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2023年10月20-22日，第五屆全國固廢處理與生態(tài)材料學(xué)術(shù)與技術(shù)交流會在南京紫金山莊隆重召開。作為大會的重要組成部分，低碳水泥混凝土專場交流會分別于21日下午和22日上午在紫薇B廳舉行。本會場由華南理工大學(xué)韋江雄教授、重慶大學(xué)王沖教授共同召集，共進(jìn)行了20個(gè)主題報(bào)告，圍繞低碳水泥混凝土展開了充分的交流與討論，現(xiàn)場氣氛熱烈。
低碳水泥混凝土分會場現(xiàn)場
哈爾濱工業(yè)大學(xué)高小建教授以《水泥基材料碳捕獲與工業(yè)固廢的高效利用》為題作邀請報(bào)告。報(bào)告主要圍繞碳化摻合料和碳化養(yǎng)護(hù)對混凝土早期強(qiáng)度與耐久性的影響展開，研究發(fā)現(xiàn)二者結(jié)合可以提高混凝土強(qiáng)度和固碳效率，重點(diǎn)闡明了碳化粉煤灰、碳化鋼渣和碳化養(yǎng)護(hù)的協(xié)同效應(yīng)。另外補(bǔ)充說明了生物炭在碳化過程中的積極作用，從生物炭的基本性能、生物炭對水泥石性能的影響、生物炭對固碳效率的影響等方面進(jìn)行了介紹。
華南理工大學(xué)韋江雄教授以《廢棄混凝土再生微粉制備低碳水泥》為題作邀請報(bào)告。以混凝土碳減排為源頭引出再生微粉，隨后分別介紹了再生磚粉作為輔助性膠凝材料和水泥原料在混凝土中的應(yīng)用。報(bào)告指出，再生微粉在以上應(yīng)用場景均可顯著降低碳排放。在報(bào)告最后，韋江雄教授也分享了對水泥混凝土低碳發(fā)展的深刻思考。
華北理工大學(xué)賈援副教授作了題為《侵蝕環(huán)境下硅酸鎂基膠凝材料演變機(jī)制研究》的報(bào)告。首先介紹了水化硅酸鎂膠凝體系的反應(yīng)進(jìn)程，認(rèn)為SF的分解過程決定了整體反應(yīng)進(jìn)程。指出M-S-H分子結(jié)構(gòu)中存在大量孔道，可能具有較好的吸附作用。隨后分別報(bào)告了高堿、高鹽、高Ca2+等環(huán)境中水化硅酸鎂體系及其反應(yīng)過程的演變規(guī)律。
武漢科技大學(xué)廖宜順副教授以《海水拌合與偏高嶺土對鐵鋁酸鹽水泥水化的影響研究》為題進(jìn)行報(bào)告。以鐵鋁酸鹽水泥較強(qiáng)的耐腐蝕性為切入點(diǎn)，著重介紹了將偏高嶺土分別與淡水和海水拌合到鐵鋁酸鹽水泥中形成的性質(zhì)差異。指出摻入偏高嶺土?xí)档突炷恋牧鲃有圆⒖s短凝結(jié)時(shí)間，海水拌合與摻入偏高嶺土的影響類似，解釋了該現(xiàn)象發(fā)生背后的原理。
河海大學(xué)方毅講師就《基于天然產(chǎn)物單寧酸的水泥混凝土性能增強(qiáng)及機(jī)理研究》作報(bào)告。發(fā)現(xiàn)單寧酸可以與液相中的Ca2+發(fā)生螯合作用，通過吸附作用抑制水化產(chǎn)物的生長速率，但單寧酸可以誘導(dǎo)水化產(chǎn)物的生長，改善水化產(chǎn)物特性，強(qiáng)化硬化漿體的微力學(xué)性能和孔結(jié)構(gòu)。報(bào)告結(jié)尾指出，單寧酸對水化早期溶解-沉淀平衡的影響機(jī)理、對水泥水化產(chǎn)物生成與堆積的調(diào)控機(jī)制等方面仍待進(jìn)一步研究。
中國建筑材料科學(xué)研究總院葉家元正高級工程師以《我國水泥工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑》為題作邀請報(bào)告。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了國家在水泥工業(yè)低碳發(fā)展方面的整體導(dǎo)向，介紹了水泥低碳減排的多種路徑。指出，我國水泥行業(yè)減碳的技術(shù)積累已經(jīng)達(dá)到較為先進(jìn)的水平，想要實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略可以從原料替代、燃料替代和CCUS等方面入手開展深入研究，強(qiáng)調(diào)了燃料替代在水泥減碳方面的重要作用。比較了國內(nèi)外較為先進(jìn)的大型企業(yè)和研究集團(tuán)針對水泥低碳減排的技術(shù)路線，旨在為與會代表提供水泥減排大方向上的啟發(fā)。
山東大學(xué)張洪智教授作了題為《CO2礦化粉煤灰制備水泥礦物摻合料可行性初探》的邀請報(bào)告。從低碳減排大方向入手，提出利用碳化在提升粉煤灰活性的同時(shí)，也可以有效固碳。報(bào)告提出了將粉煤灰作為鈣源與吸附載體的多源協(xié)同碳化機(jī)制，并對碳化粉煤灰的各項(xiàng)性能進(jìn)行了介紹。同時(shí)介紹了將碳化粉煤灰作為疏水涂層的應(yīng)用，該涂層耐低溫性能優(yōu)越，有望用于北方寒冷地區(qū)。
北京工業(yè)大學(xué)劉輝助理研究員以《負(fù)載CO2有機(jī)胺對水泥-粉煤灰體系強(qiáng)度發(fā)展的影響及機(jī)理》為題進(jìn)行了報(bào)告。主要研究了水泥窯煙氣捕集CO2的免解吸原位利用，指出負(fù)載CO2有機(jī)胺加速了水泥的水化進(jìn)程及粉煤灰的火山灰反應(yīng)，降低了孔隙率，形成了水化碳酸化協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)了水泥/粉煤灰膠凝材料的早期抗壓強(qiáng)度，但相應(yīng)也抑制了后期的水化進(jìn)程。
湖南大學(xué)博士生王曉麗作了題為《以城市生活垃圾焚燒廢物制備低鈣固碳水泥熟料》的報(bào)告。報(bào)告提出了一種由100%城市生活垃圾焚燒副產(chǎn)物合成一種以β-C2S和C5S2S為主要礦物的低鈣固碳水泥熟料，燒成溫度區(qū)間為1000 ~ 1200℃。該熟料具有較高的碳化反應(yīng)活性，β- C2S和C5S2S是主要的碳化反應(yīng)相，且隨著碳化時(shí)間的延長，產(chǎn)物形貌會發(fā)生較大的變化。
華南理工大學(xué)博士生黃煥晟以《地聚物高強(qiáng)免燒人工骨料的設(shè)計(jì)與性能》為題作報(bào)告。報(bào)告主要圍繞地聚物少水泥、低水泥的特點(diǎn)和人工骨料的綠色低碳相結(jié)合展開，指出免燒人工骨料不僅可以制備高強(qiáng)混凝土，還可以通過各項(xiàng)工藝進(jìn)一步降低碳排放。
武漢理工大學(xué)/生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所聯(lián)合培養(yǎng)碩士生朱磊作了題為《稻殼灰-礦渣-粉煤灰三元膠凝材料性能優(yōu)化及水化機(jī)理研究》的報(bào)告。指出，稻殼灰具有保水性，可以增強(qiáng)體系的二次水化反應(yīng)，大量網(wǎng)格狀水化產(chǎn)物包裹和填充在稻殼灰表面和孔隙中，并起到橋接作用連接原料顆粒，可以提高材料的力學(xué)性能。
福州大學(xué)季韜教授作了題為《復(fù)合激發(fā)劑堿礦渣隧道防火涂料抗風(fēng)振性能研究》的邀請報(bào)告。報(bào)告指出，采用氫氧化鈉為激發(fā)劑的堿礦渣隧道防火涂料(ATFC)總孔體積和平均孔徑均小于采用硫酸鈉為激發(fā)劑的涂料，具有較高的抗風(fēng)振性能。PPF纖維摻量為6%時(shí)，性價(jià)比最高。水玻璃摻量建議為0.8，因?yàn)樵谠摀搅肯拢跏颊辰Y(jié)強(qiáng)度最高、粘結(jié)強(qiáng)度損失率最小，ASF抗風(fēng)振性能最好。
重慶大學(xué)王沖教授作了題為《功率超聲輔助攪拌水泥基材料的機(jī)理與應(yīng)用》的邀請報(bào)告。報(bào)告指出，在微觀層面發(fā)揮作用的功率超聲可顯著提高水泥漿體的抗壓強(qiáng)度，通過生成更多鈣礬石和CH來加速早期C3S和C3A的溶解，降低水泥漿體的孔隙率，并優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)。報(bào)告的最后介紹了功率超聲在納米材料分散和硅烷改性水泥凈漿憎水性方面的應(yīng)用研究。
廣西大學(xué)應(yīng)敬偉副教授作題為《納米改性水泥基材料》的報(bào)告。指出三維多孔石墨烯可增強(qiáng)水泥的強(qiáng)度、彈性模量和耗能性質(zhì)，在減少樣品應(yīng)力集中方面具有顯著優(yōu)勢。對摻入石墨烯的水泥基材料的各項(xiàng)性質(zhì)進(jìn)行了表征，并向與會代表介紹了多尺度數(shù)值建模方面的研究工作。
南京林業(yè)大學(xué)朱彬榮講師以《橡膠改性生態(tài)超高性能高延性水泥基復(fù)合材料沖擊性能》為題作報(bào)告。報(bào)告主要介紹了UPH-ECC的各項(xiàng)性能，指出橡膠摻量越高，峰值荷載越低；溫度越低，峰值荷載越高。報(bào)告分析了橡膠在體系中的作用機(jī)理，解釋了高性能、高延性發(fā)生的原因。
紹興文理學(xué)院王順祥講師以《聚合物改性CSA-PC復(fù)合水泥的關(guān)鍵性能及其水化特性研究》為題作報(bào)告。纖維素醚的摻入會導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降，硫鋁酸鹽水泥具有同樣的影響。但二者同時(shí)摻入可以顯著提升體積穩(wěn)定性，降低收縮。此現(xiàn)象的機(jī)理，解釋為纖維素醚具有引氣作用，孔結(jié)構(gòu)中大毛細(xì)孔、宏觀大孔顯著增加，同時(shí)摻入纖維素醚會促使短柱狀鈣礬石的生成，硫鋁酸鹽水泥增加會使孔隙率降低，得到更致密的結(jié)構(gòu)。
浙江大學(xué)黃博滔研究員以《高強(qiáng)高韌性混凝土的低碳化設(shè)計(jì)制備研究》為題作邀請報(bào)告。制備高強(qiáng)高韌性混凝土應(yīng)解決強(qiáng)度與變形的矛盾，同時(shí)通過膠凝材料實(shí)現(xiàn)低碳及骨料的可持續(xù)化。報(bào)告重點(diǎn)介紹了超高強(qiáng)地聚物ECC(UHS-ECC)的設(shè)計(jì)方法，制備的混凝土可同時(shí)達(dá)到8%以上的變形和150MPa的強(qiáng)度。指出，ECC和UHPC在大摻量膠凝材料的情況下，堿激發(fā)材料的減碳效果會更加明顯。
香港理工大學(xué)孫睿博后作了題為《脫硫灰-鋼渣膠凝材料及全固廢混凝土界面過渡區(qū)的研究》的報(bào)告。摻入脫硫灰和鋼渣的混凝土強(qiáng)度可以得到明顯提升。TIPA激發(fā)DASS復(fù)合膠凝材料的孔隙率較低，可以得到致密的結(jié)構(gòu)。對ITZ的觀察發(fā)現(xiàn)，水泥和天然骨料存在明顯裂縫，而所選固廢膠凝材料與固廢骨料結(jié)合較好。
濟(jì)南大學(xué)碩士生黃京立作了題為《人造輕集料的制備及在混凝土中的應(yīng)用》的報(bào)告。設(shè)計(jì)了一種堿激發(fā)免燒輕集料，指出了針對不同摻合料條件下的混凝土性能變化。報(bào)告所涉及的輕集料可以滿足集料使用的各項(xiàng)需求，還可以降低界面過渡區(qū)的體積，減少孔隙。
山東建筑大學(xué)碩士生蘇振鵬以《高性能再生微粉混凝土粘結(jié)滑移性能實(shí)驗(yàn)研究》為題作報(bào)告。再生微粉可以替代水泥作為混凝土的摻合料使用，摻入再生微粉的混凝土，在各因素影響下的粘結(jié)性能變化規(guī)律與普通混凝土相似，但最終試件破壞時(shí)裂縫寬度小、破壞程度輕，且在服役過程中受疲勞作用的強(qiáng)度退化小。
供稿：全世濤
審核：王 沖、王振波
原標(biāo)題：低碳水泥混凝土專場交流活動成功舉辦——第五屆全國固廢處理與生態(tài)材料學(xué)術(shù)與技術(shù)交流會
