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2022混凝土科學(xué)技術(shù)獎
【科技進(jìn)步類】二等獎:輕集料混凝土超高層泵送性能研究及其高性能與超高性能提升關(guān)鍵技術(shù)
時間:2023-07-07    來源:CCPA科技工作部    分享:
輕集料混凝土應(yīng)用在超高層建筑的澆筑中,可以降低建筑結(jié)構(gòu)自重,縮減相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸,提高標(biāo)準(zhǔn)層面積使用率,同時提高建筑抗震性能與耐久性,改善建筑的保溫與隔熱性能。



2022年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會

混凝土科學(xué)技術(shù)獎?科技進(jìn)步類

項目展示


2022年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎工作于2022年5月啟動,至2023年1月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目44項。經(jīng)過專家評審委員會的初評及終評,共計36個項目獲獎,包括一等獎1項、二等獎16項、三等獎19項,其中“科技進(jìn)步類”22項、“技術(shù)革新類”14項。



二等獎項目

輕集料混凝土超高層泵送性能研究及其高性能與超高性能提升關(guān)鍵技術(shù)


主要完成單位:中建商品混凝土有限公司


主要完成人:王軍、趙日煦、丁慶軍、熊龍、譙理格、楊文、陳晨、鄭偉豪、宋正林、黃漢洋、吳雄、童君


項目概況  

輕集料混凝土應(yīng)用在超高層建筑的澆筑中,可以降低建筑結(jié)構(gòu)自重,縮減相應(yīng)結(jié)構(gòu)尺寸,提高標(biāo)準(zhǔn)層面積使用率,同時提高建筑抗震性能與耐久性,改善建筑的保溫與隔熱性能。使用輕集料混凝土是超高層建筑領(lǐng)域行之有效的發(fā)展方向,具有廣闊的應(yīng)用前景,目前輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土的生產(chǎn)施工也存在三大制約因素:

1.輕集料混凝土泵送性能不良。輕集料多孔吸水的特點導(dǎo)致流動性變差,各方面工作性能劣化。

2.輕質(zhì)化引起混凝土性能損失過大。輕集料往往彈性模量低、強(qiáng)度小,以其替代河砂、石英砂等高強(qiáng)集料,混凝土性能會產(chǎn)生較大程度的劣化。

3.行業(yè)間統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不充分。行業(yè)中尚未建立輕集料混凝土的泵送施工性能系統(tǒng)檢測與評價體系,國內(nèi)外相關(guān)工程案例較少,使得其技術(shù)壁壘高筑。

項目組經(jīng)五年的產(chǎn)-學(xué)-研聯(lián)合攻關(guān),突破了材料設(shè)計與施工工藝等方面的技術(shù)挑戰(zhàn),實現(xiàn)了輕集料混凝土在建材領(lǐng)域的高性能化應(yīng)用。


主要創(chuàng)新點  

(1)輕集料混凝土超高層泵送性能設(shè)計與評價方法。
基于流變學(xué)原理建立輕集料混凝土超高層泵送流變模型,提出了輕集料混凝土超高泵送性能設(shè)計與評價方法,建立了工作性、勻質(zhì)性和泵送性能穩(wěn)定性的輕集料混凝土超高層泵送性能評價體系,成功開發(fā)輕集料混凝土超高層泵送性能提升技術(shù)。
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(2) 超高層泵送輕質(zhì)高性能與超高性能混凝土設(shè)計與制備關(guān)鍵技術(shù)。

開發(fā)高強(qiáng)低吸水輕集料和超分散高保坍多功能專用外加劑,制備出適用于超高層泵送施工的輕質(zhì)高性能與輕質(zhì)超高性能混凝土(LUHPC),實現(xiàn)了垂直高度400m的輕質(zhì)高性能混凝土超高層泵送。

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高強(qiáng)低吸水輕集料和超分散高保坍多功能專用外加劑
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孔結(jié)構(gòu)模擬,預(yù)濕輕集料內(nèi)養(yǎng)護(hù)釋水補(bǔ)償收縮

(3)超高層泵送輕集料混凝土制備、施工與質(zhì)量控制成套技術(shù)。

提出輕集料技術(shù)要求:筒壓強(qiáng)度≥7.0MPa,密度等級≤800,1h吸水率≤9.0%,飽和吸水率≤10.0%,形狀校正系數(shù)0.75-0.90(碎石型);預(yù)濕處理要求:硅灰0.3水灰比,F(xiàn)HZC3‰,處理時間>1h;出廠檢驗要求:檢驗頻率≥1次/30min,擴(kuò)展度≥700mm,勻質(zhì)性系數(shù)≥0.92,體積壓縮率≤5.0%;改善拌合工藝。形成超高泵送輕質(zhì)高性能混凝土與輕質(zhì)超高性能混凝土施工工藝與質(zhì)量控制成套技術(shù),并編制輕集料混凝土超高層泵送相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工法。


應(yīng)用效果  

本成果以輕集料替代石英砂,實現(xiàn)了超高性能混凝土的輕質(zhì)化,有助于建筑物承重結(jié)構(gòu)的尺寸減薄,降低膠凝材料用量;利用輕集料預(yù)濕與膨脹劑協(xié)同作用,解決了超高性能混凝土收縮大、易開裂的問題,實現(xiàn)了超高性能混凝土的免蒸養(yǎng)施工,能夠有效降低生產(chǎn)能耗,大幅度減小生成成本;通過科學(xué)組織生產(chǎn),提高輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土工作性能寄勻質(zhì)性,實現(xiàn)輕質(zhì)超高性能混凝土的超高層泵送施工,有助于輕質(zhì)超高新能混凝土的預(yù)拌廠生產(chǎn),避免了現(xiàn)場攪拌引起的環(huán)境污染,提高預(yù)拌廠設(shè)備使用效率,能有效減少輕質(zhì)超高新能混凝土生產(chǎn)中的設(shè)備成本。
本項目科技成果制備的LUHPC,應(yīng)用于府河大橋的修補(bǔ)加固工程,垂直泵送高度-21.6m,澆筑保護(hù)層高度2.4m,厚22mm,澆筑LUHPC共16m3,混凝土初始坍落度260mm,黏度為52.7Pa·s,28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到109.2MPa,彈性模量為39.5GPa,120d自收縮率為2.83×10-4,表觀密度為2095kg/m3。工程應(yīng)用結(jié)果表明,LUHPC墩柱加固保護(hù)層滿足原工程設(shè)計要求,自重較普通混凝土降低20%以上。
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府河大橋橋墩加固工程現(xiàn)場


企業(yè)介紹  

中建商品混凝土有限公司是從事混凝土生產(chǎn)、技術(shù)研發(fā)、技術(shù)輸出服務(wù)的大型國有企業(yè),是我國混凝土行業(yè)的“領(lǐng)頭羊”。公司業(yè)務(wù)范圍覆蓋我國22個省市,和“一帶一路”沿線國家(北非、東南亞等),在國家“走出去”戰(zhàn)略中起到關(guān)鍵的支撐作用。榮獲全國五一勞動獎狀、中國海員建設(shè)工會“工人先鋒號”、中國混凝土行業(yè)優(yōu)秀企業(yè)等榮譽(yù)。

中建商品混凝土有限公司擁有“湖北省綠色高性能混凝土工程技術(shù)研究中心”,該技術(shù)中心成立于2007年9月,專注于綠色混凝土、高性能混凝土、化學(xué)建材、特種混凝土、新型建筑材料、工業(yè)廢棄物利用等技術(shù)的研發(fā)和推廣,開展了大量工作,取得了大量科技成果。2009年11月授牌為“中國建筑混凝土技術(shù)中心”;2010年8月被認(rèn)定為“湖北省認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心”;2014年10月被認(rèn)定為“湖北省綠色高性能混凝土工程技術(shù)研究中心”;2015年11月順利通過國家高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定,12月榮獲“武漢市科技創(chuàng)新示范企業(yè)”, 2016年度中建商品混凝土有限公司技術(shù)中心被評為“國家企業(yè)技術(shù)中心”,2021年12月被認(rèn)定為“湖北省工程研究中心”。


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