1、中國建材聯(lián)合會(huì)提名2018年國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)項(xiàng)目公示內(nèi)容項(xiàng)目名稱生態(tài)環(huán)保微生物礦化膠凝材料和功能性混凝土及其應(yīng)用推薦單位中國建筑材料聯(lián)合會(huì)通訊地址北京市海淀區(qū)三里河路11號(hào)(100831)郵政編碼100831聯(lián) 系 人羅 寧聯(lián)系電子郵箱jclhhkjb傳 名單位（專家）意見我單位與主要完成人及完成單位充分溝通，填寫項(xiàng)目提名書并認(rèn)真審閱了附件，確認(rèn)全部材料真實(shí)有效，填寫內(nèi)容符合國家獎(jiǎng)勵(lì)辦規(guī)定，并已按照要求進(jìn)行公示。微生物礦化存在于自然界巖石和貝殼形成過程，具備極大的潛力發(fā)展成建筑材料的綠色制備方法，為環(huán)境治理、綠色建筑、海綿城市等提供亟需的生

2、態(tài)性關(guān)鍵材料。項(xiàng)目在國家自然基金、省部和企業(yè)20余項(xiàng)課題資助下，揭示了砂土中微生物礦化和膠結(jié)機(jī)理，發(fā)明了適用于不同場合的四類微生物膠凝材料，提升了制備和服役過程中的生態(tài)性，并解決了國內(nèi)外同類技術(shù)中的氨氣釋放難題；發(fā)明了CO2驅(qū)動(dòng)型微生物礦化自修復(fù)水泥基材料，提高了修復(fù)速度和修復(fù)效率；發(fā)明了基于微生物礦化的結(jié)構(gòu)-裝飾功能一體化墻體材料及道路鋪裝材料，解決了水泥基材料的泛堿頑疾，提高了鋼渣的利用效率和制品的體積穩(wěn)定性。該項(xiàng)目已獲授權(quán)國家發(fā)明專利27件，出版專著1部，發(fā)表論文100篇，其中SCI收錄論文54篇；編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用指南8部。研究成果已成功應(yīng)用于江蘇、福建、安徽、江西、山東、貴州等省的建

3、筑、市政、水利、交通等工程建設(shè)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。成果獲建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。項(xiàng)目成果創(chuàng)新發(fā)展了一種建筑材料的綠色制備方法，豐富了源于自然并高于自然的材料制備理論體系，為生態(tài)環(huán)境治理提供了生態(tài)性新材料，推動(dòng)了混凝土材料向功能性、結(jié)構(gòu)-功能一體化發(fā)展。 提名該項(xiàng)目為國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。項(xiàng)目簡介環(huán)境治理、綠色建筑發(fā)展、海綿城市建設(shè)、新型城鎮(zhèn)化等國家重大戰(zhàn)略和需求，仍需要大量土木工程材料，而土木工程材料制備和使用的生態(tài)性已成為制約其可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。對于生態(tài)制備，自然界巖石和貝殼形成過程中的微生物礦化是一種綠色的過程，具備極大的潛力被借鑒并發(fā)展成土木工程材料的生態(tài)制備技術(shù)

4、，但需要解決礦化條件和礦化時(shí)間漫長的問題；對于生態(tài)使用，亟需研發(fā)具備環(huán)境保護(hù)、生態(tài)相容的新材料，并應(yīng)用新技術(shù)提升傳統(tǒng)土木工程材料的生態(tài)性。項(xiàng)目歷時(shí)十余年，在國家自然基金、省部和企業(yè)課題資助下，攻克了在沙土、水泥基材料、鋼渣膠凝材料中的微生物礦化調(diào)控理論和關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出生態(tài)性微生物膠凝材料、微生物礦化自修復(fù)水泥基材料和結(jié)構(gòu)-裝飾功能一體化墻體材料及道路鋪裝材料。1、揭示了砂土環(huán)境中微生物芽孢萌發(fā)、生長繁殖、酶促離子形成、原位成核加速結(jié)晶等礦化和氫鍵作用機(jī)理，發(fā)明了分別適用于地基生態(tài)加固、揚(yáng)塵和沙漠治理、重金屬鈍化的碳酸鹽、磷酸鹽及復(fù)合型生態(tài)相容性好的微生物膠凝材料，既攻克了國內(nèi)外其他制備方

5、法未能解決的氨氣釋放難題，又利用了大氣中的溫室氣體二氧化碳，降低了成本。2、提出了“開裂-O2/ CO2擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)-微生物萌發(fā)礦化-裂縫封閉”的裂縫自修復(fù)策略，發(fā)明了CO2驅(qū)動(dòng)型微生物自修復(fù)水泥基材料的設(shè)計(jì)和制備方法，通過馴化、孢子化和固載保護(hù)提高了微生物在高堿環(huán)境中的耐受能力，提高了對早期裂縫的修復(fù)速度和修復(fù)效率，對于小于0.5mm寬度的裂縫、修復(fù)7天時(shí)間，面積修復(fù)率高達(dá)90%以上，修復(fù)后水滲透系數(shù)降低95%以上，有效避免了水泥基材料早期開裂產(chǎn)生的危害。3、提出了水泥基材料和鋼渣膠凝材料體系微生物梯度礦化調(diào)控技術(shù)和灰度雙CT無損表征方法，發(fā)明了具有抗泛堿功能的結(jié)構(gòu)-裝飾一體化墻體材料及道路鋪裝

6、材料，解決了水泥基材料的泛堿頑疾，避免了附加裝飾層脫落的安全隱患，鋼渣的利用效率提高了26%，并解決了鋼渣制品的體積穩(wěn)定性問題。獲授權(quán)國家發(fā)明專利27件，出版專著1部，發(fā)表論文100篇，其中SCI收錄論文54篇、EI 收錄論文76篇；編制產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用指南8部，培養(yǎng)研究生和技術(shù)人員100 余人。研究成果已成功應(yīng)用于江蘇、福建、安徽、江西、山東、貴州等省的建筑、市政、水利、交通等工程建設(shè)，解決了生態(tài)治理、綠色建筑、海綿城市中亟需的生態(tài)材料制備等難題。項(xiàng)目累計(jì)新增銷售額5億余元、利潤4000多萬元，因工程耐久性提升、環(huán)境修復(fù)生態(tài)性好、二氧化碳被大量吸收、作物增產(chǎn)等帶來的間接經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益更為顯

7、著。項(xiàng)目成果經(jīng)專家鑒定總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平，獲2017年度“中國建筑材料聯(lián)合會(huì)中國硅酸鹽學(xué)會(huì)建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。項(xiàng)目的研究與應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展了源于自然并高于自然的材料制備理論體系，為生態(tài)環(huán)境治理提供了新的、具有廣闊應(yīng)用前景的生態(tài)性材料，推動(dòng)了混凝土材料向功能性、結(jié)構(gòu)-功能一體化發(fā)展?？陀^評(píng)價(jià)1. 教育部、中國建筑材料聯(lián)合會(huì)組織專家鑒定意見：唐明述院士等專家一致認(rèn)為該成果創(chuàng)新性突出、總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。2. 江蘇省交通運(yùn)輸廳組織專家組驗(yàn)收意見：該項(xiàng)目首次將微生物水泥應(yīng)用于建筑工地?fù)P塵治理，研究成果具有創(chuàng)新性；南京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)組織專家組驗(yàn)收具有抗泛堿功能的綠色外墻系統(tǒng)，應(yīng)用面積六

8、萬多平方米，抗污染性能大幅提升。3. 江蘇省科技查新咨詢中心查新結(jié)論：該項(xiàng)目研制的微生物膠凝材料、微生物礦化自修復(fù)混凝土及結(jié)構(gòu)-功能一體化墻體材料和道路鋪裝材料，在國內(nèi)外所檢文獻(xiàn)中未見報(bào)道。 4. 技術(shù)檢測報(bào)告：（1）微生物膠凝材料：復(fù)合微生物膠凝材料膠結(jié)砂柱（50100mm），氨氣排放量降低88.0%；微生物膠凝材料膠結(jié)沙塵，風(fēng)蝕量低于25.0g/m2（風(fēng)速12m/s、風(fēng)向0度）；（2）自修復(fù)水泥基材料：裂縫（裂縫寬度=0.5mm）自修復(fù)率高于90%，水滲透系數(shù)降低95%；（3）裝飾-結(jié)構(gòu)一體化墻體材料和道路鋪裝材料：泛堿面積降低95%以上；微生物礦化鋼渣制品，抗壓強(qiáng)度增長50%，達(dá)45MP

9、a，安定性符合要求。5. 教育部科技查新中心檢索證明：在國內(nèi)外核心期刊上發(fā)表論文100余篇，其中SCI收錄論文54篇、EI收錄論文76篇。6. 國內(nèi)外同行評(píng)價(jià)：（1）美國愛荷華州立大學(xué)Chu Jian教授認(rèn)為該研究的微生物膠凝材料是一種全新的建筑材料，可廣泛替代水泥和化學(xué)灌漿：“A new type of construction material, biocement is developing extensively as an alternative to cement and chemical grouts”；澳大利亞科廷大學(xué)教授、印度院士Mukherjee A評(píng)價(jià)該研究的微生物礦化技

10、術(shù)可高效的膠結(jié)砂粒，具備足夠的抗壓強(qiáng)度：“Biocementation was shown to be effective in binding sand grains to make bio-sandstones of adequate compressive strength”。（2）希臘國家科學(xué)院Amenta M教授認(rèn)為該研究提供了一種有價(jià)值的、自發(fā)有效的可實(shí)現(xiàn)水泥基材料自修復(fù)功能的材料：“a parametric study of the autogenous mechanism provides valuable insight on physicochemical processe

11、s that occur naturally during the life cycle of mortars and at the same time provides a useful substrate for the fabrication of enhanced autonomic self-healing materials”。（3）比利時(shí)根特大學(xué)著名教授Geert D評(píng)價(jià)該研究的X-CT技術(shù)可獲取水泥基材料三維微觀結(jié)構(gòu)信息，是一種優(yōu)越的、對試件無需特殊處理的無損檢測方法：“X-ray computed tomography (X-ray CT) and COMSOL Multip

12、hysics simulation are excellent methods because it can provide a noninvasive and nondestructive method to obtain 3D microstructure information of cement based materials without any prior specimen preparation”。7. 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)比較：國外研究的微生物膠凝材料為內(nèi)部碳源碳酸鹽類，均有氨氣釋放；該項(xiàng)目研制的磷酸鹽類微生物膠凝材料無有毒有害氣體、廢液排放，復(fù)合類微生物膠凝材料氨排放降低88.0

13、%，外部碳源碳酸鹽類微生物膠凝材料吸收二氧化碳、環(huán)保友好，均為國內(nèi)外首創(chuàng)。國外研究微生物自修復(fù)水泥基材料的單位主要有荷蘭代爾夫特理工大學(xué)、比利時(shí)根特大學(xué)等，產(chǎn)品類型均為內(nèi)添碳源自修復(fù)水泥基材料，而該項(xiàng)目研制的內(nèi)添碳源自修復(fù)水泥基材料成本更低、耐堿性更強(qiáng)；該項(xiàng)目研制的外部碳源自修復(fù)水泥基材料，成本進(jìn)一步降低，對早期裂縫修復(fù)速度更快、修復(fù)效率更高，屬國內(nèi)外首創(chuàng)。該項(xiàng)目研制的微生物抗泛堿水泥基材料成本較低，效果好，國內(nèi)外未見報(bào)道，解決了泛堿頑癥，適用于清水混凝土和抗泛堿透水鋪裝材料；該項(xiàng)目采用微生物礦化技術(shù)研制的鋼渣基鋪裝材料強(qiáng)度更高，解決了傳統(tǒng)鋼渣制品的安定性問題，并吸收二氧化碳，環(huán)境友好，國內(nèi)外

14、未見報(bào)道。推廣應(yīng)用情況與國內(nèi)多家知名企業(yè)合作，將研發(fā)的生態(tài)環(huán)保微生物礦化膠凝材料、裂縫自修復(fù)水泥基材料、結(jié)構(gòu)功能一體化墻體材料和道路鋪裝材料投入生產(chǎn)，應(yīng)用于建筑工地?fù)P塵治理、污染土壤重金屬修復(fù)、防水耐久混凝土結(jié)構(gòu)、抗泛堿自裝飾清水混凝土墻體和透水鋪裝工程，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。部分應(yīng)用情況表應(yīng)用單位名稱應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用起止時(shí)間應(yīng)用單位聯(lián)系人/電話科之杰新材料集團(tuán)有限公司自修復(fù)混凝土、清水混凝土墻體材料、道路鋪裝材料微生物膠凝材料2011-2017林添蘇省交通工程集團(tuán)有限公司自修復(fù)混凝土、清水混凝土道路鋪裝材料微生物膠凝材料2012-2017周漢林13775550

15、153南京瑪莎新型建材有限公司道路鋪裝材料2014-2017張門天潤錦龍建材有限公司自修復(fù)混凝土清水混凝土2014-2017劉君青樹建材（福建）開發(fā)有限公司墻體材料道路鋪裝材料2014-2017蔡振州科之杰新材料有限公司自修復(fù)混凝土、清水混凝土墻體材料道路鋪裝材料2014-2017沈建要知識(shí)產(chǎn)權(quán)證明目錄知識(shí)產(chǎn)權(quán)類別知識(shí)產(chǎn)權(quán)具體名稱國家（地區(qū)）授權(quán)號(hào)授權(quán)日期證書編號(hào)權(quán)利人發(fā)明人發(fā)明專利有效狀態(tài)授權(quán)發(fā)明專利生物磷酸鹽和碳酸鹽復(fù)合膠凝材料固結(jié)松散砂顆粒的方法中國ZL201410612163.520

16、16.06.082099990東南大學(xué)錢春香,於孝牛,薛彬,王欣有效授權(quán)發(fā)明專利一種用于修復(fù)水泥基材料裂縫的方法中國ZL201310301782.82014.09.031474864東南大學(xué)錢春香,任立夫,榮輝,李瑞陽有效授權(quán)發(fā)明專利一種用于增強(qiáng)水泥基材料抗泛堿性能的方法中國ZL201410610689.X2016.04.062019018東南大學(xué)錢春香,曹天驥有效授權(quán)發(fā)明專利一種利用碳酸鹽礦化菌固化土壤的方法中國ZL200810156941.92010.03.31605744東南大學(xué)錢春香,陸旺杰,王瑞興,王劍云有效授權(quán)發(fā)明專利一種利用碳酸酶酐微生物固結(jié)土壤的試劑及其使用方法中國ZL2013

17、10690751.62016.08.172181331東南大學(xué)王瑞興,錢春香有效授權(quán)發(fā)明專利一種用于修復(fù)芳烴-重金屬離子復(fù)合污染的微生物方法中國ZL201510394676.82017.03.152419404東南大學(xué)錢春香,詹其偉有效授權(quán)發(fā)明專利一種固相負(fù)載捕碳微生物膠凝材料的施用裝置及方法中國ZL201510549898.22017.03.152413743東南大學(xué)錢春香,詹其偉,伊海赫有效授權(quán)發(fā)明專利一種具有深層自修復(fù)功能的水泥基材料的制備方法中國ZL20141047038.72016.03.161989429東南大學(xué)錢春香,陳懷成,任立夫,羅勉有效授權(quán)發(fā)明專利利用微生物礦化捕獲CO2的

18、水泥基材料表面覆膜防護(hù)劑及其使用方法中國ZL201310693524.92015.12.091873742東南大學(xué)王瑞興,錢春香有效授權(quán)發(fā)明專利一種基于數(shù)字體積相關(guān)法的三維圖像配準(zhǔn)方法中國ZL201410005842.62016.08.172183898東南大學(xué)萬克樹,楊鵬有效主要完成人情況“主要完成人情況”摘自“主要完成人情況表”中的部分內(nèi)容，公示姓名、排名、行政職務(wù)、技術(shù)職稱、工作單位、完成單位、對該項(xiàng)目貢獻(xiàn)。完成人1： 錢春香、排名1、所長、正高級(jí)、東南大學(xué)、東南大學(xué)對該項(xiàng)目貢獻(xiàn)：主持項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新的總體規(guī)劃和研究策略，發(fā)明了新型微生物膠凝材料、基于微生物礦化的自修復(fù)硅酸鹽水泥混凝土及結(jié)構(gòu)

19、-裝飾性能一體化墻體材料及道路鋪裝材料制備方法，獲得授權(quán)發(fā)明專利19件、出版專著1部、發(fā)表論文85篇，對發(fā)明點(diǎn)1、2、3均有重要貢獻(xiàn)。完成人2：王瑞興、排名2、無、副高級(jí)、東南大學(xué)、東南大學(xué)對該項(xiàng)目貢獻(xiàn)：參與該項(xiàng)目的技術(shù)研發(fā)，揭示了碳酸鹽礦化菌的礦化機(jī)理，探明了其礦化調(diào)控機(jī)制，在此基礎(chǔ)上發(fā)明了利用碳酸鹽固化菌固化土壤的方法，協(xié)助研究了結(jié)構(gòu)-裝飾性能一體化道路鋪裝材料，獲得授權(quán)發(fā)明專利3件，參與出版專著1部、發(fā)表論文4篇，對發(fā)明點(diǎn)1、3有貢獻(xiàn)。完成人3：詹其偉、排名3、無、中級(jí)、東南大學(xué)、東南大學(xué)對該項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：參與該項(xiàng)目技術(shù)研發(fā)與成果推廣應(yīng)用，研制了微生物膠凝材料，優(yōu)化了微生物膠凝材料

20、配方，確定了微生物分泌有機(jī)基質(zhì)對礦化產(chǎn)物晶體成核和生長的調(diào)控方法，揭示了微生物礦化的生物、物理、化學(xué)作用機(jī)理，協(xié)助該項(xiàng)目研究成果在實(shí)際工程中進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，獲得授權(quán)發(fā)明專利4件、參與出版專著1部、發(fā)表論文9篇、主持編制產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)用指南4部，對發(fā)明點(diǎn)1有重要貢獻(xiàn)。完成人4：萬克樹、排名4、無、正高級(jí)、東南大學(xué)、東南大學(xué)對該項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：參與該項(xiàng)目技術(shù)研發(fā)與成果推廣應(yīng)用，發(fā)明了表征微生物礦化水泥基材料微觀結(jié)構(gòu)的灰度雙CT方法，獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、發(fā)表論文10篇，對發(fā)明點(diǎn)3有貢獻(xiàn)。完成人5：孫偉、排名5、無、正高級(jí)、東南大學(xué)、東南大學(xué)對該項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：結(jié)合973項(xiàng)目課題，組織該項(xiàng)

21、目組成員開展裂縫自修復(fù)基礎(chǔ)理論研究，指導(dǎo)全面完成該項(xiàng)目，指導(dǎo)編制產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)用指南8部、發(fā)表論文10篇，對發(fā)明點(diǎn)2、3有直接貢獻(xiàn)。完成人6：麻秀星、排名6、總裁、正高級(jí)、科之杰新材料集團(tuán)有限公司、科之杰新材料集團(tuán)有限公司對該項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：與東南大學(xué)共同立項(xiàng)開展清水混凝土、結(jié)構(gòu)-功能一體化墻體材料及道路鋪裝材料的研發(fā)，將該項(xiàng)目多個(gè)產(chǎn)品推向工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，主持和參編產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)應(yīng)用指南6部，對創(chuàng)新點(diǎn)2、3有貢獻(xiàn)。完成人合作關(guān)系本成果涉及東南大學(xué)和科之杰新材料集團(tuán)有限公司2個(gè)完成單位的6位完成人。一、第2完成人王瑞興在第1完成人錢春香指導(dǎo)下在東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院攻讀碩士、博士學(xué)位（2002-2009年），從2005年開始陸續(xù)參與完成了第一完成人負(fù)責(zé)的4項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、1項(xiàng)江蘇省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和1項(xiàng)教育部博士點(diǎn)基金。2010年留校工作，與第1完成人錢春香合作完成了國家自然科