清水混凝土的“素颜”魅力

■朱同然

在说清水混凝土世界的诗和远方之前，我给大家介绍一下什么是清水混凝土。

长沙谢子龙影像艺术馆 李季/供图

清水混凝土是建筑现代主义的一种常见表现手法，是通过建模工匠高超的技艺和精度，高标准地完成模具后再浇灌混凝土，经冷硬养护成型直接表现饰面效果的工艺工法。清水混凝土“素颜”带来的沉静、朴素和富有韵律感的空间，使其成为一种独特的艺术表现形式。在近代建筑历史中，不乏优秀的清水混凝土建筑作品。日本著名建筑大师安藤忠雄擅长将厚重的混凝土以几何形状呈现，将光、影、空间完美结合，塑造出高雅且富有诗意的建筑空间。这种别具一格的表现手法呈现出来的效果有很强的感染力。安藤忠雄也因此被称为“清水混凝土诗人”。他独特的建筑风格到今天仍值得我们学习和借鉴。

2004年，随着国内首座大面积清水混凝土工程“北京联想研发基地”项目建造完成，我国建筑也逐步开启了清水混凝土时代。

伴随国内施工技术水平的完善，以崔愷、魏春雨、李虎、马岩松等为代表的设计大师们，引领中国建筑设计界将清水混凝土的设计和应用推到了前所未有的高度，并赋予了混凝土更多可能性。从常规的几何空间到形态各异的多曲面异形空间；从混凝土本色到彩色的应用；从光面到木纹的表观呈现，混凝土迎来了一个多元化飞速发展阶段。

荣成市少年宫 李信君/供图

在长沙谢子龙影像艺术馆之前，国内外对白色清水混凝土的应用极为罕见，既要呈现白色清水混凝土外观效果，又要保证混凝土性能，这个做法本身就是超越性的。我们在施工前期与设计团队进行了大量样块、样板实施及白色清水混凝土的配合比试验，最终以最大程度地降低了材料本身固有色对空间中其他成分的干扰且不丧失清水混凝土本身的性能。作为国内极具代表性的建筑呈现，既是对馆内艺术品的呈现，也为艺术品的选择预留更多的思考空间。

在和崔愷院士合作的山东省荣成市少年宫项目的实施过程中，我们全部基于三维模型，同现场设计师深化讨论，通过样板指导、参数化施工、创造性技术攻关及应用，最终实现了“空间蝉缝交圈、混凝土光滑密实、模板接缝平整”等效果，成为国内超大体量的异形双曲面清水混凝土建筑代表性作品。

随着时代发展和国内清水混凝土施工技术的成熟，清水混凝土作为建筑结构材料的造型也越来越丰富，建筑形态越来越复杂。云洞图书馆项目就是我们进一步的尝试。

云洞图书馆 MAD建筑事务所/供图

云洞图书馆体量不大，但建造难度却不简单，没有了建筑常见的楼板、墙体、天花，我们通过荣成市少年宫技术施工经验总结，不断探索研究这种异形玛雅造型清水混凝土的实施，做到了更高程度的精细化施工。从犀牛模型的分解、模板设计的深化，到造型龙骨的加工和安装技术，再到多曲面面板施工技术，满足了项目复杂的曲面墙施工精准度要求，最终创造出了富有生命感的自由形态空间。

云洞图书馆的完美呈现，对于我们来说是一次技术体系的全面提升和创新，而它建造过程中的每处细节、每块模板，都是我们工匠精雕细琢的艺术品，也是我心目中诗意的表达。

如今，清水混凝土的应用越来越广泛，从文化艺术建筑领域逐渐扩展到高铁、桥梁、办公、水电、核电等领域，清水混凝土自然沉稳的外观韵味和更符合现代审美需求的艺术风格，受到越来越多人的喜爱。引用崔愷院士的一句话：“清水混凝土建筑不仅代表着建筑创作水平的提高，更代表着一种追求完美、追求永恒的创作精神。”清水混凝土以其高超的工匠技能和绿化环保的发展理念，成为中国文化自信的具体体现，而我们也会始终致力于国内艺术清水混凝土施工技术的应用与推广，探寻未知的远方。

（作者单位：北京益汇达清水建筑工程有限公司）

本文原载于《中国建材报》11月28日7版

责编：丁涛

校对：和新龙

监审：贺丹

神秘的隐含碳，拆解混凝土的“碳”旅程

根据世界绿色建筑委员会的定义，隐含碳是指 “在建筑或基础设施的整个生命周期中，与材料和建设过程相关的碳排放”。建筑业占到全球 39% 的碳排放量，其中有 11% 来自隐含碳，这也使得减少隐含碳排放成为建筑气候转型的关键议题。

LEED 材料和资源 (MR) 板块就旨在解决建筑材料及其碳排放的问题，这一板块专注于 3 大战略：减少隐含碳、保护人类和生态健康、推进循环经济。

基于此，我们也将目光投向了建筑材料及其隐含碳问题，混凝土是应用最广泛的建筑材料，全球水泥和混凝土协会统计全球每年会使用大约 140 亿立方米的混凝土，如果不考虑昂贵的气候成本，这种廉价而坚固的建筑材料会持续大受欢迎。但如今，混凝土作为建筑材料隐含碳的主要贡献者，已急需转型。

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要洞悉混凝土在建筑隐含碳中的影响和潜力，我们首先需要了解混凝土是如何创造碳排放的，并从中挖掘一些可行的低碳解决方案。因此，拆解建筑隐含碳系列的开篇，我们将聚焦于混凝土的碳排放旅程。它将为我们解答：为什么混凝土是建筑隐含碳的最主要来源，它的生产过程制造了哪些碳？

* 本文参考、翻译、润色自奥雅纳 2023 年 6 月发布的 “建筑与基础设施可持续行动的优先事项 —— 隐含碳：混凝土” 报告。

© Arup

A 阶段（前期生产阶段）

前期生产阶段又分为 5 个小阶段。

A1：原材料提取及成分制造

A2：将原材料运输到配料站

A3：制造混凝土

A4：将混凝土运输到建筑场地

A5：施工

A1-A3 阶段产生的碳排放大概占到混凝土前期生产碳排放的 75%。细分来看：

A1：原材料提取及成分制造

A1 阶段包括与提取和制造混凝土各组成材料相关的碳排放。

混凝土的主要组成成分

● 水泥（硅酸盐水泥，国际上称之为波特兰水泥）

● 补充胶凝材料（添加物）

● 骨料（细骨料和粗骨料）

● 外加剂

● 水

先看水泥及胶凝材料。在典型的混凝土混合物中，水泥一般占总量的 10%-20%，但却占到混凝土隐含碳排放的 75%-90% 以及全球总碳排的 8%。

下图展示了水泥的生产过程，包括材料开采及运输、烘干与研磨、窑炉煅烧、水泥粉磨与运出这几个环节。

© Arup

以开采及运输为例，水泥的生产始于矿山或采石场，从采石场提取的石灰石、白垩和硅石等富含钙的材料以及粘土和页岩等富含氧化铝的材料通过卡车运往水泥厂。由于全球水泥生产需要大量这些材料（生产 1 吨熟料大约需要 1.6 吨石灰石），水泥生产商通常将工厂设在采石场附近。开采和运输通常只占水泥相关排放的不到 5%，通过采矿作业电气化可减少或消除这些排放。

材料被运到水泥厂之后，被烘干及研磨成一种叫 “粉料” 的细粉，这一环节连同在水泥厂周围移动材料所用的电力占水泥生产间接排放的 8-13%。在窑炉煅烧是造成碳排放最多的环节，要使用化石燃料将窑炉加热到 1,400℃以上，这个过程的间接碳排放占到水泥生产二氧化碳排放量的 30-40%。此外，生产过程中石灰石中的碳酸钙被热分解转化为石灰（石灰是水泥的主要成分），在这个过程中，二氧化碳排放也是不可避免的。

再看骨料。骨料占到混凝土体积的 70%，但是只占到 A1-A3 阶段碳排放的 1-5%。骨料是天然生成的材料，通常可以就地取材。骨料的形成极为缓慢，就现有需求来说，骨料的供应会面临长期的威胁。除了天然骨料，还可以用再生混凝土骨料以及工业副产品材料、人造固碳骨料等。

在 A1 阶段，生产混凝土需要清洁、无污染的水，但与水有关的排放小于 1%，几乎可以忽略不计。

外加剂可被添加到混凝土中增加混凝土的粘稠度以提升性能和强度、减少用水量等等。外加剂对混凝土总体碳排放的贡献较小，但是在其生产和储存过程会产生其他的环境影响，可以通过符合环境产品声明（EPD）来降低这部分影响。

补充胶凝材料（SCMs）通常是其他行业的副产品，它们可以替代高碳强度的水泥。常见的 SCM 包括磨细高炉矿渣（炼铁行业的副产品）、粉煤灰（煤炭燃烧的副产品）、硅灰（硅合金生产的副产品）。通过了解补充胶凝材料的数据（比如碳排放因子）可以窥见它们对于减少混凝土隐含碳的巨大潜力：水泥的碳排放因子大约在 818-860kg / 吨，而磨细高炉矿渣的碳排放因子只有 42-70kg / 吨，粉煤灰的碳排放因子更低，约为 4kg / 吨。

A2：将原材料运输到配料站

在全球范围内，用于制造混凝土的原材料一般都很丰富，且就地供应，因此混凝土原材料的运输排放量并不高，且取决于矿山、采石场、加工设施和配料厂的位置，大部分通过公路或铁路运输。

但不同的原材料的运输碳排放也有所差异，比如水泥就是一种全球交易和运输的材料，越南和土耳其是最大的水泥出口国，美国和中国是最大的水泥进口国，这种跨区域的需求也会造成更大的运输碳排放。与水泥类似，骨料也是在全球交易的原料，但相比水泥来说，其运输距离较短。

A3：制造混凝土

混凝土的各个组成部分都储存在配料厂的料仓和筒仓中，经过配比，这些配料称重后被搅拌机或卡车搅拌机混合，然后运往工地。制造过程中碳排放的主要来源是燃料（电力或化石能源）。在这一阶段，现浇混凝土和预制混凝土的碳排放也有所差异，每公斤现浇混凝土会产生 0.0007kg 二氧化碳排放，而预制混凝土则会产生 0.0142kg。

A4：将混凝土运输到建筑场地

现浇混凝土会用混凝土搅拌机运输到工地，由于混凝土的凝结时间有限，这就限制了配料厂的距离。因此，制造混凝土的场地大多在城市附近，以尽可能减少运输时间。A4 阶段的碳排放在整个前期生产阶段的碳排总量中占比较小。

A5：施工

施工阶段产生的碳排放主要是现场浇筑混凝土有关的建筑相关活动的碳排放。这包括用于安装的设备产生的排放以及与废料相关的排放。

比如，现场浇筑混凝土需要使用燃料将混凝土泵送到目的地；混凝土需要模板工程（Formwork）浇筑入模直至塑化，木制胶合板是常用的一种模板材料，其产生的隐含碳很大程度上取决于重复使用率和使用寿命；最后在施工场地，也会由于超额订购或浇筑过程中的其他问题产生废料。

B 阶段（使用阶段）

在使用阶段，混凝土有固碳作用。含有胶凝材料和砂浆如果表面暴露在空气中，就会吸收二氧化碳，这一自然过程被称为碳化。碳化对于混凝土强度能够产生积极影响，据估算，在建筑使用期间混凝土的碳化量占到 A1-A3 阶段碳排放的 2.5% 左右。但碳化会降低混凝土的碱度，影响预埋钢筋的寿命。

尽管如此，使用阶段还可能产生碳排放，比如混凝土结构在其生命周期内的维护和维修会产生较高的排放量。

C 阶段（生命终期阶段）

在这一阶段，拆除建筑物和从建筑物中移除混凝土部件均会产生碳排放，这一碳排放的数据在全球有很大差异，例如当地关于填埋拆除废料的法律和法规，以及获得原生骨料的途径等都会影响这一阶段的碳排放统计。

D 阶段（生命周期结束后阶段）

在混凝土在建筑中的生命周期结束之后，可以通过提升循环性减少碳排放，如回收混凝土作为骨料、延长混凝土框架的使用寿命等等。通常来说，除非当地有就近的可再生骨料资源，否则回收混凝土是比运用更远地方的可再生骨料（会产生运输碳排放）更加划算的生意。但对混凝土的分解设计非常困难，这也需要具体项目具体分析。

目前，在全球范围内还没有消除混凝土和水泥碳排放的有效解决方案，但我们也可以从混凝土的生命周期碳排放来源中，挖掘一些迈向净零的前进方向。全球水泥和混凝土协会制定了一份迈向净零的路线图，为该行业在 2050 年前将碳排放量降至零提出了 7 条途径：

1、提升设计与施工的效率；

2、提升混凝土的生产效率；

3、节约水泥和粘合剂；

4、节约熟料生产；

5、碳捕集、利用和碳封存；

6、电力脱碳；

7、碳汇：再碳化。

其中每一个路径都可以探索更多深入的解决方案。“水泥” 作为混凝土碳排放的最大原料，也是这一行业最为关注的领域。在下一篇文章中，我们将聚焦于水泥与循环价值的碰撞，探讨水泥提升循环性的发展方向和其背后蕴藏的经济机遇。

铁桶村改造 这个冰淇淋一下子就甜到了我的心巴

最近天气是越来越热了

听说村里的泳池早已人满为患

村民们纷纷提出在村庄内

增设一个冰淇淋商店

以满足大家的解暑需求

为了让村民们吃上冰凉可口的冰淇淋

小官微建了一个“冰淇淋车”

大家快来看看是怎样建成的吧~

小官微观察了一下村庄的布局

发现铁桶村奶茶店旁有一片空地

用来改造正好合适

不过还有一群猪猪也住在这里

小官微思虑良久

最终决定放它们自由~

把猪猪们请出去以后

将所有围栏全部拆除

在地上用白色、粉色混凝土

如图所示搭出长14格、宽7格的地基

接着整体往上搭高1格

并在粉域的四个角落

用白色混凝土分别竖立3格高的柱子

和一个平滑石英楼梯

用粉色混凝土连接四根柱子并封顶

随后用平滑石英楼梯、白色混凝土

和粉红色染色玻璃板搭出车头的模样

用发光物品展示框充当车灯

錾制石砖充当车轮

整辆“车”的框架就已经搭好啦

小官微观察了一下

觉得冰淇淋的特征还是不够明显

于是决定增加一些外部装饰

用淡蓝色混凝土在车顶粉域搭一个十字

然后用云杉木台阶环绕一圈

用雪块填充三层

顶部放置一个红色蘑菇方块

插上三层高的橡木围栏

一个简单的冰淇淋装饰就做好啦

接着来到内饰部分

在墙上挂上灯提供照明

放上白色潜影盒和炼药锅

用木桶制成储物柜

并放上鲜花点缀

在车头位置铺上地毯

摆上沙发和桌子

最后在窗口出用地毯做出遮阳棚

将窗口前的草方块更换成橡木木板

就大功告成了！

铁桶村冰淇淋小店搭建完成啦

相信村民们一定很喜欢

大家快来看看建造完成的样子吧~

本次小官微搭建的冰淇淋小店

大家觉得怎么样呢？

快来尝试搭建一下

一起给铁桶村增添更多新设施吧~

本期铁桶村改造到这里就结束啦

相信村民们会对冰淇淋小店感兴趣的~

冒险家们觉得怎么样？

大家觉得小官微

还应该怎样改善村民的生活呢？

快快留言告诉小官微

分享你的创意吧~