2024日，由中國混凝土與水泥制品協(xié)會和中國硅酸鹽學(xué)會共同組織的第七屆中國混凝土大講堂于廣州廣交會堂成功召開。

▲第七屆中國混凝土大講堂會場

本屆混凝土大講堂經(jīng)專家委員會推薦和提名，遴選國際知名位專家學(xué)者，就多源固廢的資源化利用和超高延性水泥基復(fù)合材料（ECC）領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，綜合國內(nèi)和國際的前沿研究與工程應(yīng)用進(jìn)展情況開展學(xué)術(shù)與技術(shù)交流。位專家學(xué)者分別是中國工程院院士、暨南大學(xué)校長邢鋒教授，以及密歇根大學(xué)安娜堡分校James R. Rice杰出榮休教授、土木工程系EB Wylie學(xué)院榮休教授Victor C. Li教授

▲中國硅酸鹽學(xué)會名譽(yù)理事長、中國混凝土與水泥制品協(xié)會原會長徐永模致歡迎辭

第七屆中國混凝土大講堂由中國混凝土與水泥制品協(xié)會副秘書長陳玉主持，中國硅酸鹽學(xué)會名譽(yù)理事長、中國混凝土與水泥制品協(xié)會原會長徐永模致歡迎辭。徐會長表示，中國混凝土大講堂是中國硅酸鹽學(xué)會和中國混凝土與水泥制品協(xié)會聯(lián)合舉辦的，定位于國際化、高水平、公益性的學(xué)術(shù)交流活動。本屆中國混凝土大講堂非常榮幸地邀請到兩位重量級主講嘉賓作主旨報告。邢鋒院士長期致力于多源固廢資源化與減量化研究，開展了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的全鏈條創(chuàng)新，推動固廢資源化技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，為國家綠色發(fā)展和“雙碳”目標(biāo)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。Victor C. Li（李志輝）教授是超高延性水泥基復(fù)合材料（ECC）領(lǐng)域的開創(chuàng)者和權(quán)威學(xué)者，他通過理論創(chuàng)新、材料優(yōu)化和工程實(shí)踐，將ECC從實(shí)驗(yàn)室概念發(fā)展為變革性工程材料。在國家大力推動城市更新工作的今天，ECC材料在城市更新和既有建筑維護(hù)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了韌性、耐久、低碳與成本效益的協(xié)同。徐會長表示，兩個演講報告必將帶來國內(nèi)外新知識、先進(jìn)技術(shù)和創(chuàng)新理念，是一次難得的學(xué)習(xí)和交流機(jī)會。

第一位主講嘉賓是中國工程院院士、暨南大學(xué)校長邢鋒教授。邢鋒教授是國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，國家“萬人計(jì)劃”工程領(lǐng)軍人才。任全國混凝土標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會主任委員等職，主要從事高性能混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與固廢資源化利用研究。他分享的報告是《多源固廢資源化與減量化的現(xiàn)狀與創(chuàng)新實(shí)踐

▲邢鋒院士

首先，邢鋒院士介紹了我國固體廢棄物的排放現(xiàn)狀固廢問題的現(xiàn)狀。目前我國大宗固廢累積堆存量約600億噸，工業(yè)固廢年新增約40億噸，建筑垃圾年新增約30億噸，工業(yè)固廢和建筑垃圾占總固廢量的90%，建筑垃圾和工業(yè)固廢存量大、排放強(qiáng)度高，是固廢資源化利用工作的關(guān)鍵組成部分。目前，固廢資源化利用還存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如處置工藝效率低，設(shè)備運(yùn)行能耗高；包括再生骨料在內(nèi)的產(chǎn)品品質(zhì)低劣，再生產(chǎn)品性能低下；傳統(tǒng)再生產(chǎn)品制備技術(shù)難以達(dá)成建筑廢棄物高品質(zhì)規(guī)模化應(yīng)用；廢渣活性激發(fā)困難，大摻量工業(yè)廢渣混凝土制品性能不佳等。

國家政策對固廢資源化利用的支持

邢鋒院士表示，解決固廢問題的破解思路可以總結(jié)為“可再生、可取代、再利用、減量化”的4R原則。他介紹了建筑垃圾工業(yè)固廢資源化利用的關(guān)鍵技術(shù)。其中建筑固廢資源化利用關(guān)鍵技術(shù)體系的創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)了國家戰(zhàn)略性砂石資源的循環(huán)利用；工業(yè)固廢資源化利用關(guān)鍵技術(shù)體系的創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)了水泥膠凝材料的綠色取代。

納米SiOCO活性激發(fā)技術(shù)

建筑垃圾資源化利用方面，邢峰院士介紹了在橋梁、建筑等拆除之后，回收利用的再生混凝土可作為再生粗骨料、再生細(xì)骨料、再生微粉，重新應(yīng)用于混凝土、砂漿環(huán)保磚、公路基層等；采用納米SiOCO活性激發(fā)技術(shù)，可以重構(gòu)孔結(jié)構(gòu)，大大降低骨料吸水率，并提升再生混凝土強(qiáng)度25%以上，解決了再生骨料混凝土力學(xué)性能和耐久性差的技術(shù)難題。在城市地鐵盾構(gòu)施工、地下管廊施工、基坑開發(fā)工程中，開發(fā)了新型泥砂分離工藝與裝備和再生混凝土設(shè)計(jì)與制備方法，形成了工程渣土泥漿資源化利用關(guān)鍵技術(shù)。

工程渣土泥漿資源化利用關(guān)鍵技術(shù)

工程渣土泥漿資源化利用關(guān)鍵技術(shù)

建筑固廢資源化利用模式與裝備

邢鋒院士介紹了多元建筑固廢協(xié)同處置技術(shù)在南方科大校園建設(shè)工程和深圳市羅湖區(qū)深圳體育館改造項(xiàng)目中的工程實(shí)踐。南方科大校園建設(shè)工程是全國首個建筑廢棄物“零排放”示范項(xiàng)目，采用移動式建筑固廢現(xiàn)場資源化利用系統(tǒng)、再生骨料環(huán)保磚技術(shù)、再生骨料混凝土技術(shù)，現(xiàn)場資源化建筑固廢100萬噸，實(shí)現(xiàn)了建筑廢棄物“零排放”、再生建材“零外運(yùn)”。

▲全國首個建筑廢棄物“零排放”示范項(xiàng)目（南方科大校園建設(shè)工程）

在工業(yè)廢渣高值化利用關(guān)鍵技術(shù)中，邢鋒院士介紹，工業(yè)廢渣可分為一般工業(yè)廢渣、危險工業(yè)廢渣和生活垃圾固廢三大類，經(jīng)處理作為高活性廢渣飛灰、低活性廢渣飛灰和廢棄塊體渣，主要用于（輔助）膠凝材料、砂漿環(huán)保轉(zhuǎn)、人造骨料及混凝土中，技術(shù)創(chuàng)新主要包括外引離子復(fù)合激發(fā)技術(shù)、粉煤灰活性深度激發(fā)技術(shù)以及鋼渣外引離子復(fù)合激發(fā)技術(shù)，并應(yīng)用于天津津塔主體結(jié)構(gòu)、深圳平安金融中心大廈主體結(jié)構(gòu)等工程中。

▲鋼渣外引離子復(fù)合激發(fā)技術(shù)

▲大摻量鋼渣粉應(yīng)用示范項(xiàng)目（天津津塔主體結(jié)構(gòu)）

最后，邢鋒院士總結(jié)說，隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展的重視，固廢資源化利用已成為生態(tài)文明建設(shè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方向。在“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施背景下，將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為可再利用的建筑材料資源，可有效降低資源消耗和溫室氣體排放，對于行業(yè)的低碳發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

第二位主講嘉賓是來自密歇根大學(xué)安娜堡分校James R. Rice杰出榮休教授、土木工程系EB Wylie學(xué)院榮休教授Victor C. Li教授，他也是超高延性水泥基復(fù)合材料（ECC）的主要發(fā)明人。他的研究方向?yàn)樘嵘聊净A(chǔ)設(shè)施可持續(xù)性與韌性的多功能材料，其最新研究聚焦于降低建筑環(huán)境碳足跡，以及ECC大型結(jié)構(gòu)的3D機(jī)器人打印技術(shù)。Victor C. Li教授分享的主題是《基礎(chǔ)設(shè)施的未來：韌性、耐久、低碳與成本效益的協(xié)同實(shí)現(xiàn)》。

▲Victor C. Li教授

Victor C. Li教授表示，19世紀(jì)中后期鋼筋混凝土材料發(fā)明以來，混凝土材料歷經(jīng)100多年的發(fā)展，出現(xiàn)了3D打印混凝土、綠色低碳混凝土乃至智能化混凝土等新型混凝土，至今還是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本挑戰(zhàn)仍然存在，混凝土本身具備的脆性特點(diǎn)是罪魁禍?zhǔn)?。工程界需要一種能夠全面改善混凝土脆性缺陷的新型材料，能夠超越單純材料性能范疇，兼具高韌性、耐久性與可持續(xù)性的理想的混凝土材料。

▲鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本挑戰(zhàn)

ECC 是當(dāng)今土木工程建造中使用的最具延性的混凝土，其拉伸延性至少是普通混凝土的300-500倍，可以同時具有高抗壓強(qiáng)度和抗拉延性。即使在大變形情況下, ECC 也會自我限制其裂紋寬度，可進(jìn)行自我修復(fù)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性。ECC具備裂縫寬度自控制的功能，能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性、自愈性和防水性。

ECC與普通混凝土和超高性能混凝土材料應(yīng)力應(yīng)變曲線的對比

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，與普通鋼筋混凝土相比，ECC中的鋼筋受到腐蝕的概率較低；現(xiàn)場工程實(shí)踐也證實(shí)了ECC結(jié)構(gòu)的長期防水性。

ECC中的鋼筋腐蝕率與普通混凝土的對比

接下來，Victor C. Li教授從工程應(yīng)用的角度，闡述了ECC材料的優(yōu)勢。在美國弗吉尼亞交通部的一個重視項(xiàng)目中，ECC與低收縮砂漿、超高性能混凝土應(yīng)用于箱梁橋面的防漏灌漿，ECC接縫的防滲性能優(yōu)于其他種類的灌漿接縫。在東京和大阪的高層建筑中，已經(jīng)開始采用ECC材料制造的預(yù)制混凝土連梁，極大地降低了混凝土材料的用量，且具有優(yōu)越的抗震性能。

ECC防漏灌漿接頭項(xiàng)目

接著，Victor C. Li教授又闡述了ECC材料和結(jié)構(gòu)的隱含碳排放和使用階段碳排放的情況。他表示在材料層面，新型ECC材料已經(jīng)通過固廢利用、采用低碳水泥和CO養(yǎng)護(hù)等手段，顯著降低了隱含碳排放強(qiáng)度。

▲ECC材料的隱含碳排放顯著降低

在結(jié)構(gòu)層面，可通過減少或取消鋼筋用量（如橋面板、管道等應(yīng)用）、縮減結(jié)構(gòu)厚度（如路面工程中的薄層設(shè)計(jì)）等方式來降低隱含碳排放。

結(jié)構(gòu)層面，ECC降低了管道的隱含碳排放

而在結(jié)構(gòu)使用階段的運(yùn)營碳排放，主要與結(jié)構(gòu)的維護(hù)和修復(fù)相關(guān)。ECC可以通過減少維護(hù)和修復(fù)需求，有效降低運(yùn)營碳排放。

▲ECC可以降低全生命周期的碳足跡

最后，Victor C. Li教授表示，延性水泥基復(fù)合材料（ECC）已成為從實(shí)驗(yàn)室的研究對象變成應(yīng)用于工程實(shí)踐的現(xiàn)實(shí)材料，目前正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的過程中。由于它具有低碳隱含排放與低運(yùn)行能耗的特點(diǎn)，ECC作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基礎(chǔ)材料是切實(shí)可行的。未來，采用ECC的基礎(chǔ)設(shè)施將具備高耐久性、強(qiáng)韌性、低碳性、經(jīng)濟(jì)高效性及智能化特征，具有廣闊的應(yīng)用前景，必將推動建筑材料行業(yè)的綠色化和可持續(xù)發(fā)展。

中國混凝土大講堂長期以來堅(jiān)持公益性、學(xué)術(shù)性、引領(lǐng)性原則，對混凝土行業(yè)免費(fèi)開放。第七屆中國混凝土大講堂上，來自各企事業(yè)單位、大專院校、研究機(jī)構(gòu)的工程技術(shù)人員、青年學(xué)子和研發(fā)人員共計(jì)300多人參加了本次盛會。在未來，中國混凝土大講堂將繼續(xù)致力于打造國內(nèi)外最高水平的學(xué)術(shù)和技術(shù)交流平臺，將混凝土界的最新成果介紹給廣大從業(yè)人員、青年學(xué)生、研發(fā)人員和工程師們。第八屆中國混凝土大講堂計(jì)劃將于2026年行業(yè)大會期間舉辦。

來源：CCPA科技工作部

編輯：陳麗媛

審核：陳玉

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