《Frontiers of Architectural Research》：Localized upcycling of waste steel slag into building components: A sustainable building design and construction (SBDC) framework demonstrated in Yangxing Village
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建筑行业的脱碳和工业固体废弃物的资源化利用是两个很少在单一、基于场地的设计策略中被同时应对的可持续性挑战。研究人员提出并论证了一个本地化的、基于废弃物的可持续建筑设计与施工（Sustainable Building Design and Constructio
建筑行业的脱碳和工业固体废弃物的资源化利用是两个很少在单一、基于场地的设计策略中被同时应对的可持续性挑战。研究人员提出并论证了一个本地化的、基于废弃物的可持续建筑设计与施工（Sustainable Building Design and Construction，SBDC）框架，该框架将当地堆存的钢渣——一种高产量的炼钢副产物——转化为建筑构件和特定场地的建筑干预措施。该框架被刻意限定范围：它是一种用于废弃物原料本地化再利用的设计研究方法，而非结构产品的标准化材料工程认证。研究人员通过一个案例研究——中国山西阳兴村——对该框架进行了开发和检验，该村庄毗邻世界上最大的炼钢联合体之一，数十年的钢渣堆置导致了土壤侵蚀和滑坡。该方法整合了：（i）基于工厂数据和文献的碱性氧气转炉（Basic Oxygen Furnace，BOF）钢渣原料表征；（ii）两条实验室材料路线——四硼酸锂熔剂熔融以获得铸造玻璃态构件，以及再生玻璃粉结合烧结以获得钢渣砖（最佳钢渣与玻璃质量比为3:1，在1100 °C下烧制）；以及（iii）一个计算性的、场地响应的设计，将所得构件部署为道路、挡土墙和一体化屋顶，以阻止侵蚀并最小化材料运输排放。这项工作为乡村废弃物资源化利用提供了一个可迁移的低碳模型，将循环经济（Circular Economy，CE）原则与特定情境的设计相结合。定量力学鉴定（抗压和抗弯强度、耐久性、浸出和生命周期评估）被确定为本研究的主要边界，也是后续工作的优先事项。
建筑行业脱碳与工业固废资源化是两项亟待协同解决的可持续性挑战。中国粗钢产量约占全球一半，其钢渣年产生量超过1亿吨，但综合利用率仅约30%，大量钢渣堆存占用土地，并通过碱性和重金属浸出污染土壤与地下水。钢渣富含游离氧化钙（free lime, f-CaO）和游离氧化镁，延迟水化导致体积膨胀开裂，是制约其建材化利用的关键障碍。与此同时，建筑与建造活动占全球能源及过程相关二氧化碳排放的约37%，其中隐含碳（embodied carbon）占重要份额。既有研究多聚焦材料性能，缺乏将钢渣就地资源化与特定场地设计相结合的完整框架。为此，研究人员提出了基于废弃物的本地化可持续建筑设计与施工（SBDC）框架，并选择中国山西阳兴村作为案例：该村毗邻世界最大钢厂之一，数十年的钢渣倾填重塑了山谷地形，引发严重水土流失与滑坡。研究目标是利用当地堆存的碱性氧气转炉（BOF）钢渣，通过实验和计算设计将其转化为建筑构件，同时修复生态退化并减少材料运输排放。研究通过三阶段方法实现：原料表征、实验室材料转化、场地响应式设计。结果表明，经稳定化处理的钢渣可通过熔剂熔融和再生玻璃粉烧结，分别制成玻璃态铸造构件和模块化烧结砖；结合水流模拟，这些构件被部署为道路、挡土墙、一体化屋顶及凉亭，构成连续的场地基础设施。研究提供了一种可迁移的低碳农村废弃物资源化模型，契合联合国可持续发展目标11和12。论文发表在《Frontiers of Architectural Research》。
研究人员为开展本研究主要采用了以下关键技术方法：基于工厂数据和文献的BOF钢渣化学与矿物学表征（包括X射线荧光和X射线衍射分析）；两条实验室材料路线——熔剂熔融铸造玻璃态构件，以及再生玻璃粉结合烧结制备钢渣砖；无人机航拍获取场地地形与环境损伤信息；基于数字地形的表面与地下水流水流模拟，识别滑坡高风险区并指导构件布局。样本来源为山西阳兴村邻近钢厂经热泼和时效稳定化的转炉碳钢渣。
研究结果分为两部分。4.1 钢渣材料库（Ste
