在向更可持续、更环保的建筑转型已成为当务之急的背景下，创新材料和颠覆性技术的整合发挥着至关重要的作用。在这些材料中，石墨烯是一种有望彻底改变建筑行业的解决方案。在本文中，Carbon Waters 将对建筑行业的现状进行分析，并解释石墨烯及其多种特性如何帮助建筑行业实现脱碳。

建筑物在其生命周期的两个阶段都会排放二氧化碳：

根据法国环境和能源管理署（ADEME）的数据，”建筑施工阶段对环境的影响尤为明显，因为建筑物的二氧化碳排放量和资源消耗量大部分与施工阶段有关”，占建筑物生命周期内二氧化碳总排放量的 75% 以上。

根据现行的国家低碳战略（SNBC-2），即法国减少建筑行业对环境影响的路线图，”2019 年，建筑价值链的碳足迹为 1.53 亿吨二氧化碳，占法国年度碳足迹的 25%”。

2019 年法国建筑行业的二氧化碳排放量（来源：Stratégie Nationale Bas-Carbone）

未来几年，该路线图设想分两个阶段减少碳排放：

在材料方面，建筑产品的温室气体排放量几乎占建筑行业的三分之一，水泥的排放量几乎占全球的 10%。因此，使用创新的、污染较少的材料是减少施工阶段排放并实现《第二次国家可持续发展战略框架》（SNBC-2）所设目标的解决方案之一。

水泥是建筑施工中使用的主要材料之一。由于其强度和耐久性，水泥被广泛用于建造地基、墙壁、楼板和结构。水泥是仅次于水的世界第二大消耗材料：每年浇筑 140 亿立方米混凝土（资料来源：全球水泥和混凝土协会）。

然而，水泥对环境的影响远非中性。目前，与水泥生产相关的主要原因与水泥的基本成分–熟料的生产过程有关。为了获得熟料，石灰石和粘土在水泥窑或煅烧炉中被加热到非常高的温度（约 1400°C）。然而，在加热过程中，熟料会释放出二氧化碳，因此生产一吨水泥，仅焙烧阶段就会产生近一吨二氧化碳。

那么，我们如何才能减少熟料的使用，生产出性能同样出色的混凝土呢？

替代品正在标准化，以取代传统混凝土。例如，低碳混凝土含有较少的熟料，其中部分熟料由石灰石、煅烧粘土或粉煤灰替代。

如上所述，如果我们要达到公共政策设定的门槛，使用创新的、污染较少的材料至关重要。事实上，这正是该行业路线图所指出的：”更多使用非当今标准的低碳组件（创新、低碳产品）[……]似乎是实现建筑行业去碳化目标的重要杠杆”。

石墨烯是 20 年前才发现的一种具有多种特性的材料，它也可以替代部分熟料，从而减少建筑物的二氧化碳排放量。

将石墨烯集成到混凝土中意味着使用更少的材料，同时提供与传统混凝土相似甚至更好的性能。根据埃克塞特大学科学家的研究，石墨烯混凝土的强度是传统混凝土的两倍，抗渗性是传统混凝土的四倍。

全国工程公司与曼彻斯特大学石墨烯工程创新中心（GEIC）合作开发了一种外加剂，可提高混凝土的性能和耐久性。

三年前，第一块富含石墨烯的混凝土板在英国当地的一个体育馆铺设完成。

Graph’Up Force W：一系列用于减少建筑物二氧化碳排放的石墨烯添加剂

Carbon Waters 已开发出 Graph’Up Force W 系列石墨烯添加剂，专门用于加固水泥和混凝土。这些添加剂以水溶液形式提供，在搅拌阶段直接加入水泥中，可提高最终材料的机械性能：

对于该行业的专业人士来说，这是一种创新的、可持续的解决方案，在不影响材料质量的前提下，大大减少了熟料的用量。

除了减少对环境的影响，石墨烯还能为建筑行业带来什么？
石墨烯除了在建筑行业脱碳方面发挥作用外，还具有许多其他优势。

首先，石墨烯具有极佳的机械增强性能，即使在低浓度下也能发挥作用。因此，用石墨烯替代水泥中的部分熟料可以减少材料的总用量。因此，原材料成本以及最终的整体建筑成本都会降低。

石墨烯还具有非常有趣的特性，可以保护建筑物外墙免受风化和损坏（将石墨烯加入涂料中，如油漆、清漆等）。

这些特性包括强大的防腐蚀作用、疏水效果和抗菌特性。碳水公司还提供一系列专门用于防腐的石墨烯基添加剂 Graph’Up Oxi，以及 Graph’Up Preserv 系列，旨在减少外墙污垢，从而保护建筑物的外观。

最后，在建筑材料和涂料中添加石墨烯可延长建筑物的使用寿命，减少维护和更换的需要，从而实现长期节约。

石墨烯是法国建筑行业向脱碳方向迈出的重要一步。石墨烯能增强混凝土强度，减少水泥中的熟料比例，还能带来许多其他好处，为建筑业的可持续发展开辟了新的前景。通过将这种革命性的材料融入建筑实践，建筑业可以实现 2050 年的二氧化碳减排目标，并为子孙后代建设一个更加可持续发展的未来。

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石墨烯：可持续建筑的创新盟友