【“低碳混凝土”大家談】劉昊:發展“低碳混凝土”需要上下求索
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劉昊是一位年輕的企業總工程師,對預制混凝土的制造與預拌混凝土的配制都有很好的造詣。圍繞如何認知并推動“低碳混凝土”發展的主題,近日,記者采訪了劉昊。
記者:我們應該如何理解“低碳混凝土”?
劉昊:我的思考并不成熟,更談不上系統,作為交流,我只是表達個人的一種觀點。國家提出發展“低碳混凝土”,是希望推動混凝土行業綠色發展和高質量發展。我們已經看到,上海、北京等發達地區已開始為預制混凝土構件生產制定能源消耗限額的地方標準。
到目前為止,“低碳混凝土”內涵還沒有被明確界定。我們是把“低碳”當成一個產品指標還是當作一種產業屬性,這非常重要。不可否認,傳統的混凝土有低碳的屬性,但眾所周知的是,配制混凝土最主要的膠凝材料——水泥的生產卻存在高碳排放。
我們可以從三個維度來討論這個問題。
一、目前我國每年生產30多億立方米的混凝土,如此大體量中蘊含的水泥碳排放是巨大的,水泥的碳足跡十分清晰。我們審視混凝土的碳排放,不是單看混凝土制備的能耗來判斷,而是要把與它相關連的所有角色綜合起來做判斷,每種原材料的制造、運輸中所排放的CO2和消耗的能量,乃至產業鏈中涉及的生產設備、配套設施的碳排放和能源消耗,都應該清晰。
二、不能離開構件和環境來認識混凝土。我國地域遼闊,東南濕熱,西北高寒,混凝土在各種環境下被賦予的“角色任務”是不完全一樣的。在工程師的眼里,混凝土的性能是按需求被“設計”出來的,選擇何種材料,按照什么邏輯設計混凝土配合比,是一門學科。基于混凝土的基礎性能,融合環境和結構構造要求而賦予的混凝土性能提升要求,從這個角度上講,混凝土是個特點鮮明、個性豐富的家族。
三、必須把混凝土的作用放到建筑中去考量,離開建筑本身討論混凝土的低碳沒有意義。換句話說,盡管混凝土具有低碳屬性,但如果建筑本身不具備綠色運維特點,也沒用。遺憾的是,我們國家近幾十年來建造的非常多住宅和共建項目,這些建筑大多數夏熱冬冷,維持它們運行能源消耗巨大,我們更應該思考的是混凝土建筑物在運行中如何實現低碳。
記者:為什么要全面認知混凝土?
劉昊:全面認知混凝土才能物盡其用。我認為,倡導“低碳混凝土”就應把混凝土的價值挖掘到極致。混凝土有這么多優良品質:在材料工程師眼里,它在常溫下就能水化,自然養護就能保證強度增長;在結構工程師眼里,它結構穩定,地球上的惡劣環境它大多都能抵抗,它抗滲防火防爆性能優良,可以被用在很多特殊要求的結構中。在建筑師眼里,混凝土還有重要的作用,就是能塑造建筑外觀肌理,起到裝飾的作用。在歐美或日本,建筑師們喜歡用清水混凝土表現他們的情感,對他們來說,混凝土既是結構骨架也是建筑外衣。
迄今為止,水泥誕生已有200多年,混凝土也已有100多年,當下,我們對混凝土的認知建立了豐富的理論框架和應用經驗,成功應用案例比比皆是,但這還不夠。混凝土在科研人員、材料應用工程師、結構工程師和建筑師之間的認知角度各不相同,這就人為地造成了缺乏對混凝土應用性能的統一訴求,基于多專業間的混凝土綜合性能設計更無從談起。
當地建筑物性能要求多樣,在結構中不同位置的構件對混凝土的性能要求也不盡相同,混凝土的多樣性正好迎合了建筑物的這一需求。如實認知混凝土,正確設計混凝土的性能,充分發揮混凝土的特點,精美的塑造混凝土的外形,使混凝土的使用價值達到最大化,可作為“低碳混凝土”概念的外延。
記者:混凝土的低碳如何影響建筑與工程的壽命?
劉昊:長壽命的建筑本身就是低碳的。談到“低碳混凝土”,大家都講全生命周期,但建筑的全生命周期究竟有多長?是設計壽命的50年,100年,還是建筑本身自己的壽命?鋼筋、玻璃、陶瓷、石材等這些材料在出廠時,它們的生命塑造已經定型。但混凝土不一樣,業內人士都知曉,混凝土是有生命的。混凝土在被生產出來后,在一定條件下,在一定時期內,它的強度一直在增長,這是混凝土最大的與眾不同。對于這樣一個有“生命力”的材料,我們要從“生命”層面去認識,才能理解混凝土,尊重混凝土,然后制造出高質量的“低碳混凝土”。“物壯則老,是謂不道,不道早已”,混凝土設計的底層邏輯其實很簡單,就是如何讓混凝土在更長的時間里持續保持強度增長,如何讓混凝土的生命力持續透顯,而不是在“反者道之動,弱者道之用”的規則下快速消解。從這個層面來說,混凝土壽命的設計,也是從業人員對內在生命認知的外化。
建筑與工程的壽命與混凝土的生命力關聯極大,這是一個大課題。我們要把混凝土當成建筑的一部分來對待。在方興未艾的建筑工業化過程中,建筑始終沒有作為一個工業產品來被對待,評價建筑性能的指標系統也沒有按照工業化的內在要求被建立。工業化的核心是產業化,在建筑產業鏈上,每一種建筑材料或部品部件的能耗指標都應該被清楚界定。對于混凝土而言,用量最大的砂石恰恰是最不具備工業化屬性,以至于砂石生產、運輸過程中的能源消耗、環境影響都不能準確計算。
在低碳評價中,我們面對的是整個建筑產業,產業鏈上每個環節都清晰地認知和測算。但我們現在還不能做到這一步,因為我國建筑業的產業結構不是按照工業化的思路建立的。離開完整工業化體系去討論和評價“低碳混凝土”,只有得出片面的數據和結論。
記者:目前我國發展“低碳混凝土”,你認為哪些環節比較薄弱?
劉昊:我們缺乏對“低碳混凝土”的基礎研究。我們以前的研究是基于材料研究材料,基于能源研究能源,只看到了混凝土的應用價值,而忽略了環境的代價。倡導低碳,前提要對環境有敬畏感。
目前,我們城市里居住建筑的結構材料,90%以上采用的是混凝土。混凝土的應用歷史已有幾代人,很少見到有人系統研究過混凝土和人的關系。除了給人提供遮風避雨的空間,混凝土對人還有其它影響嗎?人作為生命個體,有自己的生命能量場。同理,水泥、砂石、礦物摻合料和外加劑生產出來的混凝土也有自己的能量場。不同的能量場之間存在相互交換和相互作用,對于人來講,由于個體質量遠小于建筑的質量,所以人對建筑的影響遠小于建筑對人的影響。從這個意義上講,混凝土與人的生命場是否和諧?我們是否清楚它們之間能量交換的邏輯?如何創造出對人體有益的混凝土能量場,在這方面我們的研究還沒有開始。城市熱島效應讓我們初步認識到了混凝土建筑對氣候環境的影響巨大,在更精微的能量和現象層面,去研究人-混凝土-建筑-城市-環境的相互關系,我認為應該是未來探索方向之一。
記者:您認為發展“低碳混凝土”的基礎是什么?
劉昊:我們要有敬畏之心。面對混凝土,面對資源,面對環境,我們對它們有多敬畏,我們使用它們的時候才會有多謹慎,處置他們的時候才有多周到。
對于混凝土研究,我們在很多領域積累了大量的成果。當下,我們缺乏的是大生態理念,對“低碳混凝土”,我們需要把與它上下游相關產業鏈的枝脈都梳理清楚,研究明白,政策的制定者、全行業和全社會達成共識。發展“低碳混凝土”,是個系統工程,需要以科學精神建立系統化認知,需要全行業的共同探索,更需要國家以立法的形式予以確認。
劉昊:北京榆構有限公司總工程師
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