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2022混凝土科學技術獎
【科技進步類】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鍵技術
時間:2023-07-07    來源:CCPA科技工作部    分享:
輕集料混凝土應用在超高層建筑的澆筑中,可以降低建筑結構自重,縮減相應結構尺寸,提高標準層面積使用率,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會

混凝土科學技術獎?科技進步類

項目展示


2022年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎工作于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“科技進步類”22項、“技術革新類”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鍵技術


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  

輕集料混凝土應用在超高層建筑的澆筑中,可以降低建筑結構自重,縮減相應結構尺寸,提高標準層面積使用率,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域行之有效的發展方向,具有廣闊的應用前景,目前輕質高強混凝土的生產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致流動性變差,各方面工作性能劣化。

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

3.行業間統籌協調不充分。行業中尚未建立輕集料混凝土的泵送施工性能系統檢測與評價體系,國內外相關工程案例較少,使得其技術壁壘高筑。

項目組經五年的產-學-研聯合攻關,突破了材料設計與施工工藝等方面的技術挑戰,實現了輕集料混凝土在建材領域的高性能化應用。


主要創新點  

(1)輕集料混凝土超高層泵送性能設計與評價方法。
基于流變學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計與評價方法,建立了工作性、勻質性和泵送性能穩定性的輕集料混凝土超高層泵送性能評價體系,成功開發輕集料混凝土超高層泵送性能提升技術。
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(2) 超高層泵送輕質高性能與超高性能混凝土設計與制備關鍵技術。

開發高強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高性能與輕質超高性能混凝土(LUHPC),實現了垂直高度400m的輕質高性能混凝土超高層泵送。

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高強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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孔結構模擬,預濕輕集料內養護釋水補償收縮

(3)超高層泵送輕集料混凝土制備、施工與質量控制成套技術。

提出輕集料技術要求:筒壓強度≥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0.75-0.90(碎石型);預濕處理要求:硅灰0.3水灰比,FHZC3‰,處理時間>1h;出廠檢驗要求:檢驗頻率≥1次/30min,擴展度≥700mm,勻質性系數≥0.92,體積壓縮率≤5.0%;改善拌合工藝。形成超高泵送輕質高性能混凝土與輕質超高性能混凝土施工工藝與質量控制成套技術,并編制輕集料混凝土超高層泵送相關的行業標準和工法。


應用效果  

本成果以輕集料替代石英砂,實現了超高性能混凝土的輕質化,有助于建筑物承重結構的尺寸減薄,降低膠凝材料用量;利用輕集料預濕與膨脹劑協同作用,解決了超高性能混凝土收縮大、易開裂的問題,實現了超高性能混凝土的免蒸養施工,能夠有效降低生產能耗,大幅度減小生成成本;通過科學組織生產,提高輕質高強混凝土工作性能寄勻質性,實現輕質超高性能混凝土的超高層泵送施工,有助于輕質超高新能混凝土的預拌廠生產,避免了現場攪拌引起的環境污染,提高預拌廠設備使用效率,能有效減少輕質超高新能混凝土生產中的設備成本。
本項目科技成果制備的LUHPC,應用于府河大橋的修補加固工程,垂直泵送高度-21.6m,澆筑保護層高度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抗壓強度達到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。工程應用結果表明,LUHPC墩柱加固保護層滿足原工程設計要求,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場


企業介紹  

中建商品混凝土有限公司是從事混凝土生產、技術研發、技術輸出服務的大型國有企業,是我國混凝土行業的“領頭羊”。公司業務范圍覆蓋我國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”戰略中起到關鍵的支撐作用。榮獲全國五一勞動獎狀、中國海員建設工會“工人先鋒號”、中國混凝土行業優秀企業等榮譽。

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研究中心”,該技術中心成立于2007年9月,專注于綠色混凝土、高性能混凝土、化學建材、特種混凝土、新型建筑材料、工業廢棄物利用等技術的研發和推廣,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中心”;2010年8月被認定為“湖北省認定企業技術中心”;2014年10月被認定為“湖北省綠色高性能混凝土工程技術研究中心”;2015年11月順利通過國家高新技術企業認定,12月榮獲“武漢市科技創新示范企業”, 2016年度中建商品混凝土有限公司技術中心被評為“國家企業技術中心”,2021年12月被認定為“湖北省工程研究中心”。


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