2022年12月19日“地聚合物与低碳水泥混凝土国际高端论坛 (第一期) ”隆重召开。会议以“发展低碳水泥,助力亿吨减排”为主题,采用线上腾讯会议和全网免费直播形式进行。本期会议由中国硅酸盐学会固废与生态材料分会主办,由东南大学、上海百奥恒新材料有限公司、中国矿业大学(北京)和同济大学联合承办,由中国矿业大学(北京)王栋民、刘泽教授和同济大学张祖华、郭晓潞教授联席主持。

首先,大会由中国硅酸盐学会固废与生态材料分会理事长王栋民教授致开幕词。王教授指出,本系列论坛是在我国双碳目标背景下发起的低碳水泥行动。传统水泥工业是高消耗和高排放行业,其CO2排放量占中国总排放量的12%。中国是全球水泥混凝土生产和消耗量最高的国家,降低水泥混凝土行业的碳排放是我国实现“双碳目标”的关键环节之一。水泥工业面临外部压力和自身内在革命的挑战与动力。近年来我国政府、行业、企业和科技界乃至于大众对此都高度重视和关注,一场新的水泥行业低碳革命蓄势待发。硅酸盐水泥低碳化的技术路径也是低钙化的技术路径,由3钙向2.5钙、2钙、1.5钙、1钙甚至于0钙发展,即所谓改良型和颠覆性的两种发展模式。地聚合物水泥(碱激发胶凝材料)被认为是无钙或少钙的、铝硅酸盐体系主导的、无需高温煅烧的、面向未来100年的新型胶凝材料,因其利废、节能、减碳而受到全球科技界和工业界的高度重视。

中国硅酸盐学会固废与生态材料分会理事长 王栋民教授 致开幕词

中国硅酸盐学会理事长高瑞平对会议的召开表示热烈的祝贺,向国内外所有参会代表和海内外学者表示热烈欢迎!今年8月,科技部等9部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》,统筹提出支撑2030年前实现碳达峰目标的科技创新行动和保障举措,并为2060年前实现碳中和目标做好技术研发储备。讲话指出,科技创新对实现“双碳目标”起到了重要的支撑作用,此次活动将为低碳建材的基础研究和应用创新提供新的思路,为我国“双碳”目标不断推进提供智力支持,促进建材低碳化的产学研发展。

中国工程院院士、中国矿业大学(北京)教授彭苏萍发表讲话,对论坛的召开表示热烈地祝贺,对国内外所有参会专家、学者表示热烈的欢迎。讲话指出,中国碳市场的第一个履约周期已于2020年正式启动。固废与生态材料是碳减排、碳交易的重要抓手。要实现碳中和,工业和城市固废用于地聚合物和低碳水泥混凝土就是最直接的减碳方式。中国硅酸盐学会固废与生态材料分会积极搭建交流协作平台,举办“地聚合物与低碳水泥混凝土国际高端论坛”系列活动,为我国“30·60”双碳目标提出新路径,发展低碳水泥混凝土,将助力我国亿吨CO2减排。

中国工程院院士、东南大学刘加平教授首先对大会的召开表示热烈的祝贺,对国内外的参会代表表示热烈的欢迎。混凝土是当今世界用量最大的土木工程材料,我国每年的年消耗量超100亿吨,人均消耗超7吨,一方面为国家重大工程提供了有力支撑,但另一方面,碳排放量高、环境负荷大的问题非常突出。在双碳目标与可持续发展的战略背景下,混凝土低碳可持续发展的意义十分重大。刘院士从低碳水泥混凝土战略咨询项目出发,对地聚合物低碳混凝土发展方向给予了充分肯定。同时指出,混凝土应从全生命周期角度考虑可持续发展,期望加大与结构、智能等跨领域的交流合作,加大地聚合物材料施工性能与结构性能研究,加快相关标准、规范的制定。

随后,大会进入主题报告环节,共6名国内外著名学者就“发展低碳水泥,助力亿吨减排”作了精彩报告,同时展开了热烈地讨论。

谢菲尔德大学的John L. Provis教授作了题为“Innovation in cements-can we meet future construction needs sustainably?”的报告。报告指出,水泥行业为发展基础设施、住房和能源生产提供了基础材料,从而支撑起人们的高质量生活,是社会发展的重要基础工业。然而,由于硅酸盐水泥生产需要煅烧石灰石从而排放大量温室气体,因此,现行的水泥生产路径被认为是不可持续的。报告系统介绍了硅酸盐水泥在建筑材料生产中的关键方面,包括其环境足迹是如何影响整个建筑行业的。以碱激发胶凝材料为例,探讨了创新性途径、支持及阻碍建筑材料创新的关键因素,介绍了世界许多地区从实验室研究走向生产实践的成功案例。

湖南大学首席教授史才军作了题为“绿色低碳地聚物混凝土的研究和应用-现状与挑战”的报告。报告简介了地聚合物的历史,由此提出了目前地聚合物应用存在的问题与挑战,主要包括原材料的多样性与不稳定性、凝结时间、泛霜泛碱、结构设计等,同时对比了普通硅酸盐水泥混凝土与地聚合物混凝土的工业成本,探讨了碱激发剂的供应链、各类化学剂及产品质量控制等目前尚未完全解决的问题。

中国矿业大学(北京)王栋民教授作了题为“地质聚合物水泥混凝土的研究与应用——面向未来100年的硅酸盐水泥和混凝土的替代选择”的报告。报告从目前水泥工业面临的生产原料、生产能耗、CO2排放和公共健康等挑战入手,提出了“改良型”与“颠覆型”胶凝材料的减碳路径。报告介绍了其团队在地聚合物胶凝材料取得的成果,主要包括粉煤灰基地聚合物、发泡粉煤灰地聚合物、粉煤灰-矿渣地聚合物胶凝材料、地聚合物胶凝材料浆体流变性及混凝土工作性、单组分地聚合物等等,并且就固废原料的均化、成分波动的合理控制与商业化应用展开了探讨。以赤泥基地聚合物胶凝材料为例,介绍了其从实验室研究走向工业实践应用的主要工作。

澳大利亚Zeobond公司的CEO、墨尔本大学Jannie van Deventer教授作了题为“Lessons learned from commercial application of geopolymer concrete”的报告。报告从混凝土耐久性切入,引出目前耐久性测试存在的问题与面临的挑战,指出混凝土相关标准规范应是基于最终性能的。报告列举了近15年来地聚合物混凝土工程应用的案例,比如,桥面板、隧道管片等,总结了目前地聚合物混凝土在商业化过程中遇到的问题,适合的标准、原材料、专用外加剂及产品供应链等这些均是地聚合物混凝土商用的主要障碍。同时,报告简介了电动增强超音速冲击波反应技术,该技术可以提高原料反应活性,以此来生产低碳水泥和辅助胶凝材料(SCMs),它可以取代由于钢铁和能源行业的脱碳排放导致供应日益减少的高炉矿渣和粉煤灰,从而创造出新的价值链。

东南大学张亚梅教授带来了“3D打印地聚物混凝土的流变性能、微结构与性能调控”学术报告。报告从地聚合反应、颗粒间相互作用的角度简介了地聚合物早期屈服应力演化阶段,为3D打印地聚合物混凝土的早期硬化调控策略提供一定的指导。另外,报告从3D打印工艺角度介绍了其对孔形状、孔体积等微结构的影响。最后简介了通过掺加外加剂的方法来提高地聚合物的可打印窗口时间,最终实现地聚合物在大规模打印场景中的可打印性控制。

上海百奥恒新材料有限公司联合创始人朱黄杭的报告“地聚合物低碳材料的绿色制备与新型固危废资源化产业实践”提出,从地聚合物的结构与性能寻找商业化机会,推动地聚合物在材料生产、建筑应用、危废处置等方面的应用,使其成为最具潜力的多场景替代性新型材料体系。同时,报告介绍了公司在地聚合物低碳材料产业化快速落地所做的工作,主要包括低碳水泥、飞灰处置、防火保温材料等,并且联合顶尖团队建立了底层材料模型,最终拟实现性能可预测与结构可设计。

在讨论总结环节,与会专家、学者、企业家湖南大学史才军教授、长安育才建材有限公司Serina Ng 总工程师、东南大学张亚梅教授、重庆大学王智教授、武汉理工大学沈卫国教授、苏州混凝土与水泥制品研究院教授级高工王爱琴等就“地聚合物的发展与现状、机遇与挑战”等话题展开了热烈且的讨论。据统计,本次论坛的直播浏览量达到16.6万,同时在线约6000人。众多国内外知名专家、学者、企业家出席了本次论坛,除致辞嘉宾和报告专家外,还包括中国硅酸盐学会晋占平副理事长、中国矿业大学(北京)刘波副校长、武汉理工大学王发洲副校长、上海百奥恒新材料有限公司危鹏董事长,国际学者瑞士Christian Paglia教授、澳大利亚王浩教授,中科院过程所李会泉研究员、中国建筑材料科学研究总院张文生教授、香港理工大学C.S.Poon教授、同济大学蒋正武教授、西安建筑科技大学李辉教授、清华大学孔祥明教授、国家建材技术情报所首席专家崔源声教授、广西大学崔学民教授、河南理工大学管学茂和朱建平教授、华南理工大学韦江雄教授、浙江理工大学孔德玉教授、北京科技大学刘晓明教授、中山大学赵计辉教授、安徽建筑大学王爱国教授等以及很多活跃在地聚合物领域的大量优秀青年学者四川大学石霄爽、华中科技大学陈旭等。

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