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刘昊:发展“低碳混凝土”需要上下求索

刘昊:发展“低碳混凝土”需要上下求索

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刘昊是一位年轻的企业总工程师,对预制混凝土的制造与预拌混凝土的配制都有很好的造诣。围绕如何认知并推动“低碳混凝土”发展的主题,近日,记者采访了刘昊。



记者:我们应该如何理解“低碳混凝土”?


刘昊:我的思考并不成熟,更谈不上系统,作为交流,我只是表达个人的一种观点。国家提出发展“低碳混凝土”,是希望推动混凝土行业绿色发展和高质量发展。我们已经看到,上海、北京等发达地区已开始为预制混凝土构件生产制定能源消耗限额的地方标准。


到目前为止,“低碳混凝土”内涵还没有被明确界定。我们是把“低碳”当成一个产品指标还是当作一种产业属性,这非常重要。不可否认,传统的混凝土有低碳的属性,但众所周知的是,配制混凝土最主要的胶凝材料——水泥的生产却存在高碳排放。


我们可以从三个维度来讨论这个问题。


一、目前我国每年生产30多亿立方米的混凝土,如此大体量中蕴含的水泥碳排放是巨大的,水泥的碳足迹十分清晰。我们审视混凝土的碳排放,不是单看混凝土制备的能耗来判断,而是要把与它相关连的所有角色综合起来做判断,每种原材料的制造、运输中所排放的CO2和消耗的能量,乃至产业链中涉及的生产设备、配套设施的碳排放和能源消耗,都应该清晰。

二、不能离开构件和环境来认识混凝土。我国地域辽阔,东南湿热,西北高寒,混凝土在各种环境下被赋予的“角色任务”是不完全一样的。在工程师的眼里,混凝土的性能是按需求被“设计”出来的,选择何种材料,按照什么逻辑设计混凝土配合比,是一门学科。基于混凝土的基础性能,融合环境和结构构造要求而赋予的混凝土性能提升要求,从这个角度上讲,混凝土是个特点鲜明、个性丰富的家族。


三、必须把混凝土的作用放到建筑中去考量,离开建筑本身讨论混凝土的低碳没有意义。换句话说,尽管混凝土具有低碳属性,但如果建筑本身不具备绿色运维特点,也没用。遗憾的是,我们国家近几十年来建造的非常多住宅和共建项目,这些建筑大多数夏热冬冷,维持它们运行能源消耗巨大,我们更应该思考的是混凝土建筑物在运行中如何实现低碳。


记者:为什么要全面认知混凝土?


刘昊:全面认知混凝土才能物尽其用。我认为,倡导“低碳混凝土”就应把混凝土的价值挖掘到极致。混凝土有这么多优良品质:在材料工程师眼里,它在常温下就能水化,自然养护就能保证强度增长;在结构工程师眼里,它结构稳定,地球上的恶劣环境它大多都能抵抗,它抗渗防火防爆性能优良,可以被用在很多特殊要求的结构中。在建筑师眼里,混凝土还有重要的作用,就是能塑造建筑外观肌理,起到装饰的作用。在欧美或日本,建筑师们喜欢用清水混凝土表现他们的情感,对他们来说,混凝土既是结构骨架也是建筑外衣。


迄今为止,水泥诞生已有200多年,混凝土也已有100多年,当下,我们对混凝土的认知建立了丰富的理论框架和应用经验,成功应用案例比比皆是,但这还不够。混凝土在科研人员、材料应用工程师、结构工程师和建筑师之间的认知角度各不相同,这就人为地造成了缺乏对混凝土应用性能的统一诉求,基于多专业间的混凝土综合性能设计更无从谈起。


当地建筑物性能要求多样,在结构中不同位置的构件对混凝土的性能要求也不尽相同,混凝土的多样性正好迎合了建筑物的这一需求。如实认知混凝土,正确设计混凝土的性能,充分发挥混凝土的特点,精美的塑造混凝土的外形,使混凝土的使用价值达到最大化,可作为“低碳混凝土”概念的外延。


记者:混凝土的低碳如何影响建筑与工程的寿命?


刘昊:长寿命的建筑本身就是低碳的。谈到“低碳混凝土”,大家都讲全生命周期,但建筑的全生命周期究竟有多长?是设计寿命的50年,100年,还是建筑本身自己的寿命?钢筋、玻璃、陶瓷、石材等这些材料在出厂时,它们的生命塑造已经定型。但混凝土不一样,业内人士都知晓,混凝土是有生命的。混凝土在被生产出来后,在一定条件下,在一定时期内,它的强度一直在增长,这是混凝土最大的与众不同。对于这样一个有“生命力”的材料,我们要从“生命”层面去认识,才能理解混凝土,尊重混凝土,然后制造出高质量的“低碳混凝土”。“物壮则老,是谓不道,不道早已”,混凝土设计的底层逻辑其实很简单,就是如何让混凝土在更长的时间里持续保持强度增长,如何让混凝土的生命力持续透显,而不是在“反者道之动,弱者道之用”的规则下快速消解。从这个层面来说,混凝土寿命的设计,也是从业人员对内在生命认知的外化。


建筑与工程的寿命与混凝土的生命力关联极大,这是一个大课题。我们要把混凝土当成建筑的一部分来对待。在方兴未艾的建筑工业化过程中,建筑始终没有作为一个工业产品来被对待,评价建筑性能的指标系统也没有按照工业化的内在要求被建立。工业化的核心是产业化,在建筑产业链上,每一种建筑材料或部品部件的能耗指标都应该被清楚界定。对于混凝土而言,用量最大的砂石恰恰是最不具备工业化属性,以至于砂石生产、运输过程中的能源消耗、环境影响都不能准确计算。


在低碳评价中,我们面对的是整个建筑产业,产业链上每个环节都清晰地认知和测算。但我们现在还不能做到这一步,因为我国建筑业的产业结构不是按照工业化的思路建立的。离开完整工业化体系去讨论和评价“低碳混凝土”,只有得出片面的数据和结论。


记者:目前我国发展“低碳混凝土”,你认为哪些环节比较薄弱?


刘昊:我们缺乏对“低碳混凝土”的基础研究。我们以前的研究是基于材料研究材料,基于能源研究能源,只看到了混凝土的应用价值,而忽略了环境的代价。倡导低碳,前提要对环境有敬畏感。


目前,我们城市里居住建筑的结构材料,90%以上采用的是混凝土。混凝土的应用历史已有几代人,很少见到有人系统研究过混凝土和人的关系。除了给人提供遮风避雨的空间,混凝土对人还有其它影响吗?人作为生命个体,有自己的生命能量场。同理,水泥、砂石、矿物掺合料和外加剂生产出来的混凝土也有自己的能量场。不同的能量场之间存在相互交换和相互作用,对于人来讲,由于个体质量远小于建筑的质量,所以人对建筑的影响远小于建筑对人的影响。从这个意义上讲,混凝土与人的生命场是否和谐?我们是否清楚它们之间能量交换的逻辑?如何创造出对人体有益的混凝土能量场,在这方面我们的研究还没有开始。城市热岛效应让我们初步认识到了混凝土建筑对气候环境的影响巨大,在更精微的能量和现象层面,去研究人-混凝土-建筑-城市-环境的相互关系,我认为应该是未来探索方向之一。


记者:您认为发展“低碳混凝土”的基础是什么?


刘昊:我们要有敬畏之心。面对混凝土,面对资源,面对环境,我们对它们有多敬畏,我们使用它们的时候才会有多谨慎,处置他们的时候才有多周到。


对于混凝土研究,我们在很多领域积累了大量的成果。当下,我们缺乏的是大生态理念,对“低碳混凝土”,我们需要把与它上下游相关产业链的枝脉都梳理清楚,研究明白,政策的制定者、全行业和全社会达成共识。发展“低碳混凝土”,是个系统工程,需要以科学精神建立系统化认知,需要全行业的共同探索,更需要国家以立法的形式予以确认。


刘昊:北京榆构有限公司总工程师


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(编辑:奚雅青)


       

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