科技創新

2023混凝土科學技術獎

【科技進步類】二等獎：輕質超高性能混凝土開發及其在預制拼裝橋梁工程中應用

時間：2024-07-11 來源：CCPA科技工作部分享：

本項目通過采用自主研發生產的高強輕集料替代石英砂，采用工業廢渣（鋼渣粉、礦渣粉、煤灰粉）替代石英粉，設計并完成輕質、低收縮、免蒸養輕質超高性能混凝土（以下簡稱：LUHPC）的制備，并研究了LUHPC混凝土本身各項力學性能及耐久性性。

2024年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎已經開始申報，歡迎業內企事業單位及從業人員，持續關注協會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關信息。

2023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

2023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2023年3月啟動，至2023年12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目45項。經過專家評審委員會的初評及終評，共計30個項目獲獎，包括一等獎3項、二等獎16項、三等獎11項，其中“基礎理論類”2項、“科技進步類”10項、“標準創新類”3項、“技術革新類”15項。

二等獎項目

輕質超高性能混凝土開發及其在預制拼裝橋梁工程中應用

主要完成單位：中建商品混凝土有限公司，武漢理工大學、武漢市市政建設集團有限公司、武漢紡織大學

主要完成人：丁慶軍、譙理格、劉沐宇、肖銘釗、吳靜、趙日煦、熊龍、譚暢、金帆、盧吉、黃漢洋、陳晨

項目概況

本項目通過采用自主研發生產的高強輕集料替代石英砂，采用工業廢渣（鋼渣粉、礦渣粉、煤灰粉）替代石英粉，設計并完成輕質、低收縮、免蒸養輕質超高性能混凝土（以下簡稱：LUHPC）的制備，并研究了LUHPC混凝土本身各項力學性能及耐久性性，提出了LUHPC混凝土本構關系模型，提出了鋼筋LUHPC柱的承載能力計算公式，以及鋼筋LUHPC梁的抗彎極限承載能力計算公式，提出了鋼筋與LUHPC臨界錨固長度計算公式，基于上述公式進行了預應力LUHPC簡支小箱梁橋優化設計方法。最后形成了基于材料的設計制備的LUHPC預制箱梁的設計及施工質量控制成套技術。

梁下布置百分表

LUHPC 預制箱梁應變片布置

LUHPC 梁靜荷載加載試驗

LUHPC 梁試驗荷載加載

主要創新點

1.一種“輕質化-超高強度-高韌性-高模量-低收縮”混凝土協同設計方法

成果基于LUHPC復合及協同設計原理，形成了輕質特種UHPC材料組成設計方法，研究了不同加料順序、拌和時間對輕質超高性能混凝土工作性能的影響規律，提出了UHPC低密度與超高強度、高彈模及超高強度與低收縮的協同設計方法，設計和制備出了具有輕質、低收縮和高韌性的UHPC。

2.建立了LUHPC應力應變本構關系

成果通過LUHPC基本力學性能的分析，探明了LHPC在多種結構下的受力特性，建立了LUHPC應力應變本構關系，提出了鋼筋LUHPC柱的承載能力、鋼筋LUHPC梁的抗彎極限承載能力、鋼筋與LUHPC臨界錨固長度計算公式，為LUHPC材料在不同結構下受力模型的提供了理論基礎。

3.輕質超高性能混凝土預制橋梁結構優化設計技術與生產施工質量控制成套技術

成果進行了預應力LUHPC簡支小箱梁橋設計方法優化，提出了輕質超高性能混凝土預制橋梁結構優化設計技術，完成了輕質超高性能混凝土足尺實體結構驗證，開發了輕質特種超高性能混凝土生產與施工質量控制成套技術，應用于各種橋梁路面鋪裝工程，取得了良好效果。

澆筑LUHPC 表面處理保水養護

LUHPC 預制箱梁實體照片

工程應用

1.中華科技園大橋試驗梁應用

中華科技園大橋屬于武漢段WHTJ-3標，起點樁號K11+112,終點樁號K14+701，全長3589m，線路沿東南向跨越梁子湖、梧桐湖中間地帶方布設。橋梁采用預應力預制小箱梁結構，吊裝和架設采用龍門吊、架橋機，梁就位后，進行墩頂連續段、濕接縫、橋面鋪裝、防撞墻施工。

本次試驗用的兩片梁是中華科技園大橋77-3、76-4預制箱梁，梁長30m，單片箱梁C50混凝土用量32.3m³，鋼筋用量6674.5kg。

2.府河大橋加固工程

府河大橋橋梁全長1078.04m，總寬24m，在長期的服役過程中，大橋橋墩受環境腐蝕，亟需維修加固。本工程利用課題所制備LUHPC進行修補加固，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。

府河大橋橋墩加固工程現場

完成單位簡介

1.中建商品混凝土有限公司

中建商品混凝土有限公司是以生產預拌商品混凝土為主，專業化、多產業、跨區域的高新技術企業，擁有首家預拌混凝土行業的國家企業技術中心。為中國混凝土行業最大的上市公司和國內領先的建材產業綜合服務商（中國混凝土行業第二位）—中建西部建設股份有限公司的重要成員單位。

在國家“一帶一路”、“長江經濟帶”戰略引領下，公司強化央企擔當，充分利用上市公司平臺，發展布局覆蓋“六省三國”。目前形成湖北、福建、江西、江蘇、安徽、山西等核心區域市場。2012年走出海外，先后進駐阿爾及利亞、馬來西亞、柬埔寨市場，2016年成立中建西部建設（馬來西亞）責任有限公司。按照“一體兩翼”戰略部署，實施產業互聯網協同和產業鏈協同，打造智慧工廠、創建公司商城、構建產業物聯網等。

2.武漢理工大學

武漢理工大學是教育部直屬全國重點大學，是首批列入國家“211工程”和“雙一流”建設高校，是教育部和交通運輸部等部委共建高校。學校建有材料復合新技術國家重點實驗室、光纖傳感技術與網絡國家工程研究中心、硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室、國家水運安全工程技術研究中心、水路交通控制全國重點實驗室等52個國家級和省部級科研基地，建有內河智能航運交通運輸行業協同創新平臺、汽車零部件技術湖北省協同創新中心、安全預警與應急聯動技術湖北省協同創新中心3個省部級協同創新平臺。

3.武漢市市政建設集團有限公司

武漢市市政建設集團有限公司是武漢城市發展集團全資子公司，是一家具有70余年發展歷史的國有大型綜合性建筑施工企業。擁有市政公用工程施工總承包特級資質和工程設計市政行業甲級資質，城市軌道交通工程專業承包、機場場道及建筑、公路、橋梁、環保等10余項一級資質，技術與施工力量雄厚，年施工產值逾300億元。

4.武漢紡織大學

武漢紡織大學是國家首批“中西部高校基礎能力建設工程”建設高校、教育部“卓越工程師教育培養計劃”實施高校、湖北省“國內一流學科”建設高校、全國十大時裝名校。學校堅持“一元領先、多元并進、突出特色、協同發展”的學科建設思路，組建五大學部，設置20個學院（部）3個研究院，涵蓋理、工、文、法、經、管、藝、交叉等8個學科門類，擁有15個碩士學位授權一級學科和10個碩士專業學位授權類別。

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