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2023混凝土科學技術獎
【技術革新類】二等獎項目:現代混凝土用減縮型超塑化劑關鍵技術開發及產業化
時間:2024-10-29    來源:CCPA科技工作部    分享:
本項目設計制備減縮型聚羧酸減水劑和水化熱調控聚合物。
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2023年度中國混凝土與水泥制品協會

混凝土科學技術獎?技術革新類

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

現代混凝土用減縮型超塑化劑關鍵技術開發及產業化 


要完成單:科之杰新材料集團有限公司

主要完成人:林艷梅、鐘麗娜、官夢芹、方云輝、柯余良、張小芳、賴華珍


項目概況

混凝土的收縮開裂是影響混凝土結構安全最嚴峻的問題之一,也是困擾工程領域的世界性難題。減水劑是現代混凝土的重要組成部分,聚羧酸減水劑因其優良的品質,被廣泛應用于水泥混凝土當中。因為聚羧酸減水劑的分子可設計性,近年來,大量學者聚焦功能型聚羧酸減水劑的發展。本項目設計制備減縮型聚羧酸減水劑和水化熱調控聚合物。減縮型聚羧酸減水劑具有的降低堿離子濃度、延遲水泥水化以及降低表面張力的作用,使得水泥漿體具有較高的內部相對濕度,從而顯著降低混凝土的干燥收縮和自收縮;水化熱調控聚合物屬于淀粉糊精類水化熱調控外加劑,可以調節水泥顆粒表面吸附能力、可控釋放,抑制水化產物生長和延緩放熱過程,有效降低混凝土溫度收縮。為水利、核電、高鐵、橋梁、地鐵、隧道等重大工程混凝土裂縫控制提供關鍵支撐。


主要創新點

(1) 空間位阻和低表面張力協同,有效控制混凝土干縮裂縫和自收縮裂縫

采用分子裁剪技術,在聚羧酸聚合物分子結構中引入減縮調控基團,同時調節分子支鏈密度和長度,開發減縮型聚羧酸共聚物,實現空間位阻和低表面張力協同,顯著降低了混凝土孔溶液的表面張力和K+、Na+濃度,降低堿離子濃度以及延遲水泥水化使得水泥漿體具有較高的內部相對濕度,使得28d混凝土收縮率降低20%以上,有效控制混凝土干縮裂縫和自收縮裂縫。

(2) 高效調節水泥顆粒表面吸附能力與可控釋放,有效控制混凝土溫度收縮裂縫

在聚羧酸分子結構中引入緩釋基團,并結合分子鏈密度調控,開發新型淀粉糊精類水化熱調控材料,淀粉糊精類水化熱調控材料通常具有更高的分子量、更多的官能團數目和更龐大的分子線團,分子結構中大量的羥基和羧基能夠絡合Ca2+而降低自由離子濃度,能高效調節水化熱調控材料在水泥顆粒表面的吸附能力與可控釋放,降低水泥放熱速率峰值40%以上,有效控制混凝土溫度收縮裂縫。
(3) 多重協同混凝土抗裂技術,為混凝土工程裂縫控制提供技術支撐
減縮功能材料在重大工程中的創新應用。減縮功能材料使得水化速率和膨脹歷程協同調控,解決成都軌道交通19號線二期工程等強約束結構溫度劇升快降的收縮開裂難題;減縮功能材料解決了醴陵賀家橋風電項目中風機基礎收縮大、易開裂難題;控溫減縮技術,為安海灣特大橋承臺大體積混凝土裂縫控制提供關鍵支撐。

工程應用

開發產品應用到水利、核電、高鐵、橋梁、地鐵、隧道等重大工程,有效控制工程混凝土收縮開裂,延長其服役壽命,實現顯著的經濟和社會效益。


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項目成果應用于成都地鐵19號線二期工程

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項目成果應用于醴陵賀家橋風電項目


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項目成果應用于安海灣特大橋


完成單位簡介

科之杰新材料集團有限公司(以下簡稱“科之杰集團”)致力于工程添加劑相關技術的研發與成果轉化,是中國工程添加劑行業領軍的生產與應用技術集成方案提供商。以“主攻國內,開發海外,提升定位,專項專研”的國際化戰略為目標,高效集成“研、產、銷、服”產業鏈,為行業提供高性價比的產品與服務。在全國建立了18個生產基地,擁有多條工程添加劑生產線,可提供100余種工程添加劑及相關產品。科之杰集團研制的工程添加劑包括在建筑工程、特種工程、防水工程、交通工程等領域使用功能型添加劑,屬于材料與高分子化學、表面活性劑的前沿交叉領域,具有較高的技術含量,是實現混凝土行業“低碳、生態”發展的核心材料,已成為現代混凝土中不可或缺的重要組成部分。主要產品有減水劑、泵送劑、緩凝劑、速凝劑、早強劑、膨脹劑、防凍劑、快速修補劑、壓漿劑、灌漿料、減縮劑、界面劑等100余種新型混凝土改性材料,廣泛應用于混凝土攪拌站、預制高強管樁、高速鐵路、高速公路、核電、火電、大橋、港口、碼頭等建筑領域的混凝土工程,對國家基礎設施建設發展起到重大作用。科之杰集團聚羧酸減水劑產品獲得第七批國家級制造業單項冠軍(產品)。在歷年的"中國混凝土外加劑企業綜合十強"的評選中,科之杰集團的行業排名和綜合實力逐年遞增。2014~2022年“中國混凝土外加劑企業綜合十強”與“中國聚羧酸減水劑企業十強”評選,科之杰連續在外加劑行業綜合實力排名全國前二,2022年科之杰集團產能、外加劑總銷量、聚羧酸系外加劑銷量均位于行業首位。在產學研方面,科之杰集團已與國內多所重點大學建立長期合作關系:與清華大學、廈門大學、東南大學、重慶大學等開展項目合作;在東南大學、重慶大學設立獎學金,聯合成立實習基地;與西安建筑科技大學共建研究中心等。



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