作者：Coleman Horsley， PE和Nicole Holmes， PE, LEED AP

有记录显示，早在公元前1400年，希腊人、亚述人和埃及人就开始使用混凝土； 然而，充分利用混凝土并永远改变建筑世界的文明是罗马人，他们使用混凝土长达800年，直到公元476年西罗马帝国灭亡。 在此之后，混凝土仍在使用，但程度要小得多——直到1824年约瑟夫·阿斯普丁发明了普通波特兰水泥（OPC）。 这不仅彻底改变了欧宝体育的施工方式，也放大了欧宝体育对地球的影响，包括排放和欧宝体育对全球变暖的贡献。 时至今日，大部分生产的水泥都是OPC，这就引出了一个问题：难道现在不是创新的时候吗？

这个问题

混凝土制造成本低廉，配料在世界上大部分地区相对容易获得，并且相对坚固，这使其成为建筑材料的理想选择。 欧宝体育如此依赖它，以至于它是世界上第二大消费材料； 欧宝体育消耗更多的唯一材料是水——实际上，水占混凝土最终重量的10%左右。 One of the largest issues with this material, however, is that concrete production contributes to 8% of global greenhouse gas emissions (measured in CO₂).

The greatest source of CO₂ emissions associated with the production and use of concrete occurs during the manufacturing process. CO₂ is released when fossil fuels are combusted to bring the base limestone material up to the reaction temperature to convert it from limestone to cement clinker. CO₂ is further released as a result of the chemical reaction itself. While the manufacturing of concrete is responsible for the largest contribution of CO₂ emissions, the carbon impacts of concrete are even more significant when considering processes that occur throughout its entire lifecycle, from the extraction of raw materials to manufacturing, transportation, installation, use, and end-of-life. 与整个生命周期相关的温室气体排放总量通常被称为全生命周期碳，如下图所示。

混凝土的生产和使用不仅促进了全球变暖的全面加速，而且还导致了一个次要问题。 大气中不断增加的碳化影响了海洋酸化，并加速了混凝土的碳化，因为内部金属加固会发生更快的氧化反应。 这会导致膨胀锈的形成，进而导致混凝土开裂。 These reactions ultimately lead to concrete needing to be replaced more often, creating additional CO₂ emissions and perpetuating the cycle.

欧宝体育能做什么？

既然欧宝体育了解了混凝土的生产和使用对全球温室气体排放的影响，那么欧宝体育在AEC行业可以做些什么来减少其影响呢？ As a civil engineer focusing on infrastructure projects, we can start with three major ways to reduce CO₂ emissions associated with concrete.

首先，欧宝体育可以通过减少导致过度使用材料的保守因素来提高设计的效率。 这将创造更实惠、更环保的基础设施。 例如，欧宝体育能否减小人行道的宽度和深度？ 如果欧宝体育这样做，它将通过减少碳影响，同时降低前期成本，为欧宝体育的项目带来更经济的选择。

其次，欧宝体育可以改变混合物的化学成分，用补充胶凝材料（SCMs）或以降低其隐含碳含量的方式生产的水泥取代碳密集型OPC。 这些SCMs通常采用粉煤灰的形式，这是燃煤电厂的废物，或磨碎的粒状高炉渣，这是钢铁生产的副产品。 欧宝体育也可以利用很多其他的低碳材料，特别是随着技术的发展，以满足欧宝体育不断发展的行业的需求。

第三，欧宝体育可以重新评估过时的规范和施工实践，以创造更耐用的混凝土，使用寿命更长，并减少由于更换频率较低而产生的排放。 例如，欧宝体育真的需要4000磅/平方英寸（PSI）的设计强度来设计没有车辆负载的人行道吗？ By lowering the design strength to 3,000 PSI, we can reduce the global warming potential from 262 kg CO₂e to 223 kg CO₂e, a significant decrease (numbers obtained from the National Ready Mixed Concrete Association [NRMCA]). 在新英格兰，欧宝体育通常允许混凝土中有大量的渗水。 这可能导致在整理过程中，渗水重新进入混凝土的顶层，从而使水泥含量变薄，导致顶层变得更弱。 这反过来又可能导致早在第一个冬天就结垢/剥落损坏。 耐久性较长的混凝土是欧宝体育可以较少更换的混凝土。 增加路面的生命周期是降低长期维护成本的有效方法，同时也降低了碳含量。

What’s Next?

本文从欧宝体育师的角度快速介绍了低碳混凝土：然而，请关注未来的文章，这些文章将扩展不同的策略，以减少欧宝体育项目的碳影响，并对可用的策略和新兴技术进行更深入的研究。