刘娟红：砂石的质量问题及其不稳定的供应链将给混凝土质量带来风险

刘娟红：砂石的质量问题及其不稳定的供应链将给混凝土质量带来风险

随着“双碳”目标的提出，各行各业都在谋求和加速绿色低碳转型。对于在基础设施建设中发挥巨大作用的混凝土行业来说，绿色低碳同样是未来发展的必由之路。

北京科技大学土木与资源工程学院教授刘娟红，长期从事现代混凝土技术教学与研究工作，曾主持国家自然基金重点项目、面上项目，以及省部级科研课题多项，获省部级奖励多项，获国家发明专利多项，对于混凝土行业发展有着深刻的认识。近日，在接受中国建材报记者采访时刘娟红表示，大力推进绿色高性能混凝土技术的广泛应用，努力实现混凝土绿色和耐久发展，是行业未来发展方向。

行业发展面临挑战

当前面临的最大考验：一是砂石的质量问题及其不稳定的供应链带来的混凝土质量风险。二是混凝土产业存在畸形的产业“生态环境”。

记者：您在混凝土行业工作多年，对混凝土行业有着深刻的认识。您认为近年来我国混凝土行业取得了哪些成绩？面临哪些考验？

刘娟红：过去的15年，是我国混凝土行业快速发展的阶段，行业处于技术变革时期，充满活力。绿色高性能混凝土理论和技术取得显著进步，科技成果增多，工程应用最多，在重大工程中技术效果最好。主要体现在以下几个方面：

一是粉煤灰、矿渣等矿物掺合料得到广泛应用。水灰比相关规律向着水胶比相关规律的理论探索不断深入；机制砂石粉、尾矿微粉等固废在胶凝材料体系中逐渐占有一定的位置，混凝土生产中使用具有潜在活性的矿物掺合料和石灰石粉、尾矿微粉等非活性掺合料的企业也越来越多。

二是机制砂替代河砂成为主力砂源。当前，机制砂混凝土技术受到广泛关注，这方面的研究越来越系统、应用也越来越成功。目前机制砂混凝土已经成功应用到超高强高性能混凝土工程中，在建筑工程、交通工程、铁道工程、水电工程和国防工程中实现了常态化应用。高品质砂石骨料与高性能混凝土成为行业发展的焦点和热点。

三是外加剂技术持续支撑混凝土产业技术发展，聚羧酸高性能减水剂已经成为主流产品，各类新型多功能外加剂的研发和应用对机制砂混凝土和易性、强度和结构耐久性发挥着重要作用。化学外加剂、高品质骨料和矿物掺合料是绿色高性能混凝土的三大物质基础。

当前面临的最大考验：一是砂石的质量问题及其不稳定的供应链带来的混凝土质量风险。虽然砂石骨料技术和产业近年来得到快速发展，但是从整体上看产品质量参差不齐，个别区域风化成分、膨胀性成分的混入，以及沿海地区海砂供应中存在许多不规范清洗的现象，都为混凝土工程质量埋下隐患。二是混凝土产业存在畸形的产业“生态环境”，产能过剩，企业低价恶性竞争，被迫接受“霸王”合同，垫资生产、回款困难等问题困扰着整个行业，一些产能过剩的区域还在允许批准或变相批准新的混凝土企业资质，进一步加剧了市场竞争和产能过剩。解决问题的方法是“做减法”，利用国家和行业对环境保护、企业转型升级越来越高的要求，逐渐淘汰不符合要求的混凝土企业，恢复正常的市场秩序和生存发展氛围。

绿色低碳已成发展主旋律

混凝土本身相比其他建筑材料就比较低碳，低碳混凝土和高性能混凝土一样，不应该是一个具体的混凝土品种，而是一种混凝土技术发展的理念和方向。

记者：当前，绿色低碳已经成为各行各业发展的主旋律，对于混凝土行业来说，您认为在“双碳”背景下，发展方向是什么？

刘娟红：行业发展的方向是大力推进绿色高性能混凝土技术的广泛应用，实际上就是两个方面——绿色和耐久。在实现路径上，首先是鼓励利用对混凝土性能无害的工业固废加工砂石骨料和矿物掺合料，例如隧道洞渣制备机制砂石、尾矿机制砂石、尾矿微粉、石灰石粉等在混凝土中的应用。其次是结构混凝土性能上的耐久，也就是长寿命，这是“双碳”背景下，混凝土行业发展的重中之重。绝对不能以绿色为由，无底线掺加废弃物来建造短命建筑。

图为应用刘娟红科研成果的杭绍台高速公路隧道洞渣制备高品质机制砂及其混凝土工程 课题组周昱程/提供

这里面有理论创新，也有技术创新。例如金属矿尾矿微粉的断键重聚机理的提出，中低强度低水泥绿色高性能混凝土制备技术的应用等。但是，太低的水泥用量或者熟料用量我是反对的。

记者：2021年10月26日国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》明确提出“加强新型胶凝材料、低碳混凝土、木竹建材等低碳建材产品研发应用”。“低碳混凝土”概念首次出现在了国务院颁发的重磅文件中，这意味着什么？

刘娟红：混凝土本身相比其他建筑材料比较低碳，低碳混凝土和高性能混凝土一样，不应该是一个具体的混凝土品种，而是一种混凝土技术发展的理念和方向。

“低碳混凝土”在国务院文件中首次出现，意味着国家对混凝土行业发展的重视及期望和要求，不仅要承担国家基础设施建设对结构工程材料的刚需，还要承担国家资源、生态环境和可持续发展的使命，承担“双碳”目标实现的责任。例如控制和减少混凝土中水泥用量，利用可利用的隧道洞渣、建筑垃圾、固体废弃物生产砂石骨料和掺合料，节约能源、资源；提高混凝土耐久性，极大延长建筑物服役寿命；建筑物寿命从50年提高到200年，从长远来看这也是控制碳排放的重要措施。

记者：在走“低碳混凝土”发展路线过程中，当前我国面临的困难有哪些？实施路径有哪些？

刘娟红：我国现代化建设起步晚，基础设施建设规模巨大，估计建设高峰期还要持续15～20年。目前，我国水泥、砂石和混凝土年产量均占世界总用量50%以上，需求量巨大，但生产水泥等建材产品碳排放量大，这是客观事实。我国必须坚定树立低碳混凝土发展理念，发展过程中的困难主要是科技创新及产业技术体系的协同创新，加强与结构设计、建筑施工、工程检测、验收和管理单位的互动、交流，取得低碳发展的共识，在技术体系、标准规范和管理监督中能够协同推进低碳混凝土相关技术广泛应用，更多建设低碳混凝土中试生产线、低碳混凝土试验建筑、低碳混凝土长期观测站，明确混凝土性能，保障和提升低碳混凝土工程的质量。

固废利用是混凝土低碳化路径之一

固体废弃物和低碳混凝土的关系是互相倚重、不可割裂的，不能高效地利用固体废弃物，就无法实现低碳混凝土的目标。但混凝土不是“垃圾箱”，只有对混凝土性能无害的工业固废才可以使用。

记者：2019年，您参与的“低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土综合技术与应用”项目获得了河北省科学技术一等奖；日前您参与的“GEPI（绿色环保节能智能）制备高品质砂石关键技术及应用”再次获得贵州省科学技术一等奖。您能否介绍一下这些项目？

刘娟红：我国是全球尾矿和废石堆存量最大的国家，尾矿、废石及钢渣有效利用是困扰世界的难题，在我国尤其突出。“低熟料胶凝材料绿色高性能混凝土综合技术与应用”项目首创了钢渣、金属尾矿高细度、低能耗粉磨技术，并利用工业固体废弃物制备高品质掺合料与低熟料胶凝材料，使混凝土中水泥熟料的用量减少了50%以上。形成了低熟料胶凝材料制备成套技术；形成尾矿废石骨料制备成套技术与质量控制标准体系，废石机制砂吸附性调控关键技术，实现了工业化生产；采用低熟料胶凝材料与尾矿废石骨料，生产低熟料绿色高性能混凝土，形成了低熟料绿色高性能混凝土制备成套技术；设计了废旧闸瓦回收工艺并利用其制备掺合料，解决了铁路用废旧闸瓦回收的难题。成果在新建京张高铁等多个重点项目中得到应用，每年可消耗800万吨尾矿废石与72万吨钢渣、尾矿、脱硫石膏等工业废渣，新增产值20多亿元，间接经济效益达479.52亿元。

而“GEPI（绿色环保节能智能）制备高品质砂石关键技术及应用”项目主要成果和创新点包括三个方面。一是建立了高品质骨料的关键技术指标体系及其检测方法，首次提出了“质量加权平均粒径”矿料粒度评价指标。二是发明了挡风阻噪先锋槽开采方法，应用露天矿山开采的智能追踪喷雾降尘技术，中水与废水细砂同步回收利用等技术，实现了绿色低碳生产。三是发明了“多层筛分+湿筛干破+量化柔性脱粉”超量石粉与有害物质剔除工艺等创新技术，开发了智能制备控制软件，实现了智能控制向智能制备转型，形成了全流程智能制备系统。

记者：您认为固体废弃物和低碳混凝土之间存在怎样的关系？在消纳固体废弃物过程中，混凝土扮演着怎样的角色？

刘娟红：我认为固体废弃物和低碳混凝土的关系是互相倚重、不可割裂的，不能高效地利用固体废弃物，就无法实现低碳混凝土的目标。但混凝土不是“垃圾箱”，只有对混凝土性能无害的工业固废才可以使用，同时利用这些固废加工生产的砂石骨料、矿物掺合料或低熟料胶凝材料也要追求高质量，这是重要的前提和基础，是推广绿色高性能混凝土的先决条件和物质基础。

来源：中国建材报