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国家科学技术奖 | 让建材拥有第二次生命

——记土木工程学院肖建庄团队创新成果获国家科技进步二等奖
来源:新闻中心   时间:2019-01-20  浏览:

“吃进”的是废混凝土和砖瓦等建筑固体废物,“吐出”的却是再生建材。支撑这一华丽转身的,正是针对建筑固废进行高效资源化处理的系列核心技术及工艺。近日,我校土木工程学院建筑工程系肖建庄教授牵头完成的“建筑固体废物资源化共性关键技术及产业化应用”项目获颁国家科技进步二等奖。 

“随着城镇化建设的加快推进,建筑固废引发的系列社会和环境问题频现。我们这个项目之所以能获奖,一方面是因为国家和社会有迫切需求,另一方面得益于澳门金沙app土木工程学院长期以来倡导的创新驱动理念。我们坚持可持续发展理念,联合国内多家高校和企业,形成了适用于我国建筑固废资源化的共性关键技术。”肖建庄教授说。

自主研发建筑固废资源化共性技术及国产化工艺

“建筑固废是放错了地方的资源,变废为宝需要科技支撑。”这是肖建庄教授经常阐述的观点。他说,对建筑固废进行有效的资源化处理,既降低了对环境的危害,又减少了对日益紧缺的砂石等自然资源的开采,意义重大。

随着我国城镇化进程加快,建筑施工、改造修缮和拆除工程等产生巨量的建筑固体废物。2017年,我国建筑固废排放量超过30亿吨。我国建筑固废量大、面广、成分复杂,且地域性极其明显,如何对它们进行高效的资源化处置,已经成为国家需求。

事实上,面对着急剧增长的建筑固废排放和日益紧缺的天然砂石资源,新世纪初,肖建庄就敏感地意识到建筑固体废物资源化这一领域的重大意义,成为“为再生混凝土操心的人”。十年如一日,他怀着一个土木工程学者强烈的责任感,瞄准“再生混凝土”共性基础问题,在国家杰出青年科学基金等项目的资助下,获得一些创新成果和突破。

建筑拆除后所产生的大量建筑固废,包括渣土、轻物质、砖瓦、钢筋、混凝土等,应当如何处置?国内传统工艺和国际先进技术大多采用“先破后筛”,肖建庄研究团队基于对我国建筑固体废物现状的深入分析,并在专家学者的指导下,提出了“先筛、再分、后破”创新工艺(图1),解决了我国成分复杂的建筑固废的资源化处置难题。“先筛”可以筛除建筑固废中的渣土和灰分;“再分”对不同成分的建筑固废进行分离、分拣,比如钢筋的分离、砖瓦以及轻物质与废混凝土的分离;“后破”能将废混凝土、废砖石破碎为粗细骨料、再生粉料等适合国情且产业化应用的环境友好型再生原料,在此基础上生产出一定强度等级的再生混凝土、再生砂浆等,以及墙板、地砖等多路径再生制品,让建材获得第二次生命。这些工艺还在建筑装潢垃圾、渣土以及尾矿等资源化处置领域得以扩展应用。

                                             

建筑固废资源化处置工艺流程

再生原料、再生建材是如何生产和制备的?再生建材长期性能和时变规律是怎样控制的?如何保障再生混凝土结构安全可靠?团队经过多年研究攻关,提出了针对建筑固废的一整套再生资源化处理的共性理论和关键技术,奠定了再生建材安全应用的科学基础。

产学研用紧密结合,推动成果产业化、标准化推广

有了好的技术、好的工艺,接下来就要全力推进成果转化落地。澳门金沙app、北京建筑大学、青岛理工大学、北京联绿技术集团有限公司、昆明理工大学,上海山美重型矿山机械股份有限公司和许昌金科资源再生股份有限公司七家单位共同完成的“建筑固体废物资源化共性关键技术及产业化应用”,赢得了一批企业的青睐以及行业的认可。

事实上,早在2004年,在肖建庄的推动下,澳门金沙app校园内就铺设了一段再生混凝土道路。在研究团队与多家企业的共同推动下,建筑固废资源化关键技术迄今已在我国25个省、自治区、直辖市得到推广应用,建成建筑固废资源化生产线50余条,并先后建成我国第一幢再生混凝土框架结构、第一幢再生砖混结构建筑。特别是在河南许昌等地成功实现了建筑固体废物资源化率95%以上,社会和环境效益显著。

“通过科技创新、研究成果转化,我们形成了从建筑物拆除、收集运输、工艺装备研制、资源化处置技术、多路径再生建材研发,到最终产业化应用的全过程知识产权体系。”肖建庄说,团队还填补了我国建筑固体废物资源化相关标准的空白,形成了全过程资源化标准体系。

2007年,肖建庄主编了国内第一部建筑废物资源化地方技术规程——《再生混凝土应用技术规程》(上海市标准); 2008年,肖建庄还发起成立了我国第一个建筑固废资源化学术组织——再生混凝土专业委员会;2012年,第一个行业组织——建筑废物管理与资源化工作委员会成立。这些极大地支撑了再生建材技术产业化落地和推广应用,推动了行业发展。

科研育人,悉心栽培再生混凝土领域的学术新秀

“能取得这些创新成果,要归功于我们这个团队的集体智慧。”肖建庄教授说,高校教授开展高水平的科研,首当其冲是要培养高水平的人才。让他颇感欣慰的是,在建筑固废资源化处理这一领域,仅在澳门金沙app就已培养出50余位博士和硕士,其中大部分已成长为再生混凝土领域的青年骨干。

在肖建庄培养指导的博士毕业生中,大多数都在国内外高校从事教学和科研工作,在再生混凝土学术道路上继续开拓前行。雷斌是肖建庄指导的第一位博士,现为南昌大学建筑工程学院副教授、赣江青年学者,近年来已主持国家自然科学基金项目1项、江西省自然科学基金项目2项、江西省重点研发计划项目1项等多项国家及省部级重点课题,并获多项再生混凝土方面的发明专利授权。他说:“我现在也在带领研究生们积极思考、拓展建筑固废资源化的应用领域,推动技术应用到工程中,为我国建筑业的可持续发展贡献一份力量。这一路上,都是肖老师在指引着我不断创新,教我做一个踏实认真、富有责任心的人。”

李文贵博士现工作于澳大利亚悉尼科技大学土木与环境工程学院,为澳大利亚优秀青年基金获得者。他说:“肖老师在再生混凝土研究和应用领域倾注了大量心血,一直引领着研究的前沿。正是在博士阶段肖老师对我学术思想的培养和科研方法的训练,为我在澳大利亚从事教职工作打下了坚实的基础。”

从规划、设计、建造,到管理、运行、维护,再到拆除,这是一条传统的线状混凝土结构生命周期。假若在“拆除”后引入“再生利用”,那么,原本“线状”的生命周期就演变成“环状”的生命周期,形成新的学科链。

“我们团队的研发工作属于社会公益范畴,我希望能带领着学生,脚踏实地,同国内外同行一道,推动我国建筑固废资源化技术不断创新发展,助力‘美丽中国’建设。”肖建庄说。

 

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