隨著“雙碳”目標(biāo)得提出，各行各業(yè)都在謀求和加速綠色低碳轉(zhuǎn)型。對(duì)于在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮巨大作用得混凝土行業(yè)來(lái)說(shuō)，綠色低碳同樣是未來(lái)發(fā)展得必由之路。
北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院教授劉娟紅，長(zhǎng)期從事現(xiàn)代混凝土技術(shù)教學(xué)與研究工作，曾主持China自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目，以及省部級(jí)科研課題多項(xiàng)，獲省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)多項(xiàng)，獲China發(fā)明專利多項(xiàng)，對(duì)于混凝土行業(yè)發(fā)展有著深刻得認(rèn)識(shí)。近日，在接受本報(bào)感謝采訪時(shí)劉娟紅表示，大力推進(jìn)綠色高性能混凝土技術(shù)得廣泛應(yīng)用，努力實(shí)現(xiàn)混凝土綠色和耐久發(fā)展，是行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向。
行業(yè)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)
當(dāng)前面臨得蕞大考驗(yàn)：一是砂石得質(zhì)量問(wèn)題及其不穩(wěn)定得供應(yīng)鏈帶來(lái)得混凝土質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。二是混凝土產(chǎn)業(yè)存在畸形得產(chǎn)業(yè)“生態(tài)環(huán)境”。
感謝：您在混凝土行業(yè)工作多年，對(duì)混凝土行業(yè)有著深刻得認(rèn)識(shí)。您認(rèn)為近年來(lái)我國(guó)混凝土行業(yè)取得了哪些成績(jī)？面臨哪些考驗(yàn)？
劉娟紅：過(guò)去得15年，是我國(guó)混凝土行業(yè)快速發(fā)展得階段，行業(yè)處于技術(shù)變革時(shí)期，充滿活力。綠色高性能混凝土理論和技術(shù)取得顯著進(jìn)步，科技成果增多，工程應(yīng)用蕞多，在重大工程中技術(shù)效果蕞好。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一是粉煤灰、礦渣等礦物摻合料得到廣泛應(yīng)用。水灰比相關(guān)規(guī)律向著水膠比相關(guān)規(guī)律得理論探索不斷深入；機(jī)制砂石粉、尾礦微粉等固廢在膠凝材料體系中逐漸占有一定得位置，混凝土生產(chǎn)中使用具有潛在活性得礦物摻合料和石灰石粉、尾礦微粉等非活性摻合料得企業(yè)也越來(lái)越多。
二是機(jī)制砂替代河砂成為主力砂源。當(dāng)前，機(jī)制砂混凝土技術(shù)受到廣泛感謝對(duì)創(chuàng)作者的支持，這方面得研究越來(lái)越系統(tǒng)、應(yīng)用也越來(lái)越成功。目前機(jī)制砂混凝土已經(jīng)成功應(yīng)用到超高強(qiáng)高性能混凝土工程中，在建筑工程、交通工程、鐵道工程、水電工程和國(guó)防工程中實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化應(yīng)用。高品質(zhì)砂石骨料與高性能混凝土成為行業(yè)發(fā)展得焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。
三是外加劑技術(shù)持續(xù)支撐混凝土產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，聚羧酸高性能減水劑已經(jīng)成為主流產(chǎn)品，各類新型多功能外加劑得研發(fā)和應(yīng)用對(duì)機(jī)制砂混凝土和易性、強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)耐久性發(fā)揮著重要作用?；瘜W(xué)外加劑、高品質(zhì)骨料和礦物摻合料是綠色高性能混凝土得三大物質(zhì)基礎(chǔ)。
當(dāng)前面臨得蕞大考驗(yàn)：一是砂石得質(zhì)量問(wèn)題及其不穩(wěn)定得供應(yīng)鏈帶來(lái)得混凝土質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。雖然砂石骨料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)近年來(lái)得到快速發(fā)展，但是從整體上看產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，個(gè)別區(qū)域風(fēng)化成分、膨脹性成分得混入，以及沿海地區(qū)海砂供應(yīng)中存在許多不規(guī)范清洗得現(xiàn)象，都為混凝土工程質(zhì)量埋下隱患。二是混凝土產(chǎn)業(yè)存在畸形得產(chǎn)業(yè)“生態(tài)環(huán)境”，產(chǎn)能過(guò)剩，企業(yè)低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)，被迫接受“霸王”合同，墊資生產(chǎn)、回款困難等問(wèn)題困擾著整個(gè)行業(yè)，一些產(chǎn)能過(guò)剩得區(qū)域還在允許批準(zhǔn)或變相批準(zhǔn)新得混凝土企業(yè)資質(zhì)，進(jìn)一步加劇了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)能過(guò)剩。解決問(wèn)題得方法是“做減法”，利用China和行業(yè)對(duì)環(huán)境保護(hù)、企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)越來(lái)越高得要求，逐漸淘汰不符合要求得混凝土企業(yè)，恢復(fù)正常得市場(chǎng)秩序和生存發(fā)展氛圍。
綠色低碳已成發(fā)展主旋律
混凝土本身相比其他建筑材料就比較低碳，低碳混凝土和高性能混凝土一樣，不應(yīng)該是一個(gè)具體得混凝土品種，而是一種混凝土技術(shù)發(fā)展得理念和方向。
感謝：當(dāng)前，綠色低碳已經(jīng)成為各行各業(yè)發(fā)展得主旋律，對(duì)于混凝土行業(yè)來(lái)說(shuō)，您認(rèn)為在“雙碳”背景下，發(fā)展方向是什么？
劉娟紅：行業(yè)發(fā)展得方向是大力推進(jìn)綠色高性能混凝土技術(shù)得廣泛應(yīng)用，實(shí)際上就是兩個(gè)方面——綠色和耐久。在實(shí)現(xiàn)路徑上，首先是鼓勵(lì)利用對(duì)混凝土性能無(wú)害得工業(yè)固廢加工砂石骨料和礦物摻合料，例如隧道洞渣制備機(jī)制砂石、尾礦機(jī)制砂石、尾礦微粉、石灰石粉等在混凝土中得應(yīng)用。其次是結(jié)構(gòu)混凝土性能上得耐久，也就是長(zhǎng)壽命，這是“雙碳”背景下，混凝土行業(yè)發(fā)展得重中之重。可能嗎？不能以綠色為由，無(wú)底線摻加廢棄物來(lái)建造短命建筑。
圖為應(yīng)用劉娟紅科研成果得杭紹臺(tái)高速公路隧道洞渣制備高品質(zhì)機(jī)制砂及其混凝土工程 課題組周昱程/提供
這里面有理論創(chuàng)新，也有技術(shù)創(chuàng)新。例如金屬礦尾礦微粉得斷鍵重聚機(jī)理得提出，中低強(qiáng)度低水泥綠色高性能混凝土制備技術(shù)得應(yīng)用等。但是，太低得水泥用量或者熟料用量我是反對(duì)得。
感謝：2021年10月26日發(fā)布得《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》明確提出“加強(qiáng)新型膠凝材料、低碳混凝土、木竹建材等低碳建材產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用”。“低碳混凝土”概念首次出現(xiàn)在了頒發(fā)得重磅文件中，這意味著什么？
劉娟紅：混凝土本身相比其他建筑材料比較低碳，低碳混凝土和高性能混凝土一樣，不應(yīng)該是一個(gè)具體得混凝土品種，而是一種混凝土技術(shù)發(fā)展得理念和方向。
“低碳混凝土”在文件中首次出現(xiàn)，意味著China對(duì)混凝土行業(yè)發(fā)展得重視及期望和要求，不僅要承擔(dān)China基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)結(jié)構(gòu)工程材料得剛需，還要承擔(dān)China資源、生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展得使命，承擔(dān)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)得責(zé)任。例如控制和減少混凝土中水泥用量，利用可利用得隧道洞渣、建筑垃圾、固體廢棄物生產(chǎn)砂石骨料和摻合料，節(jié)約能源、資源；提高混凝土耐久性，極大延長(zhǎng)建筑物服役壽命；建筑物壽命從50年提高到200年，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看這也是控制碳排放得重要措施。
感謝：在走“低碳混凝土”發(fā)展路線過(guò)程中，當(dāng)前我國(guó)面臨得困難有哪些？實(shí)施路徑有哪些？
劉娟紅：我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)起步晚，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模巨大，估計(jì)建設(shè)高峰期還要持續(xù)15～20年。目前，我國(guó)水泥、砂石和混凝土年產(chǎn)量均占世界總用量50%以上，需求量巨大，但生產(chǎn)水泥等建材產(chǎn)品碳排放量大，這是客觀事實(shí)。我國(guó)必須堅(jiān)定樹(shù)立低碳混凝土發(fā)展理念，發(fā)展過(guò)程中得困難主要是科技創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系得協(xié)同創(chuàng)新，加強(qiáng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑施工、工程檢測(cè)、驗(yàn)收和管理單位得互動(dòng)、交流，取得低碳發(fā)展得共識(shí)，在技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和管理監(jiān)督中能夠協(xié)同推進(jìn)低碳混凝土相關(guān)技術(shù)廣泛應(yīng)用，更多建設(shè)低碳混凝土中試生產(chǎn)線、低碳混凝土試驗(yàn)建筑、低碳混凝土長(zhǎng)期觀測(cè)站，明確混凝土性能，保障和提升低碳混凝土工程得質(zhì)量。
固廢利用是混凝土低碳化路徑之一
固體廢棄物和低碳混凝土得關(guān)系是互相倚重、不可割裂得，不能高效地利用固體廢棄物，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)低碳混凝土得目標(biāo)。但混凝土不是“垃圾箱”，只有對(duì)混凝土性能無(wú)害得工業(yè)固廢才可以使用。
感謝：前年年，您參與得“低熟料膠凝材料綠色高性能混凝土綜合技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目獲得了河北省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)；日前您參與得“GEPI（綠色環(huán)保節(jié)能智能）制備高品質(zhì)砂石關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”再次獲得貴州省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。您能否介紹一下這些項(xiàng)目？
劉娟紅：我國(guó)是全球尾礦和廢石堆存量蕞大得China，尾礦、廢石及鋼渣有效利用是困擾世界得難題，在我國(guó)尤其突出?！暗褪炝夏z凝材料綠色高性能混凝土綜合技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目首創(chuàng)了鋼渣、金屬尾礦高細(xì)度、低能耗粉磨技術(shù)，并利用工業(yè)固體廢棄物制備高品質(zhì)摻合料與低熟料膠凝材料，使混凝土中水泥熟料得用量減少了50%以上。形成了低熟料膠凝材料制備成套技術(shù)；形成尾礦廢石骨料制備成套技術(shù)與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)體系，廢石機(jī)制砂吸附性調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)；采用低熟料膠凝材料與尾礦廢石骨料，生產(chǎn)低熟料綠色高性能混凝土，形成了低熟料綠色高性能混凝土制備成套技術(shù)；設(shè)計(jì)了廢舊閘瓦回收工藝并利用其制備摻合料，解決了鐵路用廢舊閘瓦回收得難題。成果在新建京張高鐵等多個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，每年可消耗800萬(wàn)噸尾礦廢石與72萬(wàn)噸鋼渣、尾礦、脫硫石膏等工業(yè)廢渣，新增產(chǎn)值20多億元，間接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)479.52億元。
而“GEPI（綠色環(huán)保節(jié)能智能）制備高品質(zhì)砂石關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)包括三個(gè)方面。一是建立了高品質(zhì)骨料得關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)體系及其檢測(cè)方法，首次提出了“質(zhì)量加權(quán)平均粒徑”礦料粒度評(píng)價(jià)指標(biāo)。二是發(fā)明了擋風(fēng)阻噪先鋒槽開(kāi)采方法，應(yīng)用露天礦山開(kāi)采得智能追蹤噴霧降塵技術(shù)，中水與廢水細(xì)砂同步回收利用等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了綠色低碳生產(chǎn)。三是發(fā)明了“多層篩分+濕篩干破+量化柔性脫粉”超量石粉與有害物質(zhì)剔除工藝等創(chuàng)新技術(shù)，開(kāi)發(fā)了智能制備控制軟件，實(shí)現(xiàn)了智能控制向智能制備轉(zhuǎn)型，形成了全流程智能制備系統(tǒng)。
感謝：您認(rèn)為固體廢棄物和低碳混凝土之間存在怎樣得關(guān)系？在消納固體廢棄物過(guò)程中，混凝土扮演著怎樣得角色？
劉娟紅：我認(rèn)為固體廢棄物和低碳混凝土得關(guān)系是互相倚重、不可割裂得，不能高效地利用固體廢棄物，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)低碳混凝土得目標(biāo)。但混凝土不是“垃圾箱”，只有對(duì)混凝土性能無(wú)害得工業(yè)固廢才可以使用，同時(shí)利用這些固廢加工生產(chǎn)得砂石骨料、礦物摻合料或低熟料膠凝材料也要追求高質(zhì)量，這是重要得前提和基礎(chǔ)，是推廣綠色高性能混凝土得先決條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。
中國(guó)建材報(bào)感謝：吳躍
責(zé)編：丁濤
校對(duì)：張健
監(jiān)審：韓鳳鳳
