随着地球环境恶化愈演愈烈,全球的碳排放与碳吸收的研究成为当今核心的环境问题之一。在近20多年来大气碳源与碳汇的研究中,已知的碳源量高于已知的碳汇量,两者的不同导致了大气碳收支不平衡的产生。因此,大气应该存在着一种未知的碳汇未被发觉,这种未知的碳汇即为“碳失汇”。水泥中可碳化的主要成分是氢氧化钙、水化硅酸钙、硅酸三钙及硅酸二钙。美国硅酸盐水泥协会已经证实水泥能够与大气中的CO2发生碳化反应,吸收CO2并生成碳酸钙沉淀。水泥材料通常以混凝土的形式在建筑中被大量使用,因此建筑中的混凝土具有吸收CO2的能力。水泥在材料的生产加工、建筑的建设施工、运营使用及拆除过程中会消耗大量的能源并排放一定的CO2。随着新技术的革新发展,水泥的碳排放量已经被减弱,废弃混凝土的污染问题也得到了相应的解决。混凝土虽然具有吸收CO2的能力,但为了增大建筑的碳汇量而将整个城市变为混凝土的森林这一观点是错误的。混凝土的碳排放量要远高于碳汇量,在这种“源>汇”的条件下,如何通过增加建筑中混凝土的碳汇量来弥补建筑碳排放的缺陷是本文的研究重点。建筑中混凝土的碳汇量有大多?如何揭示和量化这些碳汇?如何通过建筑设计的优化来增加建筑的碳汇量?建筑碳汇在城市中有什么意义?这些问题都是本文围绕建筑碳汇所做的系统研究,具体研究内容如下:首先,分析混凝土的碳汇原理与碳汇价值。对混凝土碳汇的相关概念进行概述;采用文献分析与数据统计,分析混凝土、石灰砂浆及水玻璃的碳汇原理;比较建筑中混凝土材料、钢材、木材的碳排放与碳吸收,突出混凝土碳汇价值的重要性及混凝土作为建筑材料的可行性。其次,分析混凝土碳汇过程的影响因素并确立碳汇量核算方法,计算不同类型建筑的单位面积碳汇量。对混凝土碳汇的科学依据进行分析,找出相关的碳汇影响因子,确定不同阶段、不同条件下混凝土碳化速率参数,以及各个阶段参数选取原则;将混凝土碳汇量核算分为四个阶段(建设阶段、使用阶段、拆除阶段、垃圾处理及二次使用阶段),分别建立混凝土碳汇量的核算方法;选取190栋沈阳地区不同类型的建筑进行碳汇量核算,得出不同类型建筑单位面积的碳汇量。再次,通过设计的优化增加建筑的碳汇量。结合碳汇影响因素、碳汇规律及相应理论知识,进行综合分析,分别从建筑的立面设计(材料的运用及形式的变化)、混凝土与其他材料的混合运用、混凝土结构构件的完善、混凝土建筑的细部处理及混凝土室外景观的营造,五个方面针对建筑提出设计优化建议,对混凝土建筑的新形式进行剖析。然后,对建筑实例进行优化与评价。选取建筑数量最大且单位面积碳汇量最小的居住建筑为实例,运用已提出的建筑优化策略对实例的优化与评价,将优化后的结果与优化前的碳汇量进行对比分析,结合施工与造价,验证建筑设计优化建议的可行性。最后,建筑碳汇数据在城市中的应用分析。选取沈北地区蒲河新城为研究对象,对蒲河新城的建筑空间分布进行分析;运用已总结的不同类型建筑的碳汇系数,结合方精云等人陆地生态系统碳汇系数的研究成果,得出蒲河新城的碳汇空间分布情况。本文的研究旨在了解混凝土在排放CO2的同时还具有碳汇的作用,明晰了碳失汇的去向;通过建筑设计的优化,增加建筑的碳汇量以弥补建筑碳排放的缺陷这一观点是可行的;建筑碳汇与陆地生态系统碳汇的结合能够形成完整的城市碳汇空间,为城市区域的规划提供碳汇的空间分布数据支持。综合以上三点,这就是混凝土建筑材料的生态价值。