【科技進步類】二等獎:高性能透水混凝土的制備與性能研究及工程示范
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。
混凝土科學技術獎?科技進步類
項目展示

二等獎項目

高性能透水混凝土的制備與性能研究及工程示范
主要完成單位:廣州大學、南京標美生態環境科技有限公司、河海大學、珠海春禾新材料研究院有限公司、廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司、江蘇香葉建材科技有限公司、江西省標美生態環境科技有限公司
主要完成人:焦楚杰、張力、陳宏偉、陳徐東、何松松、李古、郭偉、高仁輝、么振東、崔恒香、徐向榮、祝小清
項目概況
本項目面向全球“雙碳”重要議題和國家“海綿城市”建設迫切需求,針對普通透水混凝土3個“卡脖子”難題:力學性能與透水性能相摯肘,固廢應用與性能提升難協調;本構、生態與長期性能基礎研究薄弱;傳統生產工藝與環保政策相沖突,標準規范與產業化體系亟待完善,開展校企聯合攻關高性能透水混凝土(High Performance Pervious Concrete,HPPC),主要研究內容如下:
1.HPPC設計理論與創新產品研發
探明了透水混凝土配合比基本變量與力學、透水性能的內在關聯,提出了透水混凝土“膜厚度”理論,構建了基于膜厚度并考慮骨料濕脹效應的配合比“三步設計法”,實現了再生透水混凝土水力特性的高效調控,開發出透水混凝土系列專用膠結料的高新技術產品,研發出HPPC。
2.HPPC動態力學特性和斷裂疲勞機制
建立了HPPC動態力學響應模型,揭示了HPPC破壞機理;提出了以力學和能量演化為目標的本構反演算法,實現了HPPC斷裂全過程的數值解析;探明了HPPC在疲勞荷載下的斷裂特性和損傷機制,構建了HPPC的疲勞裂縫擴展方程和壽命預測模型。
3.HPPC疏堵機理和智能檢測系統
解析了HPPC在固態、液態和生物多場耦合作用下的透水性能衰減規律,建立了HPPC堵塞失效預測模型;發明了透水路面堵塞狀態和孔隙率的實時、原位、無損檢測智能系統;提出了不同地域和多種工況下HPPC工程的精準管養方法。
4.HPPC道路降溫機制、凈化功能與鹽凍耐久性
開發了溫度-濕度-風多場耦合測試監控平臺,提出了HPPC路面“滲透-持水-蒸發”三階段降溫理論,發展了HPPC路面降溫的定量計算方法。研制出了水質、空氣凈化和抑菌功能的HPPC。揭示了HPPC在凍融、氯鹽侵蝕及其耦合作用下的性能衰減機理,建立了HPPC鹽凍服役壽命預測模型,提出了適合于HPPC的鹽凍耐久性評估方法。
5.預拌再生HPPC生產施工關鍵技術
研發了再生骨料專用外加劑并形成標準,促進了建筑固廢在HPPC的全再生應用。構建了預拌再生HPPC生產、施工關鍵技術和質量控制體系,解決了傳統現場拌合工藝與環保政策沖突、產品性能低且不穩定的難題,編制了標準和工法。實現了高性價比預拌再生HPPC的建筑固廢資源化、生產施工標準化、工程應用產業化。
主要創新點
1.開發出專用膠結料和配合比三步設計法,研發出高性能透水混凝土(HPPC)。
2.建立了HPPC動態力學響應模型和疲勞壽命預測模型。
5.確立了以商混站為主的預拌再生HPPC生產方式。
工程應用
應用于西安大明宮國家遺址公園(世界最大面積單體透水混凝土)、中國第二歷史檔案館園區(中央直屬檔案館)、北京賀新公園(“十三五”國家重點研發項目示范工程)等重大地標工程。


完成單位簡介
第一完成單位廣州大學,是廣東省高水平大學建設計劃重點建設高校、廣州市高水平大學建設高校。學科涵蓋工學、理學等11個門類,擁有8個博士后科研流動站、10個博士學位授權點、64個碩士學位授權點、76個本科專業,在校學生38755人。學校現有教職工3303人,其中全職兩院院士5人、全職外國和國際組織院士10人、特聘院士3人,國家和省市人才項目入選者522人。學校工程學、計算機科學、材料科學等8個學科進入ESI全球前1%;土木工程和化學工程進入世界排名前百強;學校在2023軟科中國大學排名中位列主榜第97位,在2023軟科世界大學學術排名中位列世界大學第463位、中國內地高校第78位。
第二完成單位南京標美生態環境科技有限公司,從事透水混凝土的研發與應用,主要起草編制了國內生態透水鋪裝行業第一個標準、主編參編國標、行業標準、地標、省部級工法等30多項,獲省部級成果5項、參與承擔國家級課題2項、獲得省部級科技獎6項、參與設計、提供核心技術、材料等涵蓋了國內具影響力的行業地標項目:北京奧林匹克公園、上海世博會、西安大明宮國家遺址公園、蘇通新加坡科技園、南京青奧會、杭州亞運會、北京郊野森林公園(國家十三五全固廢資源化利用示范項目)等。
第三完成單位河海大學,是教育部直屬全國重點大學,是實施國家“211工程”重點建設、國家優勢學科創新平臺建設、“雙一流”建設以及教育部批準設立研究生院的高校。學科涵蓋工學、理學等9個門類,擁有16個博士后科研流動站、18個博士學位授權點、61個碩士學位授權點、72個本科專業,在校學生41669人。學校現有教職工3636人,其中院士5人、國家和省市人才項目入選者703人。水利工程、環境科學與工程2個學科入圍一流學科建設名單。工程學、環境/生態學、計算機科學、材料科學、地球科學、農業科學、化學、社會科學總論、數學、植物與動物科學10個學科進入ESI世界排名前1%,其中工程學、環境/生態學進入世界排名前1‰。
第四完成單位珠海春禾新材料研究院有限公司,是集技術咨詢、新材料研發、人才培養和成果轉化等功能于一體的高新技術企業。2019年通過認定成為國家高新技術企業和珠海市新型研發機構。2020年獲廣東省教育廳批準成為廣東省聯合培養研究生示范基地,2022年獲珠海市科創局批準成為珠海市工程技術中心。研究院先后榮獲2019年、2021年、2023年廣東省科技進步二等獎;2019年華夏建設科學技術三等獎;2021年度預拌砂漿行業杰出貢獻獎等科技獎項。
第五完成單位廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司,始建于1956年,是國家高新技術企業、全國水利水電勘測設計行業信用AAA級企業。業務領域涵蓋水利水電、新能源、公路交通、工業與民用建筑、電力、環保、水保、市政、工程總承包、生態水利、智慧水利等。先后獲得國家科技進步獎9項,國家優秀工程勘察設計獎40多項,省、部級優秀工程勘察設計獎、科技進步獎180多項,10多項詹天佑土木工程大獎、大禹獎等國家大獎,以及素有國際工程界“諾貝爾獎”之稱的“菲迪克”工程項目優秀獎等。
第六完成單位江蘇香葉建材科技有限公司,是從事生態循環材料和產品研發及加工的集約型高新企業。近年來,獲得12項國家發明專利,15項實用新型專利和22項外觀設計專利。已經完成了20多萬套水泥木質混凝土樹穴蓋板和20萬m2水泥木質透水混凝土及幾千平米水泥木質混凝土生態綠化墻的任務。2022年入選“一帶一路”生態環境治理技術及產品推薦目錄單位。
第七完成單位江西省標美生態環境科技有限公司,是從事生態及功能型環境建材研發、生產、銷售和服務的科技型公司,經營范圍包括城市生態道路建設工程研發;透水混凝土材料、透水瀝青改性材料、地坪材料生產及施工等。產品相繼獲得相關部門頒發的新產品、新技術獎及科技成果推廣項目等榮譽。參與承擔多個項目:上饒吉陽中路提升改造海綿城市建設項目、三清山北大道改造項目;上饒海綿城市試點項目等。公司秉承“綠色生態、優質創新、安全環保”的宗旨,致力于推進生態技術在環境生態與人居空間領域的綠色低碳應用。
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