散裝水泥是最主要的膠凝材料，與粉煤灰、礦渣粉、燒粘土（煤矸石）、火山灰、硅灰或超細石灰石粉等輔助性膠凝材料一起，將現(xiàn)代文明社會賴以生存的建筑和交通基礎設施等粘接起來。以散裝水泥為核心的膠凝材料，加之砂石骨料等輔助性材料構成的混凝土材料，是世界上僅次于水的最大的人類消耗的材料。初步估算，我國目前每年生產(chǎn)的23億噸水泥，制成混凝土后的重量要接近200億噸，應該是最大的物流產(chǎn)業(yè)和資源型產(chǎn)業(yè)。

這樣巨大的物質(zhì)資源量，一旦建成的建筑和基礎設施廢棄，將形成同樣海量的建筑固廢。如何在散裝水泥的全生命周期，打造綠色循環(huán)型產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)低碳發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，盡快實現(xiàn)碳中和，是本文要進行探討的一個核心問題。也是中國散協(xié)的一項歷史使命。

1、國內(nèi)外背景

全球矚目的大事件是落實巴黎氣候協(xié)定，依據(jù)該協(xié)定，爭取在2050年前，全球氣候變暖的溫度不超過2℃，最好是不超過1.5℃。為達此目的，發(fā)達國家紛紛制定節(jié)能減排計劃，力爭到2050年實現(xiàn)絕對減排目標，二氧化碳排放達到碳中和的階段。

中國屬于發(fā)展中國家，沒有絕對減排義務，實施自主相對減排。絕對排放量的目標是到2030年實現(xiàn)排放峰值，力爭2025年前達峰；到2060年實現(xiàn)碳中和，比發(fā)達國家大幅度放寬。

在應對全球氣候變化和節(jié)能減排領域，我國雖然贏得了較大的排放權空間，但是如果不注重低碳發(fā)展和能源轉(zhuǎn)換技術的進步，很有可能會在新的一輪科技進步過程中喪失知識更新的機遇，錯失新的歷史發(fā)展進程。就和世界上所有的事物發(fā)展一樣，有一利必有一弊。我們務必提高警惕，意識到新的一輪節(jié)能減排科技競賽，絕不僅僅是一個排放和發(fā)展權博弈的問題，同樣存在科技實力競爭的提升和優(yōu)化的問題。

如果僅注重爭取排放權，重復走別人走過的老路，輕視節(jié)能減排和發(fā)展新能源，最終競爭的結(jié)果，很有可能是獲得了排放權，但是喪失了知識更新、能源轉(zhuǎn)換、環(huán)境提升和技術進步的機遇。

我們先不管全球變暖的威脅是否是一個偽命題，僅從知識更新、能源安全、環(huán)境保護和科技進步的角度來衡量，就可以看出節(jié)能減排、低碳發(fā)展是一項急迫而且具有重要現(xiàn)實和深遠歷史意義的大課題。

從世界水泥工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢來看，我國的水泥產(chǎn)業(yè)都存在著諸多的不確定性和發(fā)展隱憂。

這些問題包括：（1）產(chǎn)能嚴重過剩；（2）碳排放量居高不下；（3）應用環(huán)節(jié)的深加工產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；（4）建筑和基礎設施壽命短、耗能高；（5）再生環(huán)節(jié)循環(huán)率低、環(huán)境負荷巨大等問題。

為了更清晰地了解我們的產(chǎn)業(yè)所處的國內(nèi)外環(huán)境，我們來比較一下國內(nèi)外的碳排放形勢。

全球的碳排放、中國的碳排放，以及全球水泥工業(yè)的碳排放和中國水泥工業(yè)的碳排放分別見圖1、表1和表2。

在全球碳項目（Global Carbon Project）中，研究人員發(fā)布了一份全球二氧化碳排放總量的估計值。據(jù)該項目估計，2018年二氧化碳的排放量比2017年增加了2.1%。2019年的初步數(shù)據(jù)來自截至11月中旬的可用數(shù)據(jù)，增幅較小，預計為0.6%。

該研究包括2019年各種燃料的全球趨勢，其中煤炭使用量下降了約0.9%，石油上升了0.9%，天然氣上升了2.6%，水泥生產(chǎn)的直接排放量上升了約3.7%。數(shù)據(jù)還顯示，初步估計2019年中國的排放量增加了2.6%，比2018年的4.7%有所下降。在中國，煤炭的使用基本保持不變，但石油增長了6.9%，天然氣增長了9.1%。

圖1 2017年至2019年全球二氧化碳排放量 （資料來源：網(wǎng)絡公開）

為估算我國水泥工業(yè)的碳排放形勢，本文的單位熟料碳排放系數(shù)采用每噸熟料約排放0.86 t 二氧化碳來測算。近3年全國水泥的熟料產(chǎn)量和相應的碳排放量計算結(jié)果，如表1所示。

從表1中的初步計算數(shù)據(jù)可以看出，中國水泥工業(yè)直接排放的二氧化碳絕對排放量這幾年還在增長。按照有些官方的排放數(shù)據(jù)比較，全國的CO2絕對排放總量在100億噸左右，如果按照非官方的估算數(shù)據(jù)，要高達139.2億噸。水泥工業(yè)的CO2排放在全國排放的總量中所占的比例都在10%以上，國際上一般是5%左右，這從另一個側(cè)面說明了中國的水泥產(chǎn)量仍處于高位狀態(tài)。中國的總排放和全世界的總排放比較，占比高達33%以上，也是一個不尋常的狀態(tài)。

中國的總排放和相對排放都處于非常高的狀態(tài)，但是為什么還可以持續(xù)一段時間？從表2我們可以看出，盡管中國已經(jīng)成為最大的排放國家，但是我們的人均排放仍然比較低，累積排放也必然是比較低的。因此，和印度等人口大國一樣，還可以爭得繼續(xù)排放一些年權利，一直到2030年達到高峰，希望2025年達到高峰，而2060年必須實現(xiàn)碳中和。

表2 全球主要國家CO2排放情況（資料來源：網(wǎng)絡檢索，2015年公布）（來源：中國產(chǎn)業(yè)信息）

圖2、圖3是1990年以來發(fā)達國家和發(fā)展中國家實施碳減排以來的發(fā)展過程。從中可以看出，發(fā)達國家的碳排放已經(jīng)在穩(wěn)定的基礎上逐年遞減。發(fā)展中國家還在穩(wěn)步上升之中，這對控制全球CO2排放和氣候變暖是一個挑戰(zhàn)。

圖2 1990年以來全球發(fā)達國家和發(fā)展中國家二氧化碳排放比較（來源：世新能源網(wǎng)）

從圖3中，可以更直觀地看出，歐美日等發(fā)達經(jīng)濟體的碳排放是絕對減少的；而發(fā)展中國家則是絕對量仍在持續(xù)上升，只是創(chuàng)造單位GDP的碳排放在相對減少。

圖3近兩年歐盟、美國、日本和發(fā)展中國家二氧化碳排放（來源：世新能源網(wǎng)）

對于發(fā)達國家實施絕對減排，發(fā)展中國家實施相對減排的利和弊，我們應該給以辯證的分析。一方面，實施不同的減排政策，體現(xiàn)了排放權的公平原則，成為現(xiàn)實選擇。但是，另一方面，畢竟時代已經(jīng)不一樣，發(fā)展中國家在獲得排放權的同時，也同樣面臨著環(huán)境污染加重，人均壽命增長緩慢；能源安全受到挑戰(zhàn)，新能源技術發(fā)展緩慢；我們是否應該重復或故意犯發(fā)達國家在相對落后時代犯的老錯誤？如果不能夠正確地認識到這一問題，過分堅持走老路，或許也會犯一個十分愚蠢的錯誤？！

我們在保留爭取排放權的同時，也要注意減少或避免重復發(fā)達國家已經(jīng)被歷史證明的錯誤路線（假如是這樣）。如果能采取新技術或新的文明方式，我們沒有必要抱殘守缺，非要因循守舊。用別人犯的錯誤懲罰自己，那不一定是很好的辦法！如果充分利用后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)彎道超車，或許是聰明的選擇。

有鑒于此，我們有必要參考發(fā)達國家的理論、經(jīng)驗和做法，來考慮一下我們的散裝水泥全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)鏈的低碳發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇問題。

2、散裝水泥全生命周期的綠色產(chǎn)業(yè)布局

散裝水泥從礦山原料或二次資源制備的原料開始，算作第一個階段；將原料輸送到水泥廠，再進行各種原料配比、制備生料、煅燒熟料、粉磨水泥和發(fā)送產(chǎn)品，就完成了散裝水泥的全部生產(chǎn)過程，這是第二個階段；進入第三個階段，發(fā)送散裝水泥，即散裝水泥產(chǎn)品的子流通過程（相對于散裝水泥的全生命周期大流通過程而言）。經(jīng)過一段子流通過程，散裝水泥開始進入第四個階段，也就是散裝水泥不同應用的前期加工階段或深加工階段（包括生產(chǎn)砂漿、混凝土、預制構件、混凝土制品、墻體材料、路橋材料、地下管廊、市政工程材料、隧道工程材料、道路材料、機場和海港等基礎設施的材料領域）。在第四階段，還不能說是散裝水泥的終產(chǎn)品階段，說是半成品或深加工產(chǎn)品階段，或許更確切些。因此，在第四個階段形成了一些中間產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)到底歸屬于哪些行政部門管理，一直是眾說紛紜、八仙過海，各顯神通。從這些中間深加工產(chǎn)業(yè)，又過渡到下一個階段，也就是第五個階段，散裝水泥經(jīng)過深加工做成各種建材產(chǎn)品后，提供給建筑行業(yè)或基礎設施行業(yè)來使用，變成最終的產(chǎn)品：建筑或基礎設施。這時，才能明確能看出是屬于建筑還是屬于交通部門的業(yè)務管轄范圍了。當然，交通范圍也比較廣泛，諸如公路、鐵路、隧道、橋梁、機場或碼頭，也是分屬于不同的行政管轄范圍，而只有散裝水泥的原料、生產(chǎn)、流通和使用才是從頭到尾的一條主線。當這些散裝水泥在應用行業(yè)用過之后，散裝水泥制品就到了廢棄的階段，也就是變成建筑垃圾或工程拆除的固廢階段，也是再次變成再生建材或水泥原料的開始階段了，這是散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第六個階段，同時也是散裝水泥再生原料的開始階段，又回到了散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)的第一階段了。

由此看來，散裝水泥從原料或出生開始，到最終廢棄或再次新生，整個全生命周期，至少要經(jīng)歷五個階段或六個階段。這五或六個階段，就是我們所要討論的散裝水泥全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的核心內(nèi)容。

只有這六個階段的每個階段排放的二氧化碳降到最低，整個散裝水泥全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈的溫室氣體的加和才會最小化或趨于碳中和，這才是真正的綠色產(chǎn)品或綠色發(fā)展最重要的評價指標之一。

散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)全生命周期發(fā)展大循環(huán)示意圖（圖4）。

圖4 散裝水泥全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)循環(huán)發(fā)展大流通示意圖 （資料來源：田桂萍，2020）

散裝水泥在其全生命周期里，如何做到低碳發(fā)展、綠色發(fā)展，我們在第三節(jié)里詳細討論一下它們各自的發(fā)展重點或發(fā)展方向。

在討論之前，我們參考一下歐盟水泥工業(yè)2050年實現(xiàn)碳中和的技術路線圖（圖5）。

圖5 歐盟水泥工業(yè)2050年碳中和路線圖（資料來源：歐陽心桐，2020）

參照歐洲水泥工業(yè)的低碳發(fā)展路線圖，結(jié)合中國散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際，我們首先來定性或半定量地分析和研討一下全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的碳中和與發(fā)展路線。有關的定量分析，限于時間和篇幅，放在另外的專題研究中詳細討論。

3、散裝水泥全產(chǎn)業(yè)鏈綠色發(fā)展方向

從圖5可以看到，散裝水泥在生產(chǎn)階段，歐盟2019年每噸水泥的二氧化碳排放量是670 kg；而我們初步估算一下，我國的噸水泥排放近3年大約是567-606 kg之間；數(shù)量比歐洲少60多kg。分析原因可能和我國的熟料系數(shù)比較低有關，該項減排潛力在歐洲還有70 kg的數(shù)額。也可能是和選取的排放因子估算有關；由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺乏，形成差異的原因可能是多方面的。也有比較口徑不一樣的原因，還不好進行簡單的判斷和比較。此處只作為定性分析比較，不涉及到技術先進與否的判斷問題（注：本文采用汪瀾教授提供的每噸熟料的排放因子為0.86，來推算噸水泥的二氧化碳排放量；在電力排放因子的選擇方面，采用了國家有關部門提供的綜合數(shù)據(jù)：592g-CO2/kWh；在水泥綜合電耗數(shù)據(jù)計算時，采用了國內(nèi)比較先進廠家的電耗數(shù)據(jù)）。

不管怎么說，無論是歐洲發(fā)達國家，還是我國的水泥工業(yè)，從現(xiàn)在（2020年）開始，到今后2050年或2060年，都要通過全生命周期的每個環(huán)節(jié)的節(jié)能減排，把水泥工業(yè)生產(chǎn)過程排放的二氧化碳，不管是670kg也好，還是606 kg, 都將通過各種措施，最終全部實現(xiàn)零排放或碳中和。

從歐盟的路線圖上可以看到，除了水泥生產(chǎn)過程的碳減排，還要通過在混凝土的運輸和應用階段的再碳化中和掉114 kg。在水泥生產(chǎn)階段中和不掉的280 kg，可能還需要碳儲存和碳利用把它們中和掉。可見挑戰(zhàn)性也是不小的，因為碳存儲不是太容易，成本太高。作為替代方案，在散裝水泥隨后的建筑應用中，我們采用被動式零能耗或產(chǎn)能房的補充措施，或許是碳中和更加給力的一項舉措。

下面，我們沿著散裝水泥的全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期，以定性為主，定量和半定量為輔，討論一下每個環(huán)節(jié)的碳中和技術和綠色發(fā)展可能對節(jié)能減排的潛在影響及發(fā)展方向。

3.1 散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)的原料制備

在散裝水泥原料的選擇方面，盡可能利用各種廢棄物，諸如工業(yè)尾礦、建筑垃圾、市政垃圾、工業(yè)副產(chǎn)物和化工或冶金渣等固廢，千方百計減少天然資源的耗費量，這是國內(nèi)外一直崇尚的綠色發(fā)展理念。

礦山資源的高效利用、綜合利用、搭配開采、吃干榨盡等，都是綠色礦山的最新發(fā)展態(tài)勢。建筑垃圾經(jīng)過分級和超細粉磨，已經(jīng)可以用于水泥的混合材，摻加量可以高達30%。市政垃圾如下水道污泥，可以作為水泥廠的原料和燃料（AFR），在發(fā)達國家已經(jīng)是成熟技術，國內(nèi)也在先進工廠運行。工業(yè)副產(chǎn)品如脫硫石膏，早已成為水泥工業(yè)的緩凝劑?；ぴ珉娛?，作為水泥原料，在國內(nèi)已經(jīng)建設了不少水泥廠。冶金渣如礦渣和鋼渣，也在水泥行業(yè)有多年的應用歷史了。鋼渣還有很大的潛力可以挖掘。煤矸石作為水泥或特種水泥的原料，正在醞釀更大的技術突破。

從節(jié)能減排的角度看，原料多用廢棄物，包括替代原料和替代燃料，可以大幅度減少主要原料石灰石中的二氧化碳排放，包括水泥熟料量的減少，也可以減少化石能源的排放。

由于替代原料和替代燃料的減排潛力最大，在國內(nèi)或許會等量、也可能會有超過歐盟減排數(shù)量（70+72 kg）的潛力；鑒于國內(nèi)的熟料系數(shù)已經(jīng)比較低了（約0.6），減排空間有限；但是替代燃料的比例還不高（5%至10%），提升后，減排空間很大。歐盟先進的國家，比如德國，替代燃料的比率已經(jīng)接近70%！因此，替代燃料和原料一項，國內(nèi)的節(jié)能減排潛力空間較大。如果不走這條路線，生活垃圾都送到垃圾電廠去，弊病太大，恐怕已是一條無法挽回的錯誤路線了。

3.2散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程

散裝水泥的生產(chǎn)過程，工藝上簡單說就是“兩磨一燒”：原料制備成生料需要磨一次，生料煅燒成熟料，再加點石膏和混合材粉磨一次就成為了水泥。

我國水泥工業(yè)正處于高峰期后的緩慢下行期間，自2014年水泥產(chǎn)量達到24.9億噸的頂峰后，到今后2030年的一段時間里，是一個逐漸下行的階段。2020年之前是一個在緩慢下行前的一個高位波動運行期間。2020年之后，下行的速度會加快一些。

我國生產(chǎn)了全世界50%以上的水泥，目前已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的產(chǎn)能過剩。今后行業(yè)的總體發(fā)展趨勢是提質(zhì)增效、減量發(fā)展，價格和質(zhì)量齊升，數(shù)量逐步減少是大勢所趨。

從技術角度看，我國水泥行業(yè)今后幾十年發(fā)展的大趨勢有以下5大方向。

（1）超細粉磨和分別粉磨技術的革命，近期目標是優(yōu)質(zhì)水泥，終極目標是納米水泥；

（2）能源革命或替代燃料的革命，終極目標是大部分或100%取代煤；

（3）利廢原料或混合材的革命，終極目標是50%或在某些特種水泥領域100%取代天然原料；

（4）智能化的革命，終極目標是無人工廠；

（5）特種水泥或低碳水泥的革命，最終目標是大幅度減少波特蘭水泥的用量。

每個方向，都從不同的角度發(fā)力，最終都意味著大幅度的節(jié)能減排。如果上述幾個領域的技術都能夠突破，每噸水泥至少能減少一半以上的碳排放（譬如300-500 kg，都有可能）！

3.3 散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)的大流通

水泥出廠，進入流通流域；從袋裝改成散裝，節(jié)能減排效果顯著，綠色度增加；據(jù)測算，每噸散裝水泥要比每噸袋裝水泥減排45kg二氧化碳（蔣爾忠，2020）。從水泥廠到砂漿廠、預拌混凝土廠、預制構件廠、制品廠等，再從這些工廠流通到建筑工地或修路造橋的施工現(xiàn)場，繼續(xù)流通，做成最終的成品，包括建筑和交通基礎設施。等到這些建筑或交通基礎設施廢棄后，形成建筑垃圾，再作為原料，做成再生建材，進入新的一輪循環(huán)。在從散裝水泥的生產(chǎn)、流通、深加工、建筑部品和部件，到最終的建筑和交通基礎設施的終產(chǎn)品，乃至廢棄后的再生原料的全生命周期大循環(huán)過程中，每個環(huán)節(jié)都需要綠色發(fā)展和低碳發(fā)展。僅有包裝是散裝的單一環(huán)節(jié)綠色發(fā)展理念是不夠的，還要在生產(chǎn)、應用和廢棄的全生命過程中都要形成低碳發(fā)展和綠色發(fā)展的理念和產(chǎn)業(yè)形態(tài)。也就是水泥全生命周期的每個環(huán)節(jié)都要綠色，都不能中斷綠色發(fā)展理念，否則一個環(huán)節(jié)斷裂，整個系統(tǒng)就毀掉了。這就是我們強調(diào)的全生命周期綠色發(fā)展理念，進而采用全生命周期評價（LCA）散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)科學性發(fā)展的重要性。

散裝水泥在流通領域，過去幾十年來，我們散裝水泥工作者做了大量工作；散裝率從20世紀80年代初的百分之十幾，發(fā)展到今天的67.5%（孫巖，2019）左右；目前仍以每年約一個百分點的速度向上提升，預計再有20年，我們?nèi)珖乃嗥骄⒀b率就可以達到90%以上，與發(fā)達國家水平持平。

散裝水泥即便達到了發(fā)達國家的散裝率水平，也不意味著散裝水泥事業(yè)的結(jié)束；在散裝水泥的全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展領域，我們還有更多的事情要做。

在散裝水泥的流通領域，我們在綠色發(fā)展和低碳發(fā)展方面，還需要做的事情包括散裝車輛的低碳化，比如采用新能源的電動運輸車，混凝土或預制件的綠色輸送等，都要給予充分重視，應及時提升到議事議程。

其次是智能化和大數(shù)據(jù)等問題，也是低碳發(fā)展，提升運輸和流通效率的關鍵環(huán)節(jié)之一。

還有就是和散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)密切相關的輔助性膠凝材料、砂石骨料等混凝土制造用的輔助原料，三者加起來的物流量，要接近200億噸，其交通運輸和市場流通物質(zhì)量十分巨大；如何做到低碳發(fā)展和綠色發(fā)展，都是不可以疏忽大意的、關系到重大的技術、經(jīng)濟、環(huán)境和社會問題。

在流通和運輸環(huán)節(jié)，散裝比袋裝節(jié)能減排顯著；電動汽車替代傳統(tǒng)車輛，比燒汽油或柴油的車輛更加節(jié)能減排。這些綠色發(fā)展理念，都將逐步成為人們自覺遵守的綠色發(fā)展常識。

歐盟在低碳路線圖里，計劃在混凝土輸送過程，減少60kg二氧化碳；國內(nèi)業(yè)界目前還沒有這樣的概念。

3.4 散裝水泥深加工的若干綠色產(chǎn)業(yè)

散裝水泥在形成最終的建筑或交通基礎設施等最終產(chǎn)品之前，歷經(jīng)了砂漿、預拌混凝土、預制構件、地下管廊、路橋材料和建筑部品、部件等諸多中間產(chǎn)品階段。這些材料，每隔幾年都面臨著升級換代、形式改進和質(zhì)量提升的問題。

從目前已經(jīng)出現(xiàn)的最新技術發(fā)展趨勢，可以看出砂漿領域已經(jīng)出現(xiàn)從普通砂漿向隔熱、保溫、防水、防腐、裝飾藝術和修補等多功能砂漿方向發(fā)展；品種也從普通的水泥砂漿，向石膏、石灰和混合砂漿等方向發(fā)展。

預拌混凝土，隨著裝配式建筑和被動式建筑的出現(xiàn)，目前正在向預制建筑和被動式裝配建筑需要的專用混凝土性能要求方向發(fā)展，包括高性能混凝土、高質(zhì)量混凝土、自密實混凝土、結(jié)構自防水和結(jié)構自保溫等功能性混凝土。

對于地下管廊、路橋材料和海洋工程材料等領域，特種混凝土的需求量也與日俱增。還有其他各個種類的混凝土材料，都在向提高質(zhì)量和提高性能等方向發(fā)展。最終的結(jié)果，都是要在提高性能的同時，延長壽命，減少單位性能（功能）的能耗、物耗，提高效率、降低成本，使單位產(chǎn)品的性價比最高化。

提高質(zhì)量和效率，意味著資源效率的提升，經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量的提升，技術、管理、裝備和產(chǎn)品的升級換代。

每個產(chǎn)品通過技術進步，比如延長產(chǎn)品的功能或使用壽命，都會帶來巨大的節(jié)能減排。在其他條件相同的情況下，產(chǎn)品壽命延長一倍、兩倍或三倍，就意味著節(jié)能減排一倍、兩倍或三倍；產(chǎn)品性能或功能提升一倍、兩倍或三倍，也意味著節(jié)能減排提升一倍、兩倍或三倍。

從碳減排的角度來衡量，我們需要發(fā)展石灰砂漿或水硬性石灰砂漿；石灰屬于氣硬性膠凝材料，是散裝水泥的另類輔助性膠凝材料。發(fā)展石灰砂漿或石膏砂漿的道理在于，一是石灰砂漿在使用中被認為是碳吸收的，全生命周期更趨于碳中和。二是石灰砂漿或水硬性石灰砂漿的長壽命，使得在全生命周期內(nèi)平均每年的碳排放減少到最低程度。三是石灰或石膏的生產(chǎn)都是在較低溫度下形成，與水泥比較，可以節(jié)省更多的能量，因此減排量也比較多?？上?，我們在國內(nèi)對前兩種綠色材料的開發(fā)還沒有深入的進展。

高質(zhì)量、高效率、高性能或高功能和長壽命，是對這些散裝水泥全產(chǎn)業(yè)鏈中間產(chǎn)品綠色低碳發(fā)展的共同要求。

在深加工階段，所需能源都將不斷增加可再生能源的分量，并提高能源效率，節(jié)能減排主要是減少中間產(chǎn)品間接排放的比重。

在散裝水泥后續(xù)綠色產(chǎn)業(yè)深加工各個環(huán)節(jié)，一般沒有工藝過程的直接排放，但是存在間接能源的使用，間接排放還是要控制的，倡導使用綠色能源，節(jié)能減排，通過提高質(zhì)量、延長壽命、增加功能和提高效率等手段，實現(xiàn)間接減排、相對減排，也是潛力巨大的市場，大有文章可做。比如把質(zhì)量提高一倍、壽命提高一倍或效率提高一倍，在其他排放條件都相同的前提下，通過單位GDP或工業(yè)增加值的成倍提升，就可以減少碳排放50%以上。我們現(xiàn)在做的自主相對減排，就是在這樣的排放前提下計算出來的結(jié)果，盡管絕對排放量還是在逐年增長。2030年后，就要改變這種情況了；屆時將要實行真正的絕對減排，和發(fā)達國家一樣。

3.5 散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)的主要終產(chǎn)品 

散裝水泥經(jīng)過生產(chǎn)、運輸和深加工成半成品或部品部件，最后再輸送到建筑工地或交通基礎設施的施工現(xiàn)場，最后變成建筑房屋和交通基礎設施終產(chǎn)品。對于原料，我們希望盡可能少用天然礦物，盡可能利用二次資源（特別是各種活性固廢資源）；生產(chǎn)過程，我們希望通過綠色工廠，以最低的能量和資源消耗，生產(chǎn)出高質(zhì)量的水泥產(chǎn)品；然后通過綠色交通，綠色深加工產(chǎn)品，將散裝水泥再次輸送到建筑和交通基礎設施建設工地，制造出零能耗綠色生態(tài)的被動式裝配建筑或長壽命的基礎設施。

在最終建筑產(chǎn)品的使用過程中，我們根據(jù)全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期的綠色發(fā)展理念，強調(diào)被動式零能耗或產(chǎn)能房概念，使得散裝水泥最大的制成品建筑不但不消耗能量，還會生產(chǎn)綠色能源，將每個房子都變成為一個發(fā)電機，會極大地減輕散裝水泥全生命周期的環(huán)境負荷或減排壓力，即碳排放的足跡。有可能減輕碳捕獲或碳利用的壓力，這項發(fā)現(xiàn)是被動式超低能耗建筑在中國的發(fā)展過程中，由中國散協(xié)被動式裝配建筑委員會和中國被動式集成建筑材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟首先提出的創(chuàng)新型發(fā)展路徑。只有利用全生命周期的評價方法和發(fā)展理念，才能夠拓寬視野，有利于解決中國水泥工業(yè)在2060年之前實現(xiàn)碳中和的問題；也為世界水泥工業(yè)在2050年前實現(xiàn)碳中和與綠色發(fā)展貢獻中國的力量和智慧。

在交通基礎設施領域，我們將注重發(fā)展高性能（高功能）和長壽命基礎設施。同樣，可以和交通工具的綠色發(fā)展一樣，為實現(xiàn)碳中和及低碳發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻。

長壽命建筑和基礎設施，零能耗或產(chǎn)能房（第三代被動房或第四代被動式生態(tài)建筑），將會對散裝水泥全生命周期的節(jié)能減排和碳中和做出更大的貢獻；不但會對我國提出的到2030年繼續(xù)相對減排65%提供保障，也很有可能是碳儲存（CCS）或碳利用（CCU）的另外一種替代方式。這一部分份額，在歐盟水泥工業(yè)的碳中和路線圖里占到280 kg；這是很大的一個比重，目前還是一個有待破解的難題。

3.6 散裝水泥的再生和循環(huán)利用

散裝水泥做成建筑和基礎設施，我們希望千秋萬代，永遠不壞。實際上，我們前幾十年的建筑或基礎設施，一般只有幾十年的壽命。現(xiàn)在提出來要搞百年建筑，甚至是千年建筑，就像古羅馬建筑一樣，至今已經(jīng)有2300多年了。如果還像過去那樣，搞幾十年壽命的建筑或基礎設施，如今都陸續(xù)變成建筑垃圾了，不可持續(xù)。因此，如何搞好這些建筑廢棄物的再生和循環(huán)利用，就是散裝水泥全生命周期里最后的一個大問題了。

對于低質(zhì)量的建筑和基礎設施產(chǎn)生的海量垃圾，好在由于過去的混凝土配方和工藝原因，舊混凝土里面含有大量未水化的水泥和燒結(jié)紅磚，只要破碎和超細粉磨到一定的程度，比如50微米以下，或3800-5600cm2/g（國際水泥雜志，2020），就可以替代部分水泥，作為攪拌站的摻合料或送到水泥廠里，當作水泥混合材，替代水泥或熟料可以高達30%以上。

建筑垃圾里面的骨料也可以作為再生骨料，砂子可以作為砂漿用砂，在許多地方已經(jīng)普遍利用多年了。5mm以下的細粉，也可以制作鋪路磚或筑路材料?？傊伎梢匝h(huán)再生和重復利用。如果摻入部分納米材料，性能甚至可以超過天然材料制造的產(chǎn)品。

這些再生材料的加工用能，都將逐步使用綠色能源，減少碳排放。使用可再生能源，將二次資源高效利用，既節(jié)約天然資源、保護環(huán)境，也大幅度減少了溫室氣體的排放。

資源循環(huán)利用，屬于提高資源利用效率的范疇，同時保護天然資源；加之微納米改性，提高質(zhì)量，延長產(chǎn)品壽命，減少單位生命周期內(nèi)的碳排放強度；同樣是節(jié)能減排的技術路線，減少的比例或數(shù)量，可以是若干個百分點，也可以是數(shù)倍不止；這里不做具體分析了。

3.7 散裝水泥的輔助性膠凝材料

散裝水泥作為主要的膠凝材料，再加上輔助性膠凝材料，如粉煤灰、礦渣粉、燒粘土、火山灰材料、活化煤矸石、改性鋼渣和超細石灰石粉等，還有氣硬性膠凝材料石膏和石灰等，以及特種膠凝材料，如地聚物水泥和超級硫酸鹽水泥等綠色建材，組成了龐大的膠凝材料家族。這些材料，將發(fā)揮各自特長，優(yōu)勢互補，共同構成節(jié)能減排、綠色發(fā)展、低碳發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的科學發(fā)展理念和實踐。

各種具備活性的工業(yè)固廢，雖然稱作輔助性膠凝材料，但是從體量上看，非常巨大，幾乎是水泥數(shù)量的兩倍，每年產(chǎn)生量差不多有40多億噸。歷年積存量就更多了，沒有人統(tǒng)計或準確估算過。僅以煤矸石為例，每個開采幾十年的老煤礦，據(jù)說都有十幾億噸的煤矸石在那里堆存著；等待我們開發(fā)利用。

開發(fā)和充分利用好這些二次資源，也是今后幾十年里，乃至上百年里，都是我國建材行業(yè)及其下游建筑和交通基礎設施領域發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、綠色發(fā)展、低碳發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的一大歷史性使命。任重而道遠！

這些輔助性膠凝材料，多數(shù)都經(jīng)過了高溫加工，具有潛在活性，可以充分利用；沒有高溫加工的，也可以利用新技術和新裝備，進行低能耗高效率加工，使之具備足夠的活性，制造出較低成本和有競爭力的新的低碳產(chǎn)品。既節(jié)能，又環(huán)保，還減排，也低碳；一舉多得！

3.8 散裝水泥與混凝土的輔助材料

混凝土的輔助性材料不同于輔助性膠凝材料，諸如砂石集料等，這些材料一般沒有膠凝性或活性，只是作為混凝土的填充骨料而已。從數(shù)量上看，更加龐大，估計每年都要消耗100多億噸，是輔助性膠凝材料的兩倍以上。

隨著建筑和交通基礎設施行業(yè)的逐步飽和，以及環(huán)保法規(guī)的逐步收緊，自然資源的消耗將逐步減少。散裝水泥的輔助材料將逐步從消耗自然資源向消納各種二次資源轉(zhuǎn)移。因此，二次資源的開發(fā)和利用，將是今后我國綠色建材資源的主要來源。

比如說巨量固廢煤矸石或粉煤灰，做成陶?；炷梁?，不但可以大大減輕預制構件的重量，還可以增加預制建筑的結(jié)構自保溫性能，使得裝配式建筑和被動式建筑的有效結(jié)合有了功能互補的物質(zhì)資源和技術契合的雙重基礎，也和節(jié)能減排、低碳發(fā)展結(jié)合起來了。堅定不移地發(fā)展以固廢資源為基礎的綠色建材、綠色建筑和綠色基礎設施，應是我們散裝水泥全產(chǎn)業(yè)鏈綠色發(fā)展堅定不移的正確方向。

利用二次資源，采用綠色能源，發(fā)展散裝水泥綠色建材，建造零能耗被動式生態(tài)建筑，發(fā)展長壽命綠色交通基礎設施，等等；散裝水泥綠色全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的低碳發(fā)展，是我們整個產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個完整系統(tǒng)，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可，最終走向碳中和，零排放；天然資源零消耗、環(huán)境零污染！

4、若干關鍵技術的進展和案例 

簡要說之，實現(xiàn)上述低碳發(fā)展和最終實現(xiàn)碳中和的目標，關鍵技術有許多，這里只是討論一條重要的主線，就是納米材料科學技術。我們過去和目前，對于傳統(tǒng)的散裝水泥，材料的尺度還只是局限在微米的材料范圍，下一個階段要開始進入納米世界。一開始不會很快進入，要從微米世界進入微納米世界，也可以稱作是準納米世界，然后逐步深入到納米材料科學的世界里。

下面簡要討論一下開發(fā)納米水泥、納米優(yōu)化混凝土和納米再生建材的意義和技術進展。

4.1 納米水泥的技術進展

以瑞士理工凱倫教授為首的歐洲納米水泥研發(fā)團隊（Nanocem）成立于2004年，經(jīng)過16年的探索，現(xiàn)已發(fā)展成為一個由23個學術機構和10個工業(yè)伙伴組成的聯(lián)合體。團隊中約有120名學術研究人員，他們正在管理相關領域約60個博士和博士后研究項目。該團隊的研發(fā)工作前10年主要是側(cè)重基礎理論研究；2015年后，逐步從理論轉(zhuǎn)向應用開發(fā)，預計2021年將有重大的研發(fā)成果問世。

據(jù)我們所知，納米水泥的實驗室產(chǎn)品已經(jīng)出來，有些公司已經(jīng)將其轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品。

納米水泥一旦大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，將對傳統(tǒng)水泥工業(yè)產(chǎn)生巨大的震撼。以其僅是傳統(tǒng)水泥1/10到1/20等效使用量，足可以將我們每年生產(chǎn)23億噸水泥的巨大產(chǎn)量縮減到只有1-2億噸納米水泥等效量就夠了。如果納米水泥從實驗室轉(zhuǎn)入工業(yè)化生產(chǎn)，應該是顛覆性的技術。節(jié)能減排的效果也是不言而喻的，都是十倍和二十倍的絕對減排。對于到2050年全世界的碳中和目標，或控制全球氣候變暖溫度在2℃以下的目標，就會很容易地實現(xiàn)了。

4.2 納米水泥優(yōu)化的混凝土技術進展

從行業(yè)發(fā)展和技術進步的節(jié)奏方面看，納米水泥不會一下子普及到千家萬戶。就如同微納米級別的硅灰材料一樣，起初也是在混凝土里添加十幾個百分點到幾個百分點來提高性能。納米水泥混凝土的改性，從國內(nèi)外目前的發(fā)展看，一開始也將是從微納米起步，逐步向準納米和納米尺度靠近。

水泥行業(yè)或許從超細粉磨與分別粉磨的優(yōu)質(zhì)水泥開始，然后再逐步依次向微觀尺度深入；比如水泥混凝土中微納米水泥的添加量從10%，5%起步，再進一步向添加3%，1%，0.6%...的方向深入發(fā)展。這樣，傳統(tǒng)水泥的用量大大減少，而混凝土在提高性能的同時，其骨料的普遍顆粒級配也會同步縮小，水膠比也會變小，這是非常大的變化。

加入納米水泥改性之后，混凝土的性能會發(fā)生巨大改變；從普通混凝土，變成高性能混凝土。諸如抗壓、抗折、抗?jié)B、抗腐蝕、抗凍、抗碳化和耐久性等，都會發(fā)生革命性的變化。

納米改性的混凝土對節(jié)能減排的意義重大，比如將百年混凝土改性成千年混凝土。在一千年里，相較于百年的混凝土，節(jié)能減排的效果都是10倍因子；其顛覆性和革命性不言而喻。

4.3 納米材料對再生建材的意義

前面討論過我國每年帶有活性或潛在活性的固廢產(chǎn)生量高達40多億噸，如果充分利用，可以節(jié)省海量的礦產(chǎn)資源，也可以改善環(huán)境，減少因使用天然資源而過度釋放的有毒有害氣體和溫室氣體，節(jié)能減排就更不用說了；因為這些固廢多數(shù)都經(jīng)過了高溫加工，該釋放的二氧化碳也釋放得差不多了。將其變廢為寶，有非常好的基礎。

然而，固廢畢竟是固廢，和天然原料比較，也有它不確定的一些方面，因此，為了保障質(zhì)量起見，還是要有額外的措施，才能確保萬無一失。

因此，納米水泥，還可以對這些廢棄物的衍生材料，起到提升質(zhì)量的作用。這些方面的成功案例，已經(jīng)在國內(nèi)外的研發(fā)和生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的驗證。

隸屬于中國散協(xié)固廢綜合利用專業(yè)委員會的國際固廢工程技術研究院，開發(fā)出來的固廢系列產(chǎn)品，無論是在成本，還是在技術指標上，都遠遠超過了使用天然資源制造的產(chǎn)品。

將納米膠凝材料，普遍用于固廢產(chǎn)品的性能提升和改良，對于發(fā)展再生建材

和綠建產(chǎn)業(yè)的意義重大。我們堅信，在這個領域的開發(fā)前景，十分廣闊。

5、結(jié)論  

散裝水泥全生命周期的綠色發(fā)展與碳中和，關系到全球氣候變暖對人類的威脅，也是一個和散裝水泥全產(chǎn)業(yè)鏈自身可持續(xù)發(fā)展密切相關的大問題。

首先，散裝水泥利用各種固廢原料，減少天然資源的消耗，充分利用二次資源帶來的好處，化解資源枯竭形成的危機；不但解決環(huán)境污染問題，還可以節(jié)能減排、降低綠建成本和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。其次是利用固廢資源，生產(chǎn)低碳水泥。在整個生產(chǎn)過程采用綠色技術，加之采用可再生的綠色能源，在今后40年里（2020-2060），將目前每噸水泥的碳排放從大約610 kg（估算）二氧化碳，通過各種節(jié)能減排手段，逐步實現(xiàn)零排放、碳中和。再者，除了水泥原料及生產(chǎn)過程的節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)和低碳生產(chǎn)外，在水泥出廠流通環(huán)節(jié)，包括深加工成混凝土及各種預制件或部品、部件后，再輸送到建筑和交通基礎設施的施工工地等流通環(huán)節(jié)，以及建筑和基礎設施廢棄后，形成建筑固廢，再作為再生建材的原料，回送到水泥或混凝土廠的各個流通環(huán)節(jié)和過程中，都需要采用可再生能源輸送工具和加工設備。倡導綠色流通和低碳流通的物流模式，貫穿散裝水泥全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈的大流通。第四是混凝土和制品的制造環(huán)節(jié)，包括建筑預制構件和部品、部件的預制。全過程逐步使用綠色能源，采用節(jié)能減排技術；生產(chǎn)出高質(zhì)量、多功能和長壽命的高性能混凝土、預制件和部品部件。第五是建筑和基礎設施最終的使用環(huán)節(jié)，通過發(fā)展生態(tài)、零能耗、被動式裝配建筑和長壽命基礎設施等路徑和手段，實現(xiàn)在原料和生產(chǎn)階段還無法完成的碳中和目標。

最后，是建筑和交通基礎設施的廢棄和拆除，形成建筑固廢或建筑垃圾，為再生建材的循環(huán)利用提供二次原料。

總之，通過綠色原料、綠色制造、發(fā)展散裝水泥、借助新能源輸送散裝水泥、再將散裝水泥深加工成各種混凝土中間產(chǎn)品、最終形成裝配式零能耗被動式建筑和高質(zhì)量長壽命的交通基礎設施，散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全產(chǎn)業(yè)鏈、全過程、全生命周期，都借助綠色技術實現(xiàn)節(jié)能減排和低碳發(fā)展，最終全部實現(xiàn)散裝水泥綠色產(chǎn)業(yè)全生命周期和全產(chǎn)業(yè)鏈的碳中和。