1、温室气体的影响
地球的大气层就像一条毯子，吸收太阳的辐射，保持着地表的温暖，地表的平均温度为15℃。如果没有大气层，据估算地表的温度将会是-19℃，地球将像月球一样寒冷。大气层保温效果，即增加了34℃，我们称之为温室效应。温室效应给地球上的生命带来适宜的舒适的生存环境。
由于人类的活动，大气中的CO2浓度不断增长，大大超过原始条件下的大气中CO2的浓度。由于CO2浓度的增长，大气的温室效应更加显著，导致了气温的明显上升。大部分科学家认为现在气温的上升速度比过去10000年任何一个时期气温上升的速度都要快；气温上升迅速的原因就是因为大气中的温室气体（CO2、水蒸气等）比例的增长。全球气温的上升存在很多潜在的后果：海洋洋面的上升，导致低海拔的沿海城市被淹没；热带地区的沙漠化不可逆转的趋势；破坏人类和生物的适宜生存环境。
二氧化碳（CO2）气体是温室气体（GHG）的主要组成部分，其他的还包括甲烷（CH4）、氧化氮（N2O）、臭氧（O3）、氯氟化碳（CFCs）、以及氟化碳等人类活动产物。以上各种温室气体的影响程度见表一。
辐射力（Radiative forcing）是指大气层内外辐射的平衡变化，辐射力为正表示辐射导致地表平均气温上升，辐射力为负表示辐射导致地表平均气温下降。
数据来源：IPCC（政府间气候变化专门委员会）1995 P17
2、二氧化碳的来源
从19世纪开始，人类主要的能源包括煤、原油、生物能源（木柴等）、太阳能及核能。1990年的全球能源消费见表二，其中75%的能源消费来自原油，全年的CO2的排放约为56亿吨碳。
表二：全球能源消费来源分类及对应的二氧化碳气体排放量表（1990）［Halmann，1999］
1990年全球各行业二氧化碳排放量见表三。30%的二氧化碳气体，相当于18亿吨的碳，来之于热电厂。在工业领域，水泥厂碳酸钙分解后释放出大量的高浓度的二氧化碳气体。据估计水泥厂释放了占全球5%二氧化碳气体，即11亿吨的CO2，相当于3亿吨的碳［worrel,E,
1996年，加拿大的二氧化碳气体释放量大约有1.2亿吨，在全球排名第九。1994年，加拿大水泥的生产量是1000万吨，相应的释放8百万吨二氧化碳，既2.2百万吨的碳。加拿大已签署了京都协议，并承诺从
3、缓解全球变暖
二氧化碳是影响最大的温室气体，因此当前缓解气候变暖的研究主要集中在CO2的排放。主要有以下几种措施［Halmann，1999］：
●提高能源效率: 提高燃料能量向电能和热能的转换效率，已及提高电能和热能的使用效率，从而减少二氧化碳的排放。
●燃料替代：使用天然气和原油，尽量较少煤的使用，从而减少二氧化碳的排放。
●二氧化碳的回收、及处置：热电厂的二氧化碳废气是可以回收的。二氧化碳气体也可以储存到海洋、废弃的油气井、盐井以及其他的天然矿洞。
●CO2的应用：从热电厂回收的CO2废气可以用来生产建材，或用于化工行业的生产。
●使用替代能源：提倡使用核能、水电、地热以及风能、太阳能。
4、混凝土固化二氧化碳原理及其案例
很多专家正在进行将二氧化碳气体收集并存放在海洋、废弃的油井的研究。同时，有的科学家在探索将收集的烟道气用于生产尿素［Halmann，1999］，以及加强原油的回收提炼［Mourits，
碳化养护过程不同于侵蚀碳化(Weathering carbonation)，即在自然条件下混凝土的碳化。侵蚀碳化：首先是水泥与水之间的水化反应，混凝土硬化后，其水化物与大气中的二氧化碳气体之间发生碳化反应。侵蚀反应如下：
2Ca(OH)2+2CO2→CaCO3+H2O
3C3S+3CO2+μH2O→SiO2●μH2O+3CaCO3
侵蚀碳化是个缓慢的过程，在这个过程人们更关心的是混凝土里的钢筋。由于碳化反应降低了混凝土内部环境ＰＨ值，从而导致钢筋表面抗腐蚀的氧化膜被破坏。
水泥的主要成分C3S、C2S与水混和后，会立即与二氧化碳气体发生碳化反应，生成碳酸钙和硅胶。碳化反应实际是个加速的养护过程。将常温CO2气体注入混凝土养护容器内，CO2气体在低气压的条件下，逐渐渗透至新鲜混凝土内部，气态的二氧化碳转化成固态的碳酸钙CaCO3。
2C2S+2CO2+μH2O→SiO2●μH2O+2CaCO3、
3C3S+3CO2+μH2O→SiO2●μH2O+3CaCO3
以上两个等式是碳化反应中各种化学反应的总结。具体过程是气态的CO2（g）溶解到水里过程，溶液中的CO2（aq）与水反应产生H+和HCO3离子，接着就是H+离子和3CaO●SiO2、2CaO●SiO2反应释放出Ca2+离子，随后Ca2+离子与HCO3-产生固体碳酸钙CaCO3（s）.这个就是水泥吸收CO2的基本原理［Bukowski,1978］。
由于混凝土碳化发热效应非常明显，混凝土的获得强度的速率比在75℃蒸汽养护条件下的速率更快。碳化反应的主要产物是碳酸钙和硅胶。从理论上来讲，由于将混凝土构件中的氢氧化钙Ca(OH)2几乎全部耗尽，对不含钢筋的混凝土，碳化反应产物可以提高混凝土的质量，包括获得更高的强度、更高的可靠度和稳定性。这个原理特别适合预制混凝土空心砖、预制混凝土人行道砖和纤维混凝土板等不含钢筋的混凝土预制件的早期养护。
利用CO2加速水泥养护不是一个新的理论。石灰在自然环境中的硬化，就是空气中的CO2与碱发生反应，只不过这个反应非常的漫长。人类利用这个已经有数千年的历史。在上世纪70年代，美国伊利诺伊大学开展了一项系统研究，该研究的内容是流体和非流体条件下硅酸钙与CO2的反应及其强度发展过程［Young，1974］。这项技术后来用于水泥粘合板的生产，由于在高浓度的CO2环境下，水泥固化时间明显减少，即减少了压板的时间［Simatupang，1995］。世界上第一条薄片水泥板CO2养护生产线于1985年在匈牙利建成。然而CO2气体的高成本，阻碍了该项技术商业化推广。
由于温室气体的影响和气温的不断升高，科学家们重新考虑使用混凝土作为CO2气体的吸收媒介。我们想探索的就是利用从水泥厂废气中回收并提纯的CO2气体减少混凝土的养护时间，提高混凝土强度的可行性。煅烧水泥的废气中含有浓度极高的CO2，是非常合适的混凝土养护催化剂。CO2养护可以是混凝土产品的生产链更加的环保。请看下式：
生产线可以紧靠水泥厂，使用水泥厂的水泥产品和废气最为生产的原料。这项技术也可以用于适合回收废气的热电厂，使用热电厂的废气和燃烧煤炭剩下的粉煤灰等作为原料生产碳化养护的混凝土产品。
参考文献：
1、Bukowski,J.M.and Berger R.L(1979), ‘Reactivity and Strength Development of Activated Non-Hydraulic Calcium Silicates’,Cement and Concrete Research. Vol9,pp57-68
2、Halmann,M.M and Steinberg, M.(1999)‘Greenhouse Gas Carbon Dioxide Mitigation’,Lewis Pub
3、 Mourits, F. (
4、Simatupang, M.H. and Habighorst, C.1995, Invextigations on the Influence of the addition of Carbon Dioxide on the Production and Properties of Rapidly set Wood-cement Composites, Cement & Concrete Composites', 17,pp187-197
5、Worrel,E.,Price,L.,Martin,N(
6、Young,J.F.,Berger, R.L and Breese, J.(1974) ‘Accelerated Curing of Compacted Calcium Silicate Mortars on Exposure to CO2’ Journal of the American Ceramic Society, Vol.57,No.9.pp394-397
