近日，深圳大學(xué)教授吳宇飛和山東大學(xué)教授張峰的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了壓縮澆筑混凝土技術(shù)。在該技術(shù)中，對新拌混凝土施加高壓以擠出混凝土中的空氣和多余的水分，提高混凝土的密實(shí)度，從而使混凝土具有更大的強(qiáng)度、更高的耐久性、更低的成本和更少的碳排放。它還為在優(yōu)質(zhì)混凝土中使用廢棄物（包括建筑垃圾、廢舊輪胎、各種生活垃圾如塑料制品等回收材料）鋪平了道路。該技術(shù)獲得2024年第49屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(jiǎng)，該創(chuàng)新在一定程度上有望重塑混凝土制造行業(yè)的未來。
據(jù)悉，大約35%的垃圾填埋場由建筑業(yè)產(chǎn)生，全球每年處理數(shù)百萬噸的建筑固體廢棄物；同樣，全球每年大約產(chǎn)生10億條廢棄汽車輪胎，其中大多數(shù)最終都被填埋；加上各種生活垃圾這些廢棄物造成了各種各樣的生態(tài)環(huán)境問題。關(guān)于這一全球性問題，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)表的一份展望報(bào)告說，"當(dāng)大量城市或工業(yè)固體廢物在露天傾倒或焚燒時(shí)，對空氣、地表水和地下水、土壤以及沿海和海洋環(huán)境造成了不利影響，從而間接對公眾健康造成影響。
另一方面，混凝土是一種廣泛使用的建筑材料，它大量消耗水泥、沙子和巖石等自然資源，嚴(yán)重影響環(huán)境。節(jié)約自然資源的一個(gè)可行途徑是將廢棄物回收再利用，用來制造混凝土產(chǎn)品。在混凝土生產(chǎn)過程中，回收廢棄物用來替代骨料通常被認(rèn)為是解決廢物帶來的生態(tài)環(huán)境問題的一種有效方法。然而，當(dāng)廢棄物被用作混凝土生產(chǎn)中的骨料時(shí)，混凝土的性能會(huì)大幅降低，比如用粉碎后的廢舊輪胎替代骨料時(shí)，混凝土強(qiáng)度可下降達(dá)85%。
利用深圳大學(xué)教授吳宇飛和山東大學(xué)教授張峰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的壓縮澆筑技術(shù)，可大幅提高廢棄物混凝土的性能，成功實(shí)現(xiàn)了廢棄物混凝土性能超過或接近普通混凝土。這項(xiàng)技術(shù)可以顯著提高任何混凝土材料（包括廢棄物混凝土）的強(qiáng)度和耐久性，比如橡膠混凝土、再生骨料混凝土、沙漠砂混凝土，甚至普通混凝土。團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比于普通澆筑混凝土，壓縮澆筑混凝土可成倍提高混凝土強(qiáng)度。在相同的混凝土強(qiáng)度下，與傳統(tǒng)混凝土相比，該技術(shù)還可以節(jié)省水泥用量達(dá)50%，從而降低成本和碳排放。
吳宇飛說：“我們在不使用任何額外材料的情況下，提高了廢棄物混凝土的性能，這是一種可行和實(shí)用的解決方案，解決了在混凝土中回收廢物所帶來的性能降低問題?！痹摷夹g(shù)的一個(gè)亮點(diǎn)是為可持續(xù)的建筑業(yè)制造環(huán)保和“綠色”混凝土。
正如聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織(United Nations Industrial Development Organization)發(fā)布的《支持綠色工業(yè)的政策》(Policies for supporting Green Industry)文件所概述的那樣，“對清潔技術(shù)、降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和資源管理（包括循環(huán)利用和資源回收）的服務(wù)和產(chǎn)品的需求實(shí)際上正在顯著增長”。因此，這個(gè)研究成果為創(chuàng)造一個(gè)更環(huán)保的建筑業(yè)和在廢物管理方面產(chǎn)生真正的影響做了一點(diǎn)實(shí)事。
研究團(tuán)隊(duì)成員胡彪、袁方和高磊等介紹表示，該技術(shù)已在山東高速公路的路緣石中開展大規(guī)模應(yīng)用，可降低高速公路路緣石養(yǎng)護(hù)費(fèi)50%。同時(shí)在京雄商高鐵的邊坡防護(hù)工程中開展了技術(shù)應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正進(jìn)一步尋求與預(yù)制混凝土行業(yè)合作，以便能夠制造更多的混凝土產(chǎn)品，包括混凝土磚、路邊護(hù)欄、鐵路軌枕、墻板、梁板等產(chǎn)品。據(jù)介紹，這項(xiàng)技術(shù)可以很容易地應(yīng)用于預(yù)制混凝土行業(yè)，只需要在生產(chǎn)的最后階段增加一個(gè)額外的壓縮步驟，對現(xiàn)有制造過程的改動(dòng)很少即可實(shí)現(xiàn)大幅提高混凝土性能和生產(chǎn)“綠色”混凝土的隊(duì)正在努力將該成果打造成為學(xué)術(shù)界與工業(yè)界成功合作的典范 。
