施工阶段新兴技术的减碳潜力与选择策略

为何更清洁的工地至关重要

建筑在全球产生大量的温室气体排放，但公众大多关注的是建筑投入使用后的能耗。本研究转而关注建筑生命周期中时间较短但极为集中的一段：施工阶段。通过考察25项新兴施工技术，研究人员展示了更聪明的方法和材料如何大幅减少现场碳排放，并就不同类型工程中哪些工具最有效提供了实用指引。

从繁忙的工地到隐藏的碳代价

当我们想象施工场景时，会看到起重机、混凝土搅拌车和成堆的钢材。在这些活动背后，工地上有三类主要的碳排放来源：驱动机械和照明的燃料与电力、焊接等工序中消耗的气体和材料，以及废料运输，如废钢和废模板运走。这些排放可能只在一两年内发生，但它们高度集中。随着城市快速建设与重建，这部分“施工阶段碳排放”正成为建筑行业气候影响中一个重要却常被忽视的组成部分。

四类更清洁的施工工具

作者将25项新兴技术归入四个通俗易懂的类别。第一类是更强、更高性能的材料，如高强度混凝土和钢材，它们使施工单位在相同强度下使用更少的材料。第二类是简化工序的方法，去除或缩短工地上的繁琐步骤，例如使用不需找平层的特殊楼板系统，或无需腻子的墙面处理。第三类是利用可再生资源并减少浪费的技术，如雨水收集、用于现场供电的太阳能或空气源能量，以及减少或回收施工废料的系统。最后，装配式技术把大部分工作转移到工厂，使工地主要成为装配而非重型加工的场所。

哪些选项能最大幅度削减碳排放

并非所有创新效果相同。研究发现，基于可再生资源和废物减少的技术可以在工地层面几乎消除与供水、电力使用和废料运输相关的直接排放，因为它们依赖清洁能源并避免将垃圾运往填埋场。装配式技术次之：对于大多数研究中的装配式系统，现场排放相比在场浇筑混凝土和切割钢材下降超过90%。简化工序的方法呈现出广泛的效益范围；有些方法（如一次成型的混凝土楼板和免腻子墙体）彻底消除某些工序及其排放，而其他方法则提供适度节省。高强度、高性能材料在现场减排方面提供的效果最小，通常低于30%，因为它们主要通过减少材料用量来发挥作用，而非直接减少与施工活动相关的能耗和废弃物。

为每个工程选择合适的组合

由于工程在高度、结构和用途上各不相同，作者认为不存在放之四海而皆准的单一技术。相反，他们提出了一种基于建筑位置、用途以及当地气候和政策目标的选择策略。对于超高塔楼和长跨桥梁，更强的混凝土、钢材和钢筋可以减少材料用量并缩短施工工期。对于标准化的住宅楼和写字楼园区，简化工序与装配式墙体或楼板可以大幅降低现场能耗与废弃物。获得绿色认证的园区、学校和医院则可通过结合太阳能、雨水系统和严格的减废措施获得最大收益。为检验该方法，研究团队在中国信阳的一个大型产业园项目中应用了25项技术中的八项。组合方案将现场施工排放削减约28%，作者将这一节省比作数千棵小型森林在同期内吸收的碳量。

对未来建筑的意义

研究结论是，工地可以在无需等待遥远技术突破的情况下显著变得更清洁。通过理解每项技术如何减碳——无论是节能、减废，还是将工作转移到更高效的工厂——建设者和政策制定者可以为每个项目选择合适的组合。尽管将工序迁出现场会在工厂环节产生新的排放，但这些受控环境通常比分散的工地更容易实现减排。借助更完善的数据、智能数字化规划工具以及有利的法规与激励，作者认为城市能够快速扩大这些新兴实践的应用，将今日高排放的工地转变为低碳的活动枢纽。

引用: Liu, Z., Xia, Z., Li, J. et al. Carbon reduction potential and selection strategies of emerging construction-phase technologies. Sci Rep 16, 7863 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39122-1

关键词: 施工碳排放, 装配式建筑, 绿色施工技术, 工地可再生能源, 施工垃圾减量