绿色建材碳中和技术联合研究中心
Shaoxing University–The Hong Kong Polytechnic University Research Centre for Sustainable Construction Materials towards Carbon Neutrality
团队介绍：
“浙江-香港绿色建造碳中和实验室”由绍兴大学赵阳教授和香港理工大学潘智生教授共同牵头组建，现有核心成员31人，包括教授/研究员13人，副高级职称7人，中级职称11人，形成了一支梯队合理、学科交叉的创新团队。实验室紧扣国家“双碳”战略，聚焦绿色建材碳中和技术和工程结构智能建造与智慧运维，旨在推动绿色建造碳中和技术的创新与产业化。实验室主要研究领域包括:绿色建材碳中和关键技术、增材制造材料与结构研发及应用，以及数字孪生一体化智慧运维关键技术。实验室拥有材料制备、性能表征与结构分析等一系列完备的实验设备，为开展高水平基础研究。依托单位绍兴大学已划拨1300平方米专业实验场地，提供了2122万元配套经费，已购置多台高端仪器设备，能够满足材料制备、力学性能与微观结构分析的需求。合作单位港理大（绍兴）技术创新研究院拥有逾745平方米的实验空间，并为促进成果转化提供技术支持和物理条件。实验室由国际知名建材专家潘智生教授和绿色建造领域专家赵阳教授共同领衔，团队成员具有深度合作基础，已联合发表多篇高水平论文、承担多项科研项目，建立了常态化学术交流机制，共建了“绿色建材碳中和技术联合研究中心”。初步制定了《联合实验室章程》，依托单位给予实验室在人才引进、资源分配等方面的优先权和政策倾斜，为实验室启动和运行提供了坚实保障。
目前主要研究方向如下：
1. 高性能轻质混凝土多尺度碳减排技术研究：从混凝土内部组成及其作为承重与非承重构件应用出发，系统探究不同尺度下的混凝土碳减排路径；研究混凝土内部颗粒间的最优级配条件，开发轻质高强型胶凝材料固碳体系；借鉴仿生学理念，模拟竹材内部结构，研制具有核-壳结构的固废基碳矿化人造骨料，降低骨料碳排放；揭示碳矿化对轻质泡沫混凝土孔结构与基体性能的增强机制，制备碳矿化增强型多功能泡沫混凝土，实现非承重混凝土构件的有效碳减排。
2. 固废基固碳材料的碳矿化重构与胶凝材料体系研究：系统探究多源固废的碳矿化活性、反应特性与机理，开发适配材料特性的定向碳矿化方法；阐明不同碳矿化技术对碳酸钙结晶行为的影响，实现碳酸钙晶型的可控调控，并重点研制富含方解石、文石晶须以及无定形碳酸钙等多晶型碳酸钙的水泥矿物掺合料。
3. 生活垃圾焚烧底灰（IBA）低碳资源化创新路径：基于IBA富含钙、硅、铝的矿物组成特性，开发具备高效碳矿化活性的固废基胶凝材料体系；通过多尺度颗粒级配优化，攻克全粒径范围IBA人造骨料成型关键技术，形成覆盖粗/细骨料制备的低碳/负碳工艺方案；结合功能型化学助剂定向调控，开发系列高附加值IBA基复合功能材料，重点突破其在轻质高强装配式建筑构件、3D打印建材等新兴领域的工程化应用，构建"成分解析-工艺重构-功能拓展"的全链条资源化利用技术框架。
学术成就与研究进展：
一、 高性能轻质混凝土碳减排技术
减轻建筑结构自重是实现建筑行业节能减排、降低碳排放的关键技术指标，其轻量化设计更有助于提高建筑抗震性能与施工效率。多年来，本团队始终致力于通过研发轻质高强建筑产品推动建筑行业的碳减排，围绕轻质骨料的研发、低碳胶凝材料及其配合比设计、以及泡沫混凝土碳矿化性能增强等关键方向，开展了一系列深入研究，取得以下原创性成果：
① 跨尺度协同优化：基于颗粒堆积理论与水泥水化反应机制，构建多尺度颗粒最佳级配，研发并完善低碳、轻质、超高性能（UHPC）胶凝材料体系。
② 仿生复合骨料：借鉴竹材纤维束仿生梯度结构，设计核-壳效应（轻质-高强）复合骨料，突破性开发固废基超高性能轻质人造骨料。
③ CO₂功能化调控：依托CO₂碳矿化反应的泡沫混凝土孔隙调控技术，通过CO₂调节气泡表面张力与碳矿化反应，实现孔结构优化与基体致密化，制备兼具节能减排与性能增强的多功能泡沫混凝土。
CO₂增强多功能泡沫混凝土（ACS Sustainable Chem. Eng, 2024, 12(45):16622-16637）
核壳结构人造骨料仿生设计理念
二、基于碳化重构的固碳胶凝材料
固体废弃物中常富含钙、硅、铝等元素，其组成与水泥基材料高度相似，这一特性为固废的碳矿化处理与资源化利用提供了独特优势。多年来，本团队持续致力于固体废弃物碳矿化领域的研究，系统揭示了碳矿化对多源固废的作用机制，并针对不同工业固废的矿物相特性，开发了多路径、高效率的固废资源化利用技术，取得以下原创性成果：
① 低钙固碳胶凝材料：基于富钙、硅固体废弃物制备高活性低钙（C₂S、CS）固碳胶凝材料，研发出目前碳化活性最高的硅酸钙矿物相。
② 骨料高效碳化体系：构建并完善混凝土骨料高效碳化技术，揭示不同碳化方式下骨料性能的提升机理，实现碳化产物的定向调控。
③ 固废高活性掺合料：系统研发固废基高活性固碳矿物掺合料，成功制备富含方解石、文石及无定型碳酸钙等多晶型结构的高性能水泥矿物掺合料。
混凝土骨料碳矿化产物定向调控（CCC, 2022, 133:104655）
多晶型碳酸钙高活性矿物掺合料（CCC, 2024, 152:105618）
三、生活垃圾焚烧底灰低碳资源化利用
生活垃圾焚烧底灰（IBA）作为一种大宗固体废弃物，含有大量有害物质及复杂的成分，处理难度较大，长期堆存会对环境造成潜在威胁。然而，IBA富含钙、铝、硅元素，使其具备了较高的资源化潜力。基于此，本团队致力于探索IBA的低碳资源化利用路径，结合碳矿化等创新技术，系统性地开发了IBA的多元化应用，取得了以下原创性成果：
① IBA碳矿化水泥熟料：充分利用IBA固有的成分特性，协同多元固废成功实现碳矿化水泥熟料的制备，实现固废综合利用率达85%以上。
② 低碳/负碳IBA人造骨料：系统探究多粒径IBA人造骨料制备技术，结合碳矿化技术手段，成功研发适用于不同粒径IBA的低碳/负碳人造骨料制备方法。
③ IBA多功能复合材料：基于IBA富含铝锌合金的化学特性，开发了多种高附加值IBA功能性复合材料，成功拓宽IBA的应用领域，显著提升该固废的资源化价值与经济效益。
IBA基低碳水泥熟料（JCLP, 2023, 418:138237）
IBA免烧多孔人造骨料（JCLP, 2024, 477:143840）
四、中试与应用
基于本团队多年来深耕大宗固体废弃物资源化利用与碳矿化研究，部分成果已开展中试与应用:
1. 利用废弃混凝土粉碳化制备高纯度CaCO3和纳米SiO₂（年处理5000吨）
2. 超高性能玻璃混凝土在重载模块化路面中的应用
3. 结构轻骨料混凝土在模块化集成施工中的首次应用
科技成果奖励：
