□ 本报通讯员 刘珂珂
“针对用铁尾矿和赤泥这两种废弃物来制备高速公路路基材料。我们发明了一个非常好的固化剂,它可以把固废固结住,让固废跟胶凝材料发生反应,产生比较高的强度,代替石子。”近日,济南大学山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室程新教授介绍,他们团队研发的固废基胶凝材料每吨可有效降低二氧化碳排放量82.8%,降低能源消耗83.9%,以双向六车道高速公路计算,每公里可减少碳排放近900吨。
高质量发展离不开资源的合理利用,固体废弃物侵占农田,污染环境。如果能实现固体废弃物资源综合利用,既能够有效节约宝贵资源,又能够为我国实现可持续发展提供保障。随着科学技术的不断发展,各种废弃物被成功利用成为优质材料。近年来,程新教授团队聚焦固体废弃物资源化利用,在技术上进行创新,取得了很好的进展,获得了专利,正在进入产业化的阶段。
济南大学程新教授团队长期从事先进建筑材料研究及应用工作,除了对固体废弃物资源化利用进行技术创新外,目前他们研发的一种新体系特种水泥也已取得突破性成果,并在重要基础工程领域得到应用。
水泥是重要的建筑材料,应用于交通基础设施、房屋建筑工程等,水泥的性能对这些建筑物的使用寿命起着决定性作用。随着人类生存空间的不断扩大,越来越多的基础设施建在海上、深入地下,传统水泥无法满足建设要求。
在济南大学山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室,程新教授展示了一种名为硫铝酸钡钙的水泥材料,这种水泥虽然颜色比普通水泥稍浅一些,但和普通水泥完全不同,最大的特点是和海水里边的氯离子不产生化学反应。程新说,胶州湾大桥用的就是这种水泥。“我们研发的这种水泥是一种新的矿物,叫硫铝酸盐矿物,水化以后抗硫酸根离子,抗氯离子,它们之间不反应。”
包括教授、教师、研究生在内的上百人团队经过20多年的努力,上万次的反复实验,同时与企业密切配合,一个新的水泥体系才得以形成。“发明新的矿物体系,这是第一难;第二难在生产,一般来说,水泥的生产在回转窑,对于一个新的矿物体系,制备过程有很多困难,比如说,在窑里堵塞管道,从制备时就要解决它;从应用的角度,它有防腐抗渗的性能,在使用过程中,凝结时间很关键,太快了也不行,还没等做好桥构件,它就凝结了,那这也不行。”程新说。据了解,团队首次合成了硫铝酸(锶)钙单晶,建立了硫铝酸钡(锶)钙矿物的组成、结构与性能的关系,制备了以硫铝酸钡(锶)钙为主导矿物的系列新体系特种水泥,并实现工业化生产。这种水泥具有快硬早强、防腐抗渗等优异性能,能源、资源消耗显著降低,耐久性有效提升。
程新教授团队始终牢记国之大者,大力开展应用性研究及技术推广,积极服务国家创新驱动发展战略、黄河重大国家战略和绿色低碳高质量发展战略需求。近五年来,与中国建材集团、金隅集团、山东高速等行业领军企业围绕低碳先进材料开展协同创新,承担国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等30余项,建立人才培养基地35个,形成新技术、产品60余项,相关技术成果在国内外重大基础建设工程推广应用,创造经济效益数十亿元,为服务国家高质量发展战略和区域经济发展作出重大贡献。与济南市政府签订合同额2300万元“一事一议”顶尖人才团队项目,促进学科技术高质量服务地方经济。围绕“功能水泥基材料”持续专利导航,将13个专利打包作价2000万元成立科技型公司,在京沪高铁、济南黄河隧道、德国A4高速公路等重大基础设施中成功应用。
围绕行业发展重大难题,程新教授团队累计承担国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等255项,总经费超2亿元,获国家技术发明二等奖2项、中国建筑材料科学技术一等奖3项、省部级科技奖励10项。
长寿命、高性能、低碳,这是建筑材料的发展方向,“我和我的团队有责任、有使命继续深耕这个方向的研究,为国家的建设作贡献。”程新说。