基于碳中和目标的绿色混凝土材料应用研究

摘要：本研究围绕碳中和目标，探讨绿色混凝土材料在超低能耗建筑、基础设施工程及碳减排经济性分析中的应用路径。通过高性能低碳胶凝材料、工业副产物掺合及二氧化碳矿化固封技术，实现建筑全生命周期碳排放优化。研究采用生命周期评估（LCA）及碳足迹量化分析方法，评估绿色混凝土材料的碳减排贡献，并结合碳交易机制探讨经济可行性。研究结果表明，绿色混凝土材料可有效降低建筑行业碳排放，提高基础设施耐久性，优化低碳建材经济模式，为建筑行业碳中和提供技术支撑与政策参考。

关键词：碳中和；绿色混凝土材料；应用研究

引言

碳中和目标对建筑行业提出低碳发展要求，绿色混凝土材料作为减少碳排放的重要技术路径，其在建筑节能、基础设施耐久性及经济可行性方面的应用价值受到广泛关注。传统混凝土材料因水泥熟料煅烧过程碳排放量大，对碳中和目标的实现构成挑战。绿色混凝土材料通过低碳胶凝体系、固废资源化利用及碳捕集储存技术，优化材料配比与碳排放结构，提升建筑全生命周期碳减排效能。本研究探讨绿色混凝土材料在超低能耗建筑与基础设施工程中的应用路径，并结合碳减排经济性分析，为低碳建筑行业提供理论依据与实践指导。

一、碳中和目标概述

碳中和目标概述涉及全球气候治理框架、碳排放调控机制及建筑行业碳减排路径，旨在通过优化能源结构、提高碳捕集能力和推进低碳材料应用，实现碳排放与碳吸收的动态平衡。碳中和概念源于《巴黎协定》框架下的碳减排承诺，强调通过碳市场交易、能源转型及低碳技术创新降低温室气体排放，其中建筑行业作为全球碳排放的重要来源，其碳中和路径成为关键议题。建筑行业碳排放主要来源于水泥生产、混凝土制备及施工运行过程，尤其是水泥熟料煅烧过程产生大量二氧化碳，占全球碳排放总量的比重较高，因此，绿色混凝土材料的推广应用对实现碳中和目标具有重要战略意义。绿色混凝土材料采用工业固废掺合料、碳捕集储存技术及高性能低碳胶凝材料，降低生产过程中的碳排放，提高建筑生命周期内的碳减排效能，符合碳达峰、碳中和的发展要求。同时，碳中和目标下建筑行业的低碳发展需依托政策调控、技术创新及产业升级，推动建筑节能标准提升、低碳材料认证体系完善及建筑全生命周期碳管理体系构建，实现从原材料生产、施工建造到运营维护的全过程碳减排[1]。

二、基于碳中和目标的绿色混凝土材料应用

（一）在超低能耗建筑中的应用

在超低能耗建筑中的应用强调绿色混凝土材料在高效节能建筑体系中的关键作用，通过低碳胶凝材料、工业固废掺合料及碳捕集储存技术的集成应用，实现建筑全生命周期内碳排放的最小化。超低能耗建筑要求建筑围护结构具备高热阻性能，减少冷热桥效应，同时采用高效能建材降低能耗，绿色混凝土材料凭借其优异的热工性能、较低的内含碳排放及高耐久性，成为实现碳中和目标的重要技术路径。绿色混凝土材料在超低能耗建筑中的应用主要包括高性能保温混凝土、自修复混凝土及光催化混凝土等新型材料体系。高性能保温混凝土通过优化孔隙结构、添加气凝胶及相变储能材料，提高导热系数调控能力，实现建筑围护结构的节能优化；自修复混凝土利用生物矿化、胶体愈合及纳米自愈技术，提高材料耐久性，降低维护过程中的碳排放；光催化混凝土利用二氧化钛掺合物实现光催化降解污染物，提高建筑表面空气净化能力，减少城市环境污染负荷。结合BIM（建筑信息模型）及LCA（生命周期评估）方法，对绿色混凝土材料在超低能耗建筑中的碳足迹进行量化分析，可实现精准碳管理，提高建筑全生命周期碳减排效果。绿色混凝土材料在超低能耗建筑中的应用，不仅优化建筑节能结构，还可降低运营阶段碳排放，提高建筑可持续性，为建筑行业碳中和目标的实现提供技术支持[2]。

（二）在基础设施工程中的应用

在基础设施工程中的应用主要体现在绿色混凝土材料在交通、能源及水利等大型工程中的碳减排贡献，通过工业固废资源化利用、二氧化碳矿化固封及高性能掺合料优化配比，提高基础设施建设的碳减排效能。基础设施工程是碳排放的重要来源，其中交通基础设施包括公路、桥梁、轨道交通等长期服役结构，其混凝土材料需具备高耐久性、抗疲劳性及低碳排放特性。绿色混凝土材料采用高炉矿渣粉、粉煤灰及硅灰等工业副产物部分替代水泥熟料，减少水泥生产过程中的碳排放，同时优化材料孔隙结构，提高抗硫酸盐侵蚀及抗冻融能力，延长基础设施使用寿命。二氧化碳矿化固封技术利用工业尾气进行矿物碳化反应，将碳固定于混凝土结构中，实现碳减排与材料增强的双重目标，在桥梁、高速公路及港口工程中具有广泛应用前景。此外，高性能超高韧性混凝土在基础设施工程中的应用，通过纳米纤维增强、智能应力分散及自修复机制，提高混凝土结构的抗裂性、抗冲击性及长寿命性能，减少维护过程中的碳排放。结合智慧施工技术，通过大数据监测、无人施工设备及精准材料配比优化基础设施工程的全生命周期碳管理，实现基础设施领域的低碳发展。绿色混凝土材料在基础设施工程中的应用，有助于提升工程耐久性、降低环境负荷，为碳中和背景下基础设施建设提供新型低碳材料解决方案。

（三）碳减排经济性分析

碳减排经济性分析围绕绿色混凝土材料的全生命周期碳成本、减排效益及经济可行性展开，通过成本效益评估、碳交易机制及政策激励分析，优化绿色建材的经济应用模式，提高碳中和目标下混凝土材料的市场竞争力。绿色混凝土材料的生产成本受工业副产物掺合比、低碳胶凝材料技术及碳捕集工艺影响，其初始成本相较传统混凝土略高，但在建筑全生命周期内可显著降低维护成本及碳税负担，提高综合经济效益。生命周期碳评估（LCCA）表明，采用高掺合料混凝土、矿物碳化固封及纳米增强混凝土技术，可有效降低水泥生产与施工阶段的碳排放，实现建筑及基础设施工程的长期碳收益。碳交易机制的引入，为绿色混凝土材料提供市场化减排激励，例如通过碳信用交易体系，企业可因使用低碳建材而获得碳配额收益，提升绿色材料的经济吸引力。此外，政策激励对绿色混凝土材料的推广应用具有重要促进作用，政府可通过碳税优惠、绿色建筑补贴及低碳材料认证体系，提高市场接受度，推动建筑行业向低碳方向转型。综合考虑碳减排经济性，绿色混凝土材料在碳中和目标下的应用不仅具有环境可持续性，也具备较高的经济回报，通过优化成本结构、提高碳收益及强化政策支持，可进一步推动绿色混凝土材料的规模化应用，提高建筑行业整体碳减排效益[3]。

结语

绿色混凝土材料在碳中和目标下的推广应用，有助于优化建筑行业碳排放结构，提高超低能耗建筑节能水平，增强基础设施工程耐久性，并提升碳减排经济效益。通过低碳胶凝材料、工业固废掺合及二氧化碳矿化固封技术，可有效降低混凝土生产过程中的碳排放，提高建筑生命周期碳减排效率。结合碳交易机制及政策激励，可优化绿色混凝土材料的市场竞争力，推动建筑行业低碳转型。研究表明，绿色混凝土材料的系统化应用可提升建筑行业整体碳减排效益，为碳中和目标的实现提供科学支撑与技术路径。

参考文献

[1]贾潇雅.绿色建筑材料的应用与发展趋势研究[J].居舍，2025，（07）：36-38.

[2]王玉骄.住宅工程中的绿色建筑材料质量检测与控制策略研究[J].佛山陶瓷，2025，35（02）：88-90.

[3]姚荣伯.基于新型材料的节能环保建筑工程施工技术[J].石材，2025，（02）：117-119.