中建西部建设大力推动再生混凝土发展：再生骨料碳排放调研
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科技
2024-10-28 14:06
北京
混凝土行业的碳减排是建筑领域实现碳中和至关重要的组成部分。再生混凝土作为一种绿色建材，具有显著的碳减排效益。然而对于再生骨料的碳排放分析仍处于基于定性化分析的基础阶段，存在统计数据缺乏、分析内容不全面、低碳路径不明确等诸多问题。在此背景下，同济绿色建造中心课题组前往中建西部建设股份有限公司（简称中建西部建设）新城厂对再生骨料碳排放进行了实地调研工作。
中建西部建设股份有限公司是国内领先的建材产业综合服务商，长期持续专注于预拌混凝土及相关业务，积累了深厚的专业经验，拥有包括水泥、外加剂、商品砂浆、砂石骨料、运输泵送、科研检测在内的完整产业链，是目前国内预拌混凝土行业区域布局范围最广的企业之一。
在再生混凝土方面，中建西部建设同样展现出了前瞻性的视野与卓越的创新能力。随着社会对可持续发展和资源循环利用的重视日益加深，中建西部建设积极响应国家绿色发展战略，将再生混凝土的研发与应用作为推动企业转型升级、实现高质量发展的关键一环。中建西部建设成立混凝土绿色智能制造研究所，将绿色低碳可持续发展关键技术作为重点研发方向，先后开展固废资源化相关的多项省部级、国家级课题研究，形成10余项技术成果，其中《废旧混凝土再生利用关键技术及工程应用》获国家科技进步奖二等奖，形成了系统的再生混合混凝土成套技术，拓展了废旧混凝土的应用范围，实现了废旧混凝土再生利用技术的升级。
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课题组深入中建西部建设新城厂的生产一线，通过现场观察、交流访谈、数据收集等方式，对各个生产环节进行了调研。课题组成员与生产工人、技术人员进行了广泛的交流，并现场参观了生产线、检测设备以及节能设施。在生产工艺方面，现有上游破碎厂生产线主要为固定式与移动式，其固定生产效率高，但工艺流程更复杂，碳排放量高；而移动破碎，再生骨料产生率低，且碳排放量相对低。再生骨料生产基本流程为分选、破碎、筛分等。为生产高品质再生骨料，有大量研究采用微波改性、机械改性或碳化改性等工艺，但存在工艺尚未成熟，生产能耗与成本高等问题，尚未推广应用。破碎阶段一般分为预破碎和二次破碎。预破碎一般采用颚式破碎机或圆锥破碎机，主要为了减小物料粒径；二次破碎采用圆锥破或冲击破，对骨料进行整形并优化级配。目前移动式生产线大多只进行预破碎，而固定式生产线进行二次或多次破碎。交流会上，中建西部建设对课题工作量和成果给予充分肯定，并建议将研究成果与中建西部建设上海分公司预拌厂融合，形成预拌再生混凝土低碳生产示范点。此外，双方还就碳排放因子、预拌混凝土碳排放核算方法等进行了研讨。
中建西部建设新城厂对课题组的调研工作给予了充分的支持和配合，提供了详实的数据和资料，确保了调研工作的顺利进行。再生骨料碳排放调研与计算结果如下：再生骨料的生产过程为再利用过程，涉及废物管理与材料生产，不同分配方式定义了不同系统边界将导致碳排放结果差异显著。在混凝土开环生命周期下，物理关系的分配由于无法用单一参数表征材料的物理性能变化难以确定；经济分配由于不同地区不同时间市场波动将导致计算的碳排放因子不稳定；而采取截断分配法，废弃物填埋阶段的全部环境影响将计入下个系统，将过高评估再生骨料生产的碳排放因子。现有废弃混凝土产生后存在两种处理路径，一是运输至资源化厂实现再生利用；二是运输至填埋场填埋处理。建筑废弃混凝土在常规情景下，需运至垃圾场填埋，该过程存在垃圾场填满工艺能耗以及占用土地导致的间接碳排放。而采取废弃混凝土实现再利用时，避免了这部分的环境影响，应将这部分避免产生的碳排放效益归结于再生骨料的生产，因此采取系统边界拓展的方式重新确定计算的系统边界，对再生骨料因子组成进行重构，如下图所示，将回收再生产品替代原材料的系统集成到整体系统中，考虑避免的环境影响。![]()
2. 再生骨料生产碳排放再生骨料生产清单包括生产阶段中所消耗柴油、电力等，依据再生骨料生产碳排放量的直方图趋势判断大致服从对数正态分布。
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3. 再生骨料贮藏阶段碳排放
废弃混凝土破碎再生后，随比表面积显著增大，碳化效率显著提高。再生骨料在贮藏阶段的碳吸收潜力与贮藏时间、贮藏环境以及再生骨料老砂浆含量、原混凝土配合比等相关，而资源化厂的废弃混凝土均来源于不同建筑拆除工地，难以对再生骨料原混凝土的配合比进行溯源，因此贮藏阶段再生粗骨料碳吸收量依据文献调研与计算结果确定：再生骨料贮藏阶碳（1-3个月）吸收量为11-13 kgCO2/t，因此折中取为12 kgCO2/t。
https://doi.org/10.3151/jact.9.115https://doi.org/10.1007/s11709-020-0635-2https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.03.230基于研究中关于中国垃圾填埋现状调研，考虑填埋场运营阶段采用推土机、挖掘机等机械设备处理垃圾以及压路机压实垃圾的能耗，单位吨废弃混凝土处理过程中所需柴油为0.972kg、电力为0.173kwh，计算得废弃混凝土填埋过程中碳排放为3.14kgCO2/t。废弃混凝土填埋对土地环境的影响是长期的，例如可能释放有害物质，污染土壤和地下水，对植被生长造成严重的不良影响，需要较长的自然降解或土壤修复才能达到较好的生态环境质量。土壤修复需采取一些技术手段加快修复进程，例如生物修复技术或化学修复技术。而采取技术加快修复的进程过程中的环境影响难以评估，因此考虑废混凝土自然降解的影响。Naik和Singh在《Recycling of Demolished Concrete and Masonry》书中表明废弃混凝土自然降解所需的年限为50-100年，甚至更长。因此假设废弃混凝土自然降解年限为100年。研究表明，当采取填埋处置一吨建筑垃圾占比面积为0.067m2，假设未被占用的土地可用来做林地，则可实现0.0657kgCO2m-2yr-1的碳吸收量，因此废弃混凝土避免填埋碳吸收效益为0.44 kgCO2/t。https://doi.org/10.1007/978-981-10-0855-9_97https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.07.053
