管道股份有限公司 新疆 831407
摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，建筑工程施工数量越来越多。当前，全球建筑能源消耗已超过工业和交通方面，占到总能源消耗的41%。能源消耗也带来了大量的碳排放，中国的碳排放量已达到世界首位。在巴黎第21届联合国气候变化大会开幕式上，国家主席习近平表示：中国将在2030年左右二氧化碳排放达到峰值。2017年1月5日，国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》，进一步明确了“十三五”节能减排工作的主要目标和重点任务。
关键词：建设施工；生命周期法；碳排放
引言
近些年来，碳减排问题已成为全球关注的焦点。为贯彻落实十八大总体布局提出的“生态文明”建设，实现巴黎气候峰会上我国2030年单位GDPCO2的排放量下降60%～65%目标，其中建筑行业减排潜力大，是最值得关注的领域之一。据IPCC研究测算，建筑业消耗了世界40%的能源，CO2的排放量占世界CO2的排放量的36%。如何减少和降低建筑碳排放量，提升建筑碳排放集成管理效率，已经成为我国能否兑现承诺的关键。
1概述
我国建筑材料碳排放量占建筑全生命周期碳排放量的10%左右，建筑材料的碳排放是建筑全生命周期碳排放的主要来源之一。混凝土是目前建筑业用量最大和用途最为广泛的建筑材料，对环境影响非常显著。我国每年混凝土的消耗量就约为13～14亿m3，约占世界总消耗量的50%左右。混凝土材料的大量消耗，伴随着巨量的建筑垃圾，我国每年产生的建筑垃圾约为4000万吨。面对以上诸多问题和挑战，混凝土材料行业需走一条可持续发展的道路。目前，混凝土材料的碳排放评价大都集中在混凝土生产过程中的碳排放，缺乏混凝土材料多次循环使用物化阶段碳排放的评价研究。因此，有必要对混凝土材料循环使用的碳排放进行系统的量化评价。
2混凝土物化阶段碳排放测算方法
2.1系统边界
混凝土作为大宗的人造复合材料，物化阶段碳排放相对复杂，必须考虑组成材料在生产、制造、运输和施工过程中消耗能源而产生的直接碳排放。基于碳足迹原理，结合建筑材料全生命周期评价理论，将混凝土材料物化阶段划分为生产、运输和施工阶段，考虑混凝土物化阶段可能产生的碳排放。（1）混凝土组成原材料中含的碳排放现代混凝土材料是一种多组分的复合材料，不同组分的原材料中含的碳排放是指不同组分原材料在生产过程中的碳排放，如水泥、砂子、碎石和掺合料等。混凝土中不同组分原材料引入的碳排放测算，应根据混凝土配合比中各种组分原材料的用量进行确定。（2）混凝土组成原材料运输过程排放的碳排放原材料组成原材料运输过程中的碳排放指的是混凝土生产原材料在运输过程中燃料的碳排放，如水泥、砂子、碎石和掺合料等原材料从产地运输至商品混凝土搅拌站，或混凝土从商品混凝土搅拌站运输至施工现场的消耗的汽油和柴油等燃料的碳排放。（3）混凝土生产过程的碳排放混凝土在商品搅拌站在拌合搅拌过程中的碳排放，如搅拌机在搅拌过程中消耗的电能产生的碳排放。（4）混凝土施工阶段的碳排放混凝土施工过程中因消耗能源和使用机械设备产生的碳排放，如混凝土浇筑过程中所用设备消耗的汽油，柴油等燃料和电能的碳排放。
2.2碳足迹计算方法
混凝土材料的物化阶段值得是指混凝土各组分材料的生产运输，混凝土生产运输和浇筑所经历的过程。碳足迹是用于定量分析材料或产品全生命周期内温室气体的排放量的环境影响指标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，碳足迹研究方法主要基于全生命周期评价理论，在全生命周期清单的基础上，计算材料和产品全生命周期各阶段的碳排放。
3混凝土材料物化阶段的强度和碳排放
3.1混凝土的组成材料
混凝土的设计强度为C30和C15，试验所用的材料为P·O32．5普通硅酸盐水泥，玄武岩碎石，河砂，细度模数2．7，级配合格，聚羧酸类高效减水剂和普通自来水。再生粗集料是C15和C30混凝土经6个月自然养护加工后得到一次循环再生粗集料，一次再生混凝土经过养护6个月加工得到二次循环再生粗集料，二次再生混凝土经过6个月自然养护后加工得到三次循环再生粗集料。
3.2混凝土的组成材料
混凝土的组成材料凡是与混凝土材料物化有关的原材料生产、加工和设备引起的能耗产生的碳排放都包含在内，但为了避免无限的追踪碳源，施工机具和设备在物化过程中的碳排放不计入核算范围。混凝土材料的物化阶段是指砂、石等原材料的开采、生产、运输、商品混凝土搅拌、运输、施工现场浇筑等所经过的全部过程。根据全生命周期评价范围确定的原则，混凝土材料物化阶段碳排放评价应精简，混凝土材料用量很少的组分存在数据收集的不确定性问题。研究中外加剂占水泥用量1%左右，用量很小，考虑其用量对碳排放计算结果影响很小，本研究未将其纳入进行混凝土物化阶段碳排放计算。为了鼓励使用再生混凝土，标准规定再生集料的碳排放为0。不同混凝土物化阶段的碳排放量的主要区别在于混凝土各组分材料在生产和运输过程中的碳排放量差异。从混凝土配合比各组分材料的用量可以看出，水泥在混凝土各组分材料中碳排放所占的比例较大。水泥的用量越大，混凝土的碳排放量就越大。考虑国家现行的节能减排政策，再生粗集料的用量越大，混凝土的碳排放量就越低。因此，在混凝土物化阶段，减少水泥材料的用量是降低混凝土碳排放的有效途径。对于混凝土生产所用集料而言，尤其是粗集料在生产、加工和运输过程中因燃油和电能消耗产生碳排放。再生粗集料在生产过程中消耗的燃油和电能比普通碎石要大，然而考虑可持续发展，国家给予优惠政策，不考虑其碳排放。对于集料生产和运输而言，应该优化其生产工艺，尽可能减少运输距离，降低其在生产、加工和运输过程中的碳排放。
3.3混凝土的组成材料
基于价值工程原理，从功能和成本对混凝土物化阶段进行评价，提升混凝土物化阶段的价值。为了便于分析混凝土的碳排放成本，只考虑了混凝土在物化阶段的碳排放量，碳排放量越大混凝土的碳成本就越高。从工程结构角度分析而言，立方体抗压强度是混凝土材料重要的力学性能指标。研究以混凝土28d立方体抗压强度为功能指标，强度越高数值越高，混凝土的功能性就越强。因此，在混凝土功能和成本分析基础上，对混凝土物化阶段的价值系数进行分析，从而对混凝土循环次数进行优化。混凝土的强度等级越高，水泥用量越大，混凝土的价值系数越小。再生混凝土的多次循环使用可以降低混凝土物化阶段的碳排放，提高混凝土的价值系数。对于混凝土材料而言，材料的成本除了要考虑混凝土物化阶段的碳排放，还应关注材料物化过程中的其他成本。
结语
混凝土材料物化阶段的碳排放是全生命周期周期碳排放控制的重点。混凝土各组分材料生产和运输过程中的碳排放在混凝土材料物化阶段所占的比例最高，对混凝土碳排放具有绝对性的影响；混凝土的强度等级越高，水泥用量越大，混凝土的价值系数越低。混凝土的多次循环使用可以降低混凝土的碳排放，提高混凝土的价值系数，可为我国再生低碳混凝土的推广提供参考。
参考文献：
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[2]汪振双，赵一健，周新建，等．基于“BIM＆云”环境下建筑材料全生命周期碳排放协同管理研究［J］．项目管理技术，2015，（11）：56-60．
[3]习近平在巴黎联合国气候变化大会谈发展绿色建筑[J].建设科技，2015，23：6.
论文作者:杨久洪
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第5期
论文发表时间:2019/9/20
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