主要完成單位：清華大學(xué)

實現(xiàn)碳達峰、碳中和是我國發(fā)展的重大戰(zhàn)略決策。水泥是應(yīng)用最廣泛的建筑材料之一，但其生產(chǎn)是一個高排放、高污染的過程。大力發(fā)展低碳水泥是實現(xiàn)建材行業(yè)碳達峰、碳中和的重要手段。鋼渣是煉鋼過程的副產(chǎn)品，是一種大宗工業(yè)廢渣。目前鋼渣利用率較低，大量鋼渣露天堆存，侵占土地且污染環(huán)境。2020年十部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見》中明確要求“擴大鋼渣微粉作混凝土摻合料在建設(shè)工程等領(lǐng)域的利用”。將鋼渣作為礦物摻合料用于混凝土中是資源化利用鋼渣的重要途徑，也是發(fā)展低碳水泥的有效手段。

然而，鋼渣在混凝土中的應(yīng)用存在一些關(guān)鍵的科學(xué)和技術(shù)問題。第一，活性低：鋼渣的水化活性較低，摻入鋼渣后膠凝材料的早期抗壓強顯著降低。第二，異常凝結(jié)：摻入鋼渣后膠凝材料通常會出現(xiàn)緩凝或促凝等異常凝結(jié)問題。第三，安定性不良：鋼渣中存在游離氧化鈣和氧化鎂，摻入鋼渣后膠凝材料存在體積穩(wěn)定性不良的隱患。此外，如何制備性能優(yōu)良的大摻量鋼渣混凝土、如何發(fā)展鋼渣與其他固廢的協(xié)同利用技術(shù)，也是鋼渣在混凝土中應(yīng)用的難點。盡管鋼渣在混凝土中已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用，但由于缺乏對上述關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題的深入研究，嚴重限制了鋼渣在混凝土中應(yīng)用的安全性、科學(xué)性和高效性。

本項目聚焦制約鋼渣在混凝土中應(yīng)用的五個關(guān)鍵問題：1.鋼渣的水化機理及鋼渣活性的評估方法。2.水泥-鋼渣復(fù)合膠凝材料的反應(yīng)機理，鋼渣對水泥水化和凝結(jié)的影響規(guī)律和作用機制。3.鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂在不同條件下的反應(yīng)機理，及其對鋼渣安定性的影響。4.等水膠比和等28天抗壓強度條件下鋼渣對混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。5.水泥-礦渣-鋼渣多元復(fù)合膠凝體系中各組分的作用和貢獻。

本項目為鋼渣在混凝土中的安全、科學(xué)和高效利用提供了重要的理論和技術(shù)指導(dǎo)。

研究成果發(fā)表在 Cement and Concrete Research（以下簡稱：CCR）、硅酸鹽學(xué)報等國內(nèi)外知名期刊上，得到了國內(nèi)外同行的公認，具有廣泛的影響力。本項目相關(guān)的21篇代表性論文他引總數(shù)1866次，其中10篇論文單篇他引超100次，5篇代表性論文進入InCites學(xué)科領(lǐng)域百分位前3%。代表性論文《Inhibition mechanisms of steel slag on the early-age hydration of cement》為ESI高被引論文，InCites學(xué)科百分位前0.03%，在CCR Top cited榜單排名第二。代表性論文《水泥-鋼渣-礦渣復(fù)合膠凝材料的水化特性》獲評2018年度中國百篇最具影響國內(nèi)學(xué)術(shù)論文、第十二屆《硅酸鹽學(xué)報》優(yōu)秀論文一等獎、中國精品科技期刊頂尖學(xué)術(shù)論文（2015年度F5000論文）。代表性論文《大摻量鋼渣復(fù)合膠凝材料早期水化性能和漿體結(jié)構(gòu)》榮獲第八屆《硅酸鹽學(xué)報》優(yōu)秀論文三等獎。

基于本項目的研究成果，完成人主編了中國建筑材料協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《鋼渣粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（T/CBMF 147-2021 /T/CCPA 24-2021）和《混凝土和砂漿用超細鋼渣粉》（T/CBMF-234-2023）。

清華大學(xué)，系教育部直屬的全國重點大學(xué)、中央直管高校、由教育部與北京市重點共建。學(xué)校是國家雙一流A類、985工程、211工程建設(shè)高校。

經(jīng)過90余年的發(fā)展，土木工程系積淀了深厚的文化底蘊。科學(xué)研究和人才培養(yǎng)緊密圍繞國家重大戰(zhàn)略需求，著眼國際學(xué)科發(fā)展前沿。在土木工程安全與耐久、土木工程防災(zāi)減災(zāi)、城鎮(zhèn)化與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通工程理論與實踐、工程建設(shè)信息化等領(lǐng)域形成了特色和優(yōu)勢學(xué)科方向。畢業(yè)生為國家建設(shè)和經(jīng)濟社會發(fā)展做出了重要的貢獻，為土木工程系贏得了廣泛的贊譽。近年獲國家自然科學(xué)獎、國家技術(shù)發(fā)明獎、國家科技進步獎10余項，組織和參加編寫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范40多部，研究成果解決了國家重大工程建設(shè)和城鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)的大量關(guān)鍵技術(shù)問題。土木工程系與國際著名大學(xué)和學(xué)術(shù)機構(gòu)建立了廣泛的合作關(guān)系，國際影響力不斷提升。

關(guān)于申報和推薦2024年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎的通知