清华大学恒隆房地产研究中心资助研究成果入选ESI热点论文（TOP 0.1%）

在建筑行业蓬勃发展的当下，传统水泥及混凝土生产所引发的资源与环境问题日益严峻。同时，废旧建筑的拆除，每年大量建筑垃圾的堆积，不仅占用大量土地资源，还对生态环境造成破坏。在此背景下，探寻再生水泥、再生混凝土等可持续的建筑材料解决方案迫在眉睫。

清华大学土木水利学院王俊杰老师及其研究生在清华大学恒隆房地产研究中心资助下开展了全再生混凝土的研究，致力于为建筑行业的绿色转型开辟新路径。如图1，课题组将废弃水泥石及废弃混凝土制备出再生水泥及高品质再生砂石，用以全部取代普通水泥及天然砂石，并成功配制出全再生混凝土（再生水泥全部取代普通水泥+再生砂石全部取代天然砂石），全面评估了全再生混凝土的物理和力学性能、耐久性以及碳排放特性，并与普通混凝土、再生水泥混凝土（再生水泥全部取代普通水泥）、再生骨料混凝土（再生砂石全部取代天然砂石）相关指标进行了对比，研究成果入选ESI热点论文（TOP 0.1%）。

图1 全再生混凝土的全周期流程图

在其物理力学性能方面，虽然抗压强度结果显示普通混凝土＞再生骨料混凝土＞再生水泥混凝土＞全再生混凝土，但是混凝土密度结果显示全再生混凝土<再生水泥混凝土<再生骨料混凝土<普通混凝土，即全再生混凝土明显轻质。在吸水性能方面，再生骨料和再生水泥的使用会显著影响了混凝土的吸水过程和速率，全再生混凝土的吸水过程则大致分为三个阶段，即因再生水泥使用的较快的初始毛细吸水阶段、因再生骨料吸水/返水导致吸水速率减慢的中间阶段以及最终水分扩散阶段。在吸碳性能方面，课题组对四种混凝土进行吸碳测试后发现，由于再生水泥及再生骨料的吸碳固碳优势，全再生混凝土的吸碳能力在四者中表现最强，存在成为负碳建筑材料的潜力。计算得出普通混凝土、再生骨料混凝土、再生水泥混凝土以及全再生混凝土的总碳排放分别为 405、399、59 及 53 kgCO₂/m³。其中，全再生混凝土的二氧化碳排放量相较于普通混凝土减少超过 85%。这一研究结果充分彰显了全再生混凝土在减少建筑行业碳排放方面的巨大潜力，为建筑行业实现碳中和目标提供了可能的技术路径和有力的数据支持。

在微观结构方面，课题组借助 SEM-EDS 面扫及元素分布技术，分析了四组混凝土骨料和浆体的界面过渡区微观结构。研究发现，全再生混凝土中再生骨料与再生水泥浆体之间过渡区不明显，整体匀质性更好，但是孔隙也更多，而在普通混凝土及再生骨料混凝土中界面过渡区非常明显，形成了薄弱区域，影响混凝土的整体性能。微观层面的研究成果为理解全再生混凝土性能劣化机制提供了理论依据，有助于在材料优化和混凝土制备工艺改进方面开展针对性研究，提升全再生混凝土的综合性能。

图2 全再生混凝土的微观结构

课题组研究成果以“Physical performance, durability, and carbon emissions of recycled cement concrete and fully recycled concrete”发表在TOP期刊CBM上，并入选为ESI热点论文（TOP 0.1%）。项目负责人王俊杰老师为国家重点研发首席青年科学家，2023-2024连续两年入选爱思唯尔全球前2%顶尖科学家榜单，清华大学优秀硕士学位论文指导教师(2024年)。王俊杰老师一直专注于低碳再生水泥和再生混凝土及其耐久性的研究，在国际高水平期刊CCR、CCC等以第一/通讯作者发表SCI论文60篇（其中IF>10文章10篇，一篇ESI热点论文，一篇ESI高被引论文）。H-index为33，i10-index为50，Scopus总引用>3400次，单篇最高引用>420次，相关成果受到Nature正刊正面评价。

图3 ESI热点论文检索证明

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