“針對用鐵尾礦和赤泥這兩種廢棄物來制備高速公路路基材料。我們發(fā)明了一個非常好的固化劑，它可以把固廢固結(jié)住，讓固廢跟膠凝材料發(fā)生反應，產(chǎn)生比較高的強度，代替石子。”近日，濟南大學山東省建筑材料制備與測試技術(shù)重點實驗室教授程新告訴記者，每生產(chǎn)一噸固廢基膠凝材料可有效降低二氧化碳排放量82.8%，降低能源消耗83.9%，以雙向六車道高速公路計算，每公里可減少碳排放近900噸。

水泥是重要的建筑材料，應用于交通基礎(chǔ)設(shè)施、房屋建筑工程等，水泥的性能對這些建筑物的使用壽命起著決定性作用。隨著人類生存空間的不斷擴大，越來越多的基礎(chǔ)設(shè)施建在海上、深入地下，傳統(tǒng)水泥無法滿足建設(shè)要求，需要研制新體系特種水泥，來解決普通水泥不能適應嚴酷環(huán)境和特殊工程的問題。濟南大學程新教授團隊長期從事先進建筑材料研究及應用工作，目前已經(jīng)取得突破性成果，并在重要基礎(chǔ)工程領(lǐng)域得到應用。

在濟南大學山東省建筑材料制備與測試技術(shù)重點實驗室，程新展示了一種名為硫鋁酸鋇鈣的水泥材料，這種水泥雖然顏色比普通水泥稍淺一些，但和普通水泥相比，最大的特點是和海水里的氯離子不產(chǎn)生化學反應。

程新說，膠州灣大橋用的就是這種水泥，“膠州灣跨海大橋是一座40多公里的大橋，它的橋墩直接泡在海水里。如果用普通的水泥，會與海水里的氯離子和硫酸根離子反應，最終消耗掉，橋墩就會受到破壞，影響使用壽命，危及橋梁安全。我們研發(fā)的這種水泥是一種新的礦物，叫硫鋁酸鹽礦物，水化以后抗硫酸根離子，抗氯離子，它們之間不反應。”

通過教授、教師、研究生在內(nèi)的上百人團隊經(jīng)過20多年的努力，上萬次的反復實驗，同時與企業(yè)密切配合，一個新的水泥體系得以形成。“發(fā)明新的礦物體系，這是第一難；第二難在生產(chǎn)，一般來說，水泥的生產(chǎn)在回轉(zhuǎn)窯，對于一個新的礦物體系，制備過程有很多困難，比如說，在窯里堵塞管道，從制備時就要解決它；從應用的角度，它有防腐抗?jié)B的性能，在使用過程中，凝結(jié)時間很關(guān)鍵，太快了也不行，還沒等做好橋構(gòu)件，它就凝結(jié)了，也不行。”程新說。

團隊首次合成了硫鋁酸鍶鈣單晶，建立了硫鋁酸鋇（鍶）鈣礦物的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，制備了以硫鋁酸鋇（鍶）鈣為主導礦物的系列新體系特種水泥，并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。這種水泥具有快硬早強、防腐抗?jié)B等優(yōu)異性能，能源、資源消耗顯著降低，耐久性有效提升。

高質(zhì)量發(fā)展離不開資源的合理利用，固體廢棄物侵占農(nóng)田，污染環(huán)境。對我國大量的固體廢棄物資源進行綜合利用，既能夠有效節(jié)約寶貴資源，又能夠為我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供保障。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，各種廢棄物被成功利用成為優(yōu)質(zhì)材料。近年來，程新團隊聚焦固體廢棄物資源化利用，在技術(shù)上進行創(chuàng)新，取得了很好的進展，獲得了專利，正在進入產(chǎn)業(yè)化階段。

團隊始終牢記國之大者，大力開展應用性研究及技術(shù)推廣，積極服務(wù)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、黃河重大國家戰(zhàn)略和綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略需求。近五年來，與中國建材集團、金隅集團、山東高速等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)圍繞低碳先進材料開展協(xié)同創(chuàng)新，承擔國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金重點項目等30余項，建立人才培養(yǎng)基地35個，形成新技術(shù)、產(chǎn)品60余項，相關(guān)技術(shù)成果在國內(nèi)外重大基礎(chǔ)建設(shè)工程推廣應用，創(chuàng)造經(jīng)濟效益數(shù)十億元，為服務(wù)國家高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展做出重大貢獻。與濟南市政府簽訂合同額2300萬元“一事一議”頂尖人才團隊項目，促進學科技術(shù)高質(zhì)量服務(wù)地方經(jīng)濟。圍繞“功能水泥基材料”持續(xù)專利導航，將13個專利打包作價2000萬元成立科技型公司，在京滬高鐵、濟南黃河隧道等重大基礎(chǔ)設(shè)施中成功應用。

圍繞行業(yè)發(fā)展重大難題，團隊承擔國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金重點項目等255項，總經(jīng)費超2億元，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎2項、中國建筑材料科學技術(shù)一等獎3項、省部級科技獎勵10項。

“長壽命、高性能、低碳，這是建筑材料的發(fā)展方向，我和我的團隊有責任、有使命繼續(xù)深耕這個方向的研究，為國家的建設(shè)作出重要貢獻。”程新說。

濟南大學程新教授團隊。學校供圖