近日，南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院副教授徐金俊團(tuán)隊(duì)科研成果“廢舊混凝土高值化再生利用新技術(shù)”榮獲第50屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(jiǎng)。

該成果從廢舊混凝土再生粗骨料的原料、材料和結(jié)構(gòu)等層面，解決了廢舊混凝土在結(jié)構(gòu)工程中高值化再生利用的問題，一體化提升了再生混凝土材料—結(jié)構(gòu)的服役性能，為建筑行業(yè)的綠色發(fā)展提供了有力支撐。

隨著城市更新加速，我國每年產(chǎn)生的建筑固廢量驚人，僅江蘇年增量就在1.2億至1.8億噸，這些“建筑垃圾山”不僅占土地，更暗藏生態(tài)危機(jī)。與此同時(shí)，工程建設(shè)對(duì)天然砂石的依賴，如同不斷開挖“地球的骨骼”，破壞山體植被。如何讓建筑垃圾“重生”，成為橫亙?cè)?ldquo;雙碳”目標(biāo)前的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

“廢舊混凝土破碎后的‘石頭’，又稱再生粗骨料，存在很大的物理缺陷。”徐金俊帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)了全自動(dòng)再生骨料水洗篩分一體化裝備，提出了“復(fù)合氫氧化鈣浸泡+二氧化碳養(yǎng)護(hù)”的再生細(xì)骨料預(yù)處理工藝方法：先通過氫氧化鈣溶液浸泡，增強(qiáng)骨料的黏結(jié)能力，再加入二氧化碳生成碳酸鈣，就像給骨料穿上了一層堅(jiān)固的“保護(hù)鎧甲”，可以填充骨料的孔隙。相較于單一的氫氧化鈣浸泡法，再生骨料的表觀密度提高了1.8%至4.8%，壓碎率減小20.2%至23.5%。

面對(duì)由廢舊混凝土制備而成的再生混凝土配比難的問題，團(tuán)隊(duì)發(fā)明了“等效砂漿體積法”和“等效總水量法”，優(yōu)化了再生混凝土配合比。“等效砂漿體積法”通過控制砂漿和再生骨料的體積比例，確保再生混凝土的流動(dòng)性、黏結(jié)性等性能穩(wěn)定，避免出現(xiàn)“太干”或“太濕”的問題；“等效總水量法”則通過考慮再生粗骨料的吸收率，在滿足施工性能的前提下減少用水量，提高再生混凝土的力學(xué)強(qiáng)度。

為了讓再生混凝土在不同條件下的性能都能被精準(zhǔn)把握，團(tuán)隊(duì)建立還給再生混凝土建了個(gè)“檔案庫”：用數(shù)學(xué)公式記錄它在高溫、潮濕等不同環(huán)境下的“抗壓脾氣”，并通過數(shù)據(jù)庫和智能算法提前預(yù)測它的“身體狀態(tài)”，比如冬天會(huì)不會(huì)開裂、承重時(shí)夠不夠結(jié)實(shí)。

徐金俊告訴《中國科學(xué)報(bào)》：“根據(jù)再生混凝土和將要制備的混凝土所含水、細(xì)骨料、粗骨料、水泥等的比例，套入這套‘公式’，就能精準(zhǔn)計(jì)算出水泥、水、砂石和再生骨料的最佳配比，保證再生混凝土跟‘原裝’一樣結(jié)實(shí)耐用。”

在結(jié)構(gòu)部件和體系層面，傳統(tǒng)混凝土靠鋼筋“擁抱”受力，而團(tuán)隊(duì)突破思維：給再生混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)置型鋼、外包鋼管。項(xiàng)目參與者、南工大本科畢業(yè)生陳文廣介紹道，“就像往一個(gè)易拉罐里灌滿沙子，散落沙子的力量獲得了聚合，讓再生混凝土構(gòu)建的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固、更安全。”

“廢舊混凝土高值化再生利用新技術(shù)”已指導(dǎo)了再生混凝土在道路、房建等領(lǐng)域的應(yīng)用，遍及江蘇、浙江、云南多個(gè)地區(qū)的10余項(xiàng)工程。2024年，徐金俊在云南掛職期間積極推動(dòng)了再生混凝土技術(shù)在掛職當(dāng)?shù)氐膽?yīng)用。

據(jù)悉，日內(nèi)瓦國際發(fā)明展創(chuàng)辦于1973年，每年舉辦一屆，2025年為第50屆。該發(fā)明展由瑞士聯(lián)邦政府、日內(nèi)瓦州政府等共同舉辦，是國際上規(guī)模最大的發(fā)明展之一，旨在展示全球各地科學(xué)、技術(shù)發(fā)明與產(chǎn)品創(chuàng)新。