可以“吃”二氧化碳的混凝土

混凝土是世界上最常用的人造材料，具有強(qiáng)度高、耐久性、熱質(zhì)量、價(jià)格低廉，以及原材料多樣等特性，能夠提高道路、橋梁、隧道、跑道、大壩、污水管道的堅(jiān)固性，然而很少有人知道混凝土生產(chǎn)過程會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成什么影響。

水泥是混凝土中必不可少的“粘黏劑”，它與水發(fā)生反應(yīng)使碎石、砂礫和沙土結(jié)合。但水泥在生產(chǎn)加工過程中消耗了大量石灰石、黏土和電力能源，這一過程無形中排放了大量的二氧化碳，其中大約60%的排放來自水泥生產(chǎn)過程中使用的原材料（從石灰?guī)r到石灰的碳酸鹽分解過程中釋放二氧化碳），其余40%來自發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)所需的能量，以及將材料加熱至1450℃所需的能量。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1噸水泥將產(chǎn)生810千克的二氧化碳，全球每年消耗混凝土遠(yuǎn)超過170億噸，占全球人類生產(chǎn)生活排放二氧化碳的7%，約23.1億噸。在此背景下，為了減緩混凝土生產(chǎn)過程中的二氧化碳過度排放，低碳環(huán)保成為水泥混凝土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然方向。

現(xiàn)階段水泥的低碳生產(chǎn)，主要通過調(diào)控原材料的易燒性和易磨性，改進(jìn)生產(chǎn)工藝及裝備水平，降低水泥生產(chǎn)過程的能源消耗，改變現(xiàn)有硅酸鹽水泥熟料礦物體系，突破其礦物組成范圍的限制，降低高鈣礦物含量而提高低鈣礦物含量。但在現(xiàn)有技術(shù)條件下，通過上述工藝技術(shù)及裝備水平，改造實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排難度已很大。利用二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)技術(shù)生產(chǎn)的低碳混凝土，不同于傳統(tǒng)的混凝土生產(chǎn)過程，該種混凝土的生產(chǎn)需要吸收一定量的二氧化碳，主要過程是將工業(yè)廢氣，如水泥生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳，利用特殊的方法注入到新拌混凝土中，與混凝土中的鈣鎂組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而將二氧化碳永久固結(jié)在混凝土中，在實(shí)現(xiàn)溫室氣體二氧化碳的封存與利用的同時(shí)，混凝土的強(qiáng)度和耐久性也得到一定的提高。

二氧化碳與硬化混凝土?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。而二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)技術(shù)是在早期成型的混凝土階段將二氧化碳注入，與混凝土中的鈣、鎂組分發(fā)生礦化反應(yīng)，產(chǎn)生適量致密碳酸鈣晶體，硬化混凝土的pH值，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，耐久性也顯著提高。相比于傳統(tǒng)的高能耗蒸汽養(yǎng)護(hù)（1至2天）或自然養(yǎng)護(hù)（28天）來生產(chǎn)混凝土，采用這種技術(shù)制造的混凝土，可以縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間至數(shù)小時(shí)以內(nèi)，減少混凝土生產(chǎn)過程30-40%二氧化碳排放量，并且由于強(qiáng)度和耐久性提升，可以直接或間接節(jié)約水泥用量，實(shí)現(xiàn)源頭減排。

混凝土材料是當(dāng)今世界最具生命力的建筑材料，因此應(yīng)該更多地承擔(dān)起建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的歷史重任。