保持基础设施建设的可持续性-英国谢菲尔德哈勒姆大学

Pal Mangat教授

高级学者，基础设施管理中心主任

通过开发新材料和新的检测软件，我们正在提高英国和其他国家桥梁的安全性和可持续性。

桥梁是世界上最宏大也是最昂贵的基础设施项目之一，而它也留下了非常多的碳足迹。

在过去的十年里，我带领团队开发了一种新的修补和建筑材料，使桥梁变得更安全、更持久、更可持续。

我们还对政府的桥梁工程师和检查员进行了标准化培训，并开发了功能独特的软件来协助他们开展重要工作。

有关混凝土的问题

混凝土是除了水以外世界上消耗最多的资源。

普通硅酸盐水泥(OPC)是混凝土的主要成分，它的生产所造成的碳排放占全球碳排放量的10%。如果把水泥行业比作一个国家，那么它将是世界上第三大碳排放国。

以混凝土为原料的建筑会收缩和开裂，因此需要定期维修。并且，由于混凝土还具有多孔结构，所以像除冰盐等含氯的物质会穿过混凝土，腐蚀钢筋。

维护桥梁等含混凝土结构的建筑往往需要使用更多的混凝土，为了阻止这种恶性循环，我们寻找了一种更可持续的替代方案。

在欧盟委员会和工业界的资助下，我们在现有研究的基础上开发了一种全新的材料。它可以脱离实验室，应用于工业界具有广阔的商业用途。

我们研发的可持续的碱活性混凝土材料（AACM）是一种地质聚合物，由工业废料制成。与普通的OPC相比，它可以减少70%的碳排放。

将AACM与老化的混凝土结合，可以用来修复现有的混凝土结构。它耐火、耐裂、耐腐蚀，修复后可以维持更长时间。

我们还发现这种材料可以应用于阴极保护，将AACM用作阳极的涂层，产生的电流将阻止钢筋被腐蚀。

除了修复功能，AACM本身也可以作为一种建筑材料。世界各地的建筑商都在使用AACM防火梁，这样就不需要类似于混凝土的防火涂层了。

无论何种应用方式，该材料都能延长建筑的使用寿命，避免其过早老化。

我们找到了一种更安全、更可持续的方式来修复混凝土桥梁。

通过在研究中收集数据，我们为新的桥梁管理系统创建了建模软件。

当桥梁检测员在对桥梁进行检查和测试时，他们可以将数据输入到我们的软件中，软件通过确定缺陷的范围和严重程度来分析桥梁的状况，最后给出一个评分，用于做出是否维修的决定。

这项研究由英国交通部资助，目前英格兰的343个议会以及威尔士、苏格兰、马恩岛、卡塔尔、塞浦路斯、迪拜、阿尔巴尼亚和马来西亚等地的政府都在使用该软件。

该软件将我们的研究成果应用于公路结构管理要求规范和英国桥梁委员会制作的《公路结构检查手册》中。

这种一致性管理规范非常重要，这意味着各个国家接受检查的桥梁将获得大体一致的分数，确保了整个行业拥有相同的安全标准。

软件能够为桥梁状况提供客观的分数参考，有助于地方当局公开透明地获得政府资金来维护桥梁。

我们的材料和建模软件正在引领行业走向更可持续的未来，并且，我们也在通过员工培训项目进行高效和持久的文化变革。

我们制定了专业注册桥梁检测员的培训计划，该计划在英格兰，苏格兰和威尔士是强制性的。

我们为英国各地的代表累计进行了2500天的培训，结果表明我们的培训提高了受培训人员的能力以及安全和环保意识。

人们对混凝土日益增长的需求正在持续地破坏环境，但世界各国对我们的培训、软件和材料产生的兴趣说明该行业仍然存有希望。

印度是世界上人口最多、工业化程度最高的国家之一，我们正在与印度开展合作，保持基础设施建设的可持续性。