濟(jì)南大學(xué)一研究團(tuán)隊(duì)用科技改造水泥，降低能源消耗

“針對(duì)用鐵尾礦和赤泥這兩種廢棄物來制備高速公路路基材料。我們發(fā)明了一個(gè)非常好的固化劑，它可以把固廢固結(jié)住，讓固廢跟膠凝材料發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生比較高的強(qiáng)度，代替石子?！睗?jì)南大學(xué)山東省建筑材料制備與測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室程新教授介紹說，每生產(chǎn)一噸固廢基膠凝材料可有效降低二氧化碳排放量82.8%，降低能源消耗83.9%，以雙向六車道高速公路計(jì)算，每公里可減少碳排放近900噸。

水泥是重要的建筑材料，應(yīng)用于交通基礎(chǔ)設(shè)施、房屋建筑工程等，水泥的性能對(duì)這些建筑物的使用壽命起著決定性作用。隨著人類生存空間的不斷擴(kuò)大，越來越多的基礎(chǔ)設(shè)施建在海上、深入地下，傳統(tǒng)水泥無法滿足建設(shè)要求，需要研制新體系特種水泥，來解決普通水泥不能適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境和特殊工程的問題。濟(jì)南大學(xué)程新教授團(tuán)隊(duì)長期從事先進(jìn)建筑材料研究及應(yīng)用工作，目前已經(jīng)取得突破性成果，并在重要基礎(chǔ)工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。

在濟(jì)南大學(xué)山東省建筑材料制備與測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，程新教授展示了一種名為硫鋁酸鋇鈣的水泥材料，這種水泥雖然顏色比普通水泥稍淺一些，但和普通水泥完全不同，最大的特點(diǎn)是和海水里邊的氯離子不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

程新說，膠州灣大橋用的就是這種水泥?！澳z州灣跨海大橋是一座40多公里的大橋，它的橋墩直接泡在海水里邊。如果用普通的水泥，它是硅酸鹽礦物，水化產(chǎn)物叫水化硅酸鈣，會(huì)與海水里的氯離子和硫酸根離子反應(yīng)，最終消耗掉，橋墩就會(huì)得到破壞，影響使用壽命，危及橋梁安全。我們研發(fā)的這種水泥是一種新的礦物，叫硫鋁酸鹽礦物，水化以后抗硫酸根離子，抗氯離子，它們之間不反應(yīng)?！?/p>

包括教授、教師、研究生在內(nèi)的上百人團(tuán)隊(duì)經(jīng)過20多年的努力，上萬次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)與企業(yè)密切配合，一個(gè)新的水泥體系才得以形成。“發(fā)明新的礦物體系，這是第一難；第二難在生產(chǎn)，一般來說，水泥的生產(chǎn)在回轉(zhuǎn)窯，對(duì)于一個(gè)新的礦物體系，制備過程有很多困難，比如說，在窯里堵塞管道，從制備時(shí)就要解決它；從應(yīng)用的角度，它有防腐抗?jié)B的性能，在使用過程中，凝結(jié)時(shí)間很關(guān)鍵，太快了也不行，還沒等做好橋構(gòu)件，它就凝結(jié)了，那這也不行。”程新說。

團(tuán)隊(duì)首次合成了硫鋁酸鍶鈣單晶，建立了硫鋁酸鋇（鍶）鈣礦物的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，制備了以硫鋁酸鋇（鍶）鈣為主導(dǎo)礦物的系列新體系特種水泥，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。這種水泥具有快硬早強(qiáng)、防腐抗?jié)B等優(yōu)異性能，能源、資源消耗顯著降低，耐久性有效提升。

高質(zhì)量發(fā)展離不開資源的合理利用，固體廢棄物侵占農(nóng)田，污染環(huán)境。對(duì)我國大量的固體廢棄物資源進(jìn)行綜合利用，既能夠有效節(jié)約寶貴資源，又能夠?yàn)槲覈鴮?shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種廢棄物被成功利用成為優(yōu)質(zhì)材料。近年來，程新團(tuán)隊(duì)聚焦固體廢棄物資源化利用，在技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，取得了很好的進(jìn)展，獲得了專利，正在進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段。

團(tuán)隊(duì)始終牢記國之大者，大力開展應(yīng)用性研究及技術(shù)推廣，積極服務(wù)國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略、黃河重大國家戰(zhàn)略和綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略需求。近五年來，與中國建材集團(tuán)、金隅集團(tuán)、山東高速等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)圍繞低碳先進(jìn)材料開展協(xié)同創(chuàng)新，承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等30余項(xiàng)，建立人才培養(yǎng)基地35個(gè)，形成新技術(shù)、產(chǎn)品60余項(xiàng)，相關(guān)技術(shù)成果在國內(nèi)外重大基礎(chǔ)建設(shè)工程推廣應(yīng)用，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益數(shù)十億元，為服務(wù)國家高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。與濟(jì)南市政府簽訂合同額2300萬元“一事一議”頂尖人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)科技術(shù)高質(zhì)量服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。圍繞“功能水泥基材料”持續(xù)專利導(dǎo)航，將13個(gè)專利打包作價(jià)2000萬元成立科技型公司，在京滬高鐵、濟(jì)南黃河隧道、德國A4高速公路等重大基礎(chǔ)設(shè)施中成功應(yīng)用。

圍繞行業(yè)發(fā)展重大難題，團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等255項(xiàng)，總經(jīng)費(fèi)超2億元，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、中國建筑材料科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)10項(xiàng)。

長壽命、高性能、低碳，這是建筑材料的發(fā)展方向，“我和我的團(tuán)隊(duì)有責(zé)任、有使命繼續(xù)深耕這個(gè)方向的研究，為國家的建設(shè)作出重要貢獻(xiàn)?！背绦抡f。

為積極響應(yīng)國家環(huán)保政策，貫徹綠色低碳發(fā)展理念，2023年9月12-13日，中國水泥網(wǎng)將在河南鄭州舉辦“2023水泥‘雙碳’大會(huì)暨第十屆中國水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會(huì)”，助力水泥行業(yè)向更低碳、更節(jié)能、更綠色的高質(zhì)量發(fā)展邁進(jìn)。

會(huì)議同期將舉行“2023水泥行業(yè)‘雙碳’先進(jìn)企業(yè)”頒獎(jiǎng)儀式以及“雙碳”裝備展，會(huì)后還將組織參觀濟(jì)源中聯(lián)水泥有限公司“全球首條鋼渣捕集水泥窯煙氣CO₂制備固碳輔助性膠凝材料與低碳水泥生產(chǎn)線”。