近日，广州地铁芳白城际线彩虹桥站施工现场，一车车混凝土缓缓浇筑进围护结构支撑梁。

这些混凝土外表看起来并无特殊之处，然而里面却大有玄机。因为，它们是利用往常被废弃的盾构渣土尾泥制备而来。

这些混凝土由一种名为LC³的绿色低碳水泥配制而成，其核心原料，正是让无数地铁建设者头疼的“盾构渣土尾泥”。

该技术由华南理工大学材料科学与工程学院殷素红教授团队联合广州地铁及广东华隧建设集团有限公司共同研发，是全国首例盾构渣土尾泥制备绿色低碳胶凝材料的工程应用，也是将工程产生的建筑废弃物在同一个工程中回用的典型案例，为地铁建设绿色低碳高质量发展提供了示范。

01

化废为材，让盾构尾泥变身水泥

中国每年产生盾构渣土超过3000万立方米。水洗筛分出砂石后，剩下的尾泥难以利用，成为地铁建设的难题之一。

现有尾泥利用方式消纳量小，且难以妥善解决盾构及水洗过程中掺入的有机聚合物带来的环境影响。

如何实现盾构尾泥大规模、无害化、资源化利用，是行业亟需突破的瓶颈。

华南理工大学殷素红教授团队给出了解决方法——把尾泥变成水泥。他们提出以盾构尾泥生产LC³水泥，这样不仅消纳量大，而且通过800℃煅烧可使有机聚合物分解，彻底消除其对环境的影响。

LC³水泥

LC³全称“石灰石煅烧黏土水泥”。简单说，它是用“煅烧黏土＋石灰石”的组合，替代传统硅酸盐水泥中最高50%的高碳排放熟料。

LC³ 优势明显：成本更低、显著减碳、性能更好。它可直接利用现有水泥生产线生产，无需大规模技改，生产成本最高可降低 25%，碳排放最高削减约 40%，力学性能不亚于普通水泥，抗渗性、抗氯离子侵蚀等优于普通水泥。

但一个前提是，LC³ 通常要用优质高岭石质黏土来制备。能否用盾构尾泥这种 "低品位废渣" 顶上去？

殷素红教授团队迎难而上。

02

从实验室到工程：三大难点，逐一击破

从0到1的科学发现，再到10的技术突破，是一段漫长的爬坡。

查看储备尾泥

项目历经两年的持续攻关。从确定盾构泥应用于LC³的技术要求，到调研煅烧方法、确定煅烧试生产厂家、实验室模拟造粒及煅烧、储备盾构泥、工业化煅烧、粉磨、混料、混凝土试配及性能检测，最终实现工程应用，团队攻克了三大难题，完成了一条完整的跨尺度技术链条。

粉磨厂家调研

项目的首要难点，就是盾构尾泥成分波动大。

不同地层、不同区段挖出的尾泥，矿物组成千差万别。要大规模利用，必须先摸清“什么样的尾泥能用、怎么用”。团队调研广州地铁在建线路地层情况，分析了几十个岩芯样品和盾构尾泥样品，最终确定：50%以上的硅铝质尾泥可用于生产LC³，并明确了地层识别、化学成分和矿物组成的技术要求与分类标准。

煅烧

第二个难点是湿基尾泥“又湿又黏”。

尾泥含水率高、黏性强、成团状，预烘干和打散粉碎都要增加设备和工序，会显著增加成本。团队巧妙利用尾泥自身含水特性直接造粒，基于矿物组成设计差异化热活化制度，依托陶粒生产线完成“造粒—煅烧—水淬急冷”连续生产，以800℃低温热活化（相较硅酸盐水泥煅烧的1450℃）将尾泥变为高性能胶凝材料。此外，在这一过程中，团队还攻克了从实验室小试向工业连续生产及实体工程应用的跨尺度转化难题。

中试生产粉磨试验

第三个难点是热活化尾泥性能有差异。

尾泥来源不同、热活化工艺控制不同，都会导致尾泥性能出现差异，直接影响LC³的配合比设计与性能稳定性。因此，配制出各项性能满足42.5等级水泥要求和实际工程应用要求的LC³是本项目的终级目标。针对这一难点，团队以热活化尾泥的性能为基础，系统设计LC³配合比，并通过粉磨调控各组分的颗粒粒径，最终成功制备出工作性能、力学性能均满足要求的LC³，并实现工程应用。

由此，项目也确定了三大创新点：

·首次明确了盾构尾泥用于制备LC³的技术要求和分类标准；

·基于盾构尾泥的物理特性，提出了“造粒—煅烧—水淬急冷”的低温热活化工艺技术；

·基于热活化尾泥的性能，提出了通过改变配合比和各组分颗粒粒径调控LC3性能的方法。

工程试应用前汇报

03

从地铁到“无废城市”：形成可复制推广路径

这项成果的更大价值，并不局限于一块尾泥、一个车站，而在于沉淀出一套可复制的硅铝质固废资源化利用技术路径——"尾泥理化性质识别 — 差异化热活化 — 粉磨复配 — 工程回用"。

依据这套路径，可根据不同施工区段的地层条件和尾泥性质，针对性确定原料分类、煅烧制度及LC³配合比，为广州乃至全国地铁、公路铁路隧道、城市综合管廊、水利隧洞等盾构工程产生的高含水硅铝质尾泥的综合利用提供技术借鉴。

该技术可充分利用现有陶粒生产厂和水泥粉磨站的生产设备，就近处理和工程回用，减少渣土堆存及天然硅铝质原料消耗。未来，相关产品还可在充分验证的基础上，进一步拓展至与普通水泥相同的应用场景。

随着施工区域地层性质数据库和工程应用规范逐步完善，该成果有望推动工程渣土尾泥从“产生后再寻找处置途径”转向“施工前预判、开挖中分类、产生后定向利用”，为工程渣土尾泥的规模化和无害化消纳、低碳建材发展及“无废城市”建设提供可推广的样本。

团队简介

殷素红，华南理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。其团队长期面向建材行业高性能及绿色低碳转型需求，开展高性能无机胶凝材料、绿色低碳建筑材料、固体废弃物资源化利用等方面的基础研究、技术攻关和产业化。

团队主持了国家自然科学基金国际合作与交流项目、面上项目、广东省重大科技专项及重点工程和企业研发项目等70余项，获中国建材科技进步二等奖、广东省建材科技进步特等奖、广东省土木建筑学会科学技术一等奖等14项科技奖励；获授权中国发明专利30余项，发表学术论文100余篇，形成了从理论支撑、材料设计到技术放大和工程应用相贯通的研究特色。

党委宣传部（融媒体中心）

信息来源：材料科学与工程学院

微信编辑：鲍恩

初审：冀早早

复审：卢庆雷

终审：夏正林

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原标题：《全国首例！华南理工这项技术，让废弃尾泥变身绿色水泥》