| 学科专业评审组: | 工程建设组 | | 项目名称: | 微生物水泥制备与性能调控及工程应用关键技术 |
| 提名单位: | 陕西省教育厅 |
| 提名等级: | 二等奖 |
| 提名单位意见: | 本项目基于建筑业绿色可持续发展的重大需求,依托国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、陕西省住建厅等国家级/省部级项目,创新性利用微生物技术赋能绿色建材,将微生物矿化沉积碳酸钙(微生物水泥)用于材料性能提升,从而实现对固废基再生骨料的强化及混凝土微裂缝的修复,实现建筑垃圾资源化和高值化利用及混凝土结构长寿命维护的双重目标。主要创新点包括:(1)建立了微生物水泥高效制备与力学性能调控技术。构建了细菌矿化活性、沉积前驱物等关键参数与微生物水泥制备效率之间的关联,实现了微生物水泥的高效、可控制备。揭示了微生物水泥强度调控机制,创新性利用控释酶活的方法提高粘结强度,建立了多场景应用的微生物水泥强度的调控理论与方法;(2)提出了微生物水泥原位沉积修复再生骨料多尺度裂隙缺陷设计方法,发明了“由里及表,双重改性”强化技术,实现对再生骨料缺陷全尺度修复,形成了再生骨料微生物改性强化关键技术;(3)开发了混合型微生物水泥修复剂,解决了矿化沉积速率与强度成反比造成的修复周期长的瓶颈难题,形成混凝土裂缝快速修复关键技术。
本项目研究过程中,发表高水平学术论文90余篇,授权发明专利12项,出版学术专著1部,完成4项标准编制,培养硕博研究生8名。成果应用于陕西、甘肃、安徽等地的实际工程,取得了显著的经济、社会和环境效益。
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| 项目简介: | 

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| 客观评价: | 

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| 应用情况和效益: | 

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| 主要知识产权和标准规范等目录: | 

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| 主要完成人: | - 姓名:王剑云
排名:1 行政职务:无 技术职称:教授 工作单位:西安交通大学 对本项目技术创造性贡献:完成人全面负责项目科学研究与关键技术应用,创新了微生物水泥的高效制备方法,厘清了微生物水泥强度形成及控制核心影响因素,揭示了多场景应用时微生物水泥性能调控机制及方法,构建了基于微生物水泥的各类再生骨料改性强化以及混凝土微裂缝修复关键技术体系,并负责推进微生物水泥工程应用与推广。对创新点1,2,3有创造性贡献。佐证材料见(附件1-1、1-2、1-3、1-6、3-1、3-2、3-5、3-6、3-7、3-8、3-10、3-11、3-17、3-18、3-19、3-20、3-21)。 曾获国家科技奖励情况:微生物碳酸钙粘结机制及其应用关键技术,2025年陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖,一等奖,排名第1;
微生物矿化沉积碳酸钙技术改性固废基再生骨料,2021年度陕西省环境保护科学技术,二等奖,排名第1。 - 姓名:王振军
排名:2 行政职务:院党委书记 技术职称:教授 工作单位:长安大学 对本项目技术创造性贡献:完成人主要承担微生物水泥改性后的废弃混凝土再生骨料制备再生混凝土性能研究,针对其工作性能、力学性能等宏观性能与微观结构进行设计优化,并提出改性效果评价指标;同时参与了混凝土防裂材料的研究。对创新点2.2、3.2有重要贡献,佐证材料(附件1-6、3-6、3-7、3-12、3-18、3-22)。 曾获国家科技奖励情况:干旱地区低碳沥青路面建造技术及应用,2024年新疆生产建设兵团科技进步奖,二等奖,排名第1;
多源废胎胶粉复合改性沥青关键技术及应用,2023年河南省科学技术进步奖,二等奖,排名第2;
道路基础设施环境低影响开发理论方法与工程应用,2020年陕西省科技进步奖,一等奖,排名第7。 - 姓名:张凯峰
排名:3 行政职务:技术部副经理 技术职称:高级工程师 工作单位:中建西部建设第九有限公司 对本项目技术创造性贡献:完成人负责再生砖混骨料改性关键技术的应用研发,组织实施微生物水泥改性再生骨料在混凝土工程项目中的推广应用,提出了改性再生骨料混凝土制备技术、质量控制和评价方法,并将成果纳入相关技术规程,推动了微生物水泥改性再生骨料在建材行业的示范应用,对创新点2.2、2.3有重要贡献,见佐证材料(附件1-6、2-3、3-3、3-4、3-7、3-14、3-16、3-19、3-23、3-24)。 曾获国家科技奖励情况:混凝土矿物掺合料应用关键技术开发,2018年度陕西省科学技术奖,三等奖,排名第4;
建筑垃圾资源化处置与利用关键技术研究与应用,2024年度建华工程奖,三等奖,排名第5;
狭小空间下超高层建筑低碳快速建造关键技术研究,2024年工程建设科学技术进步奖,三等奖,排名第3;
建筑固废协同资源化共性关键技术与高值化产业应用,2024年度陕西省科学技术奖,二等奖,排名第4。 - 姓名:马泉
排名:4 行政职务:西北公司第三分公司总经理 技术职称:高级工程师 工作单位:中建三局集团有限公司 对本项目技术创造性贡献:完成人主要针对微生物水泥改性强化再生骨料用于普通混凝土配制后实际服役性能系统研究,研发了基于再生骨料混凝土的力学性能预测模型及设计方法,对不同类型和品质的再生骨料进行分级利用,负责在实际工程中的应用实施。对创新点2.2、2.3有重要贡献,见佐证材料(1-6、2-4、3-7、3-13、3-23)。 曾获国家科技奖励情况:海蚀环境下大型航空枢纽建设关键技术研究及应用, 2024年华夏科学技术奖,三等奖,排名第5;
新疆大剧院关键施工技术研究及应用,2017年度新疆自治区科学技术进步奖,一等奖,排名第1;
新疆国际会展中心大跨度空间结构施工技术研究,2015年度新疆自治区科学技术进步奖,三等奖,排名第6。 - 姓名:张芮
排名:5 行政职务:无 技术职称:讲师 工作单位:西安交通大学 对本项目技术创造性贡献:完成人重点聚焦废弃混凝土再生骨料、砖混骨料和煤矸石骨料的改性强化关键技术研究,研发了低成本矿化菌扩培技术,创新性利用控释酶活技术提高微生物水泥粘结性能,负责研发微生物水泥对煤矸石骨料进行改性及无害化处理关键技术。对创新点1.1 和创新点2有主要贡献,见佐证材料(附件1-1、1-2、1-6、3-6、3-7、3-10、3-17、3-18、3-20、3-21)。 曾获国家科技奖励情况:微生物碳酸钙粘结机制及其应用关键技术,2025年陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖,一等奖,排名第2;
微生物矿化沉积碳酸钙技术改性固废基再生骨料,2021年度陕西省环境保护科学技术,二等奖,排名第3。 - 姓名:杨利民
排名:6 行政职务:副所长 技术职称:正高级工程师 工作单位:陕西省建筑科学研究院有限公司 对本项目技术创造性贡献:完成人主要负责基于微生物水泥的混凝土微裂缝修复技术现场实施,发明了建筑工程主体材料裂缝检测系统,实现对微裂缝填充效果的快速检测,提出了预封缝和注浆点排布准则,构建了微裂缝修复效果评价体系,形成相关专著一部,为微生物修复技术现场应用提供了理论与技术指导。对创新点3.2和3.3有突出贡献,见佐证材料(附件1-6、3-6、3-7、3-15、3-23)。 曾获国家科技奖励情况:建筑垃圾资源化利用产业链集成技术研究,2021年度陕西省科学技术进步奖,二等奖,排名第5;
现代装饰混凝土生产与应用关键技术,2025年度陕西省土木建筑科技进步奖,二等奖,排名第1。 - 姓名:赵昕
排名:7 行政职务:工程技术研究院院长 技术职称:正高级工程师 工作单位:陕西省交通规划设计研究院有限公司 对本项目技术创造性贡献:完成人主要负责各类改性再生骨料用于普通混凝土后的微观性能测试表征,基于微生物水泥-骨料-基体双界面微观结构的研究,提出改性再生骨料混凝土性能提升机理,并推动改性再生骨料关键技术在实际工程混凝土材料中的应用,对创新点2.2和2.3有重要贡献。见佐证材料(附件1-5、3-6、3-7、3-12)。 曾获国家科技奖励情况:无 - 姓名:肖游和朔
排名:8 行政职务:分公司董事长 技术职称:高级工程师 工作单位:中建三局集团有限公司 对本项目技术创造性贡献:完成人主要参与了各类再生骨料改性强化后高效利用关键技术研究与工程实施,针对再生骨料颗粒级配优化、再生混凝土配合比优化设计、力学性能等进行试验及应用研究,并完成了多个工程项目建设的实施。对创新点2.2、2.3有主要贡献,见佐证材料(1-6、2-4、3-7、3-24)。 曾获国家科技奖励情况:2015年中国建筑青年创新创效大赛三等奖;
2016年中共北京市外施企业委员会优秀党员;
2022年北京市大兴区优秀青年人才。 - 姓名:刘刚
排名:9 行政职务:无 技术职称:副教授 工作单位:西安交通大学 对本项目技术创造性贡献:完成人参与微生物水泥性能调控机制研究,揭示了矿化沉积速率是调控微生物水泥胶结性能的核心影响因素之一,建立了微生物矿化活性与微生物水泥胶结强度定性定量关联,研发多场景应用的微生物水泥产量原位调控技术以及微生物水泥修复混凝土微裂缝工艺参数设计优化。对创新点1.2、3.2有重要贡献,见佐证材料(1-6、3-6、3-7、3-11、3-19、3-20)。 曾获国家科技奖励情况:微生物碳酸钙粘结机制及其应用关键技术,2025年陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖,一等奖,排名第3。 - 姓名:范冬冬
排名:10 行政职务:总经理 技术职称:高级工程师 工作单位:安徽中铁工程材料科技有限公司 对本项目技术创造性贡献:完成人参与了微生物修复混凝土微裂缝关键技术的研发,研究了修复工艺对裂缝修复效率的影响规律,负责微生物修复现场应用技术体系的构建,同时负责将该技术进行实际工程应用的推广。对创新点3.1、3.3有主要贡献,见佐证材料(1-3、1-6、3-5、3-8、3-9)。 曾获国家科技奖励情况:降粘型聚羧酸减水剂制备与应用技术,2022年国中铁股份公司科技进步一等奖,排名第1;
高固含量聚羧酸减水剂与制备技术,2021年中国施工企业协会工程建设科技进步二等奖,排名第1;
聚羧酸减水剂产业化关键技术应用研究,2019年中国铁道学会科技二等奖,排名第4;
CRTS Ⅱ型板式无砟轨道用水泥乳化沥青砂浆关键技术,2015年安徽省科技进步三等奖,排名第6。
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| 主要完成单位及创新推广贡献: | - 单位名称:西安交通大学
单位贡献:申报单位西安交通大学为项目牵头单位,提出了项目总体研究思路,主持项目的技术研发工作,对创新点1、2、3有突出贡献。结合国家自然科学基金、陕西省面上基金等科研项目,围绕“微生物水泥制备与性能调控及工程应用关键技术”,完成了本项目主要的研究工作,研发了微生物水泥高效制备工艺,揭示了微生物水泥的应用机理和性能调控机制,开发了微生物水泥强化再生骨料以及修复混凝土微裂缝关键核心技术,并为实际工程应用提供重要技术支撑,并取得了良好了的工程应用效果,产生了显著的社会经济和环境效益,推动了混凝土材料绿色低碳的可持续发展。
- 单位名称:长安大学
单位贡献:长安大学为本项目主要合作单位,对创新点2做出了重要贡献。完善了改性再生骨料关键技术在再生混凝土中的应用研究及性能验证,负责再生骨料以及再生骨料混凝土(改性强化前后)工作性能、力学性能和耐久性能全方位研究与测评,形成了改性再生骨料混凝土性能优化与保障技术体系,为再生骨料混凝土工程应用提供技术支持,大力推进了各类再生骨料品质提升后在房建、路桥等工程领域的应用,提高了再生骨料资源化利用率。
- 单位名称:陕西省建筑科学研究院有限公司
单位贡献:陕西建筑科学研究院有限公司是项目主要合作单位,是创新点三的重要完成单位之一,将本项目形成的微生物修复混凝土微裂缝关键技术用于实际工程现场应用,构建了适于微生物修复剂的混凝土微裂缝现场修复技术应用、检测与评价体系,并形成了专著、软著和技术规程,有效促进了微生物修复技术在实际工程项目中的应用与推广。
- 单位名称:陕西省交通规划设计研究院有限公司
单位贡献:申报单位陕西省交通规划设计研究院有限公司主要参与了改性再生骨料混凝土性能(工作性能、力学性能及耐久性能)的应用研究,尤其聚焦微观性能的研究,阐明了界面微观结构与宏观性能之间的关联,提出再生骨料改性工艺优化方法,有效提高了改性再生骨料的应用适配性,为改性再生骨料混凝土推广应用提供必要支撑。
- 单位名称:中建三局集团有限公司
单位贡献:申报单位中建三局有限公司为本项目形成的两项关键技术的应用和推广做出了突要贡献,对创新点2、3有重要贡献,开展了改性强化再生骨料混凝土在实际服役环境条件下的研究与性能预测,为再生骨料混凝土的应用和混凝土微裂缝修复技术提供了多种应用场景,验证了工程应用效果并大力推广,形成了一系列科技论文成果,为微生物水泥工程化应用推广做出了重要贡献。
- 单位名称:中建西部建设第九有限公司
单位贡献:中建西部建设第九有限公司是本项目主要合作单位,对创新点2有重要贡献,主持和参与了本项目相关的省部级科研课题,聚焦废弃混凝土再生骨料和废弃砖混骨料改性技术研究,负责改性再生骨料与改性砖混骨料在城市建设中的应用实施,并将相关技术成果纳入行业标准与地方标准,对改性再生骨料的推广应用做出了重要贡献。
- 单位名称:安徽中铁工程材料科技有限公司
单位贡献:安徽中铁工程材料科技有限公司是创新点3的重要完成单位之一,重点聚焦微生物水泥材料的合作研发及工程化应用,参与研究了微生物水泥复合修复剂,构建了适于微生物修复剂的混凝土微裂缝现场修复技术体系,包括注浆工艺的现场应用以及现场修复效果评价等,并提供了大量的工程应用场景,形成了授权发明专利。
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| 完成人合作关系说明: | 完成人合作关系说明:1
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