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2023混凝土科學技術獎
【技術革新類】三等獎項目:高速公路淺變質巖機制砂混凝土配制與堿骨料反應預防關鍵技術研究
時間:2024-11-08    來源:CCPA科技工作部    分享:
本項目開展了利用淺變質巖制備混凝土骨料的研究,為淺變質巖骨料在混凝土中進行科學、合理化利用提供了技術保障,成為大規模資源化利用淺變質巖的新途徑。
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。

三等獎項目

高速公路淺變質巖機制砂混凝土配制與堿骨料反應預防關鍵技術研究


主要完成單位:中建西部建設貴州有限公司、中建西部建設(廣東)有限公司、貴州宏信創達工程檢測咨詢有限公司

主要完成人:林喜華、班錄江、劉燚、曹海、鄒昊天


項目概況

據了解,我省目前在建的高速公路項目眾多,包括劍榕高速、雷榕高速、劍黎高速等。由于貴州地區盛產淺變質巖,尤其是貴州東南地區存在著廣泛分布的淺變質巖。在高速公路、橋梁、隧道、鐵路、工業與民用建筑工程等基礎設施建設中,采用當地原材料用于基礎設施建設,不僅可以縮短工程工期,而且可以減輕環境負荷、降低工程造價。但淺變質巖骨料具有一定的潛在堿活性,如何預防、檢測、監測淺變質巖骨料用于結構物的堿集料反應活性是非常關鍵、至關重要的。因此,如何有效預防和控制這些天然材料作為結構物骨料時的有害反應,是目前中西部地區基礎設施建設中的重要難題之一。

雷榕高速


貴州淺變質巖分布圖


本項目依托承接劍榕高速、雷榕高速和印秀高速等項目,展開了以下幾點研究:1.淺變質巖骨料堿活性的評價方法;2.淺變質巖集料的顆粒特征與ASR抑制措施;3.淺變質巖骨料混凝土配合比設計優化與性能分析;4.ASR的無損可視化分析;5.水泥穩定淺變質巖碎石路面基層制備技術;6.超緩凝水下不分散混凝土及其外加劑制備關鍵技術;7.早強高耐久預應力混凝土應用關鍵技術;8.低水化熱高抗裂大體積承臺混凝土制備關鍵技術。


本項目開展了利用淺變質巖制備混凝土骨料的研究,為淺變質巖骨料在混凝土中進行科學、合理化利用提供了技術保障,成為大規模資源化利用淺變質巖的新途徑。同時對貴州區域高速公路項目中涉及到的問題提出針對性解決方案,對提高橋梁、隧道工程的質量,延長橋梁、隧道工程的使用壽命,具有重要的經濟意義和社會意義。

主要創新點

1.針對貴州黔東南地區的淺變質巖機制砂骨料,研究了發生堿骨料反應的關鍵影響因素,并提出了抑制反應的技術路線及其指標體系:包括骨料級配的最優組合設計;調整粉煤灰、礦粉等礦物摻合料的比例,有效抑制淺變質巖機制砂混凝土中的堿骨料反應且強度滿足設計要求;石粉含量越低越有利于淺變質巖機制砂的使用,從工作性考慮,石粉摻量可于0~5%間適當調整;控制混凝土中的總堿含量(包括水泥、外加劑中堿以及礦物摻合料中的有效堿含量),不應超過3kg/m3

2.基于不同淺變質巖骨料堿活性綜合評價方法的對比試驗,揭示了淺變質巖堿骨料慢膨脹型的潛在堿活性特征;形成利用淺變質巖制備混凝土材料成套配制技術與堿骨料反應預防關鍵技術,研發了可抑制堿骨料反應的淺變質巖機制砂混凝土材料,提出基于淺變質巖機制骨料粒形與巖性特征的不同強度混凝土配合比設計理論與方法。


3.利用X-CT技術結合圖像處理技術實現了原位無損可視化追蹤淺變質巖機制砂混凝土內部發生堿-骨料反應的全過程,可于早期識別混凝土內部裂紋生長趨勢,從而判斷堿骨料反應發生程度并及時進行處理。


4.基于堿骨料反應抑制技術,結合高速公路橋隧工程中遇到的難題,基于淺變質巖研發了超緩凝水下不分散混凝土及其外加劑制備關鍵技術、早強高耐久預應力混凝土應用關鍵技術及低水化熱高抗裂大體積承臺混凝土制備關鍵技術等,并總結形成了高速公路橋隧工程難點部位混凝土應用關鍵技術。

淺變質巖骨料


XCT三維重構模型

工程應用

本項目于2019年12月至2022年3月期間在孖臘段高速公路便道路面、梯籠墊層等部位得以應用,期間累計應用淺變質巖混凝土20082m3;于2019年12月至2020年9月期間在印秀高速公路中得以提供應用淺變質巖混凝土41246m3。淺變質巖骨料的應用使每方混凝土成本明顯降低,同時淺變質巖混凝土的強度和工作性均滿足國家相關標準要求。

在雷榕高速工程中,通過優化配合比和使用磷渣基固廢代替部分水泥的技術,開發了一種采用有機聚磷酸與無機磷酸鹽+調節劑復配得到的復合型混凝土緩凝劑提升混凝土綜合性能,并在缺乏河砂資源的條件下,改良優化機制砂混凝土配合比提升了預應力混凝土的施工質量。共使用水下樁基混凝土1.1萬方,使用6.6萬方預應力清水混凝土,使用2.5萬方大體積承臺混凝土。同時通過提升建設效率,縮短施工工期,減少人工和建設成本。


在劍榕高速路面一標段(73.32km),及二標段(42.48km)全程應用淺變質巖水泥穩定碎石路面基層施工技術,共計節省原材料成本3611.42萬元。


劍榕高速施工現場


第一完成單位簡介

中建西部建設貴州有限公司 (以下稱貴州公司”) 成立于2010年,致力于商品混凝土及相關業務。貴州公司一家以生產預拌商品混凝土為主,并向產業上下游延伸的專業化、多產業、跨區域的大型國有中央企業,是貴州省規模最大、布局最廣、實力最強的混凝土企業,是國家高新技術企業和貴州企業100強。

貴州公司自成立以來,始終堅持以科技創新為導向,積極響應國家“五大發展理念”不遺余力地致力于綠色發展、產品創新、技術改進。目前,貴州公司已擁有國家發明專利和實用新型專利近100項,其中發明專利23項,曾榮獲中國混凝土行業優秀企業、貴州省五一勞動獎狀、貴州省工人先鋒號、貴州省青年安全生產示范崗、貴陽市安全文化示范企業等榮譽稱號。并創造了房建項目山砂混凝土筏板澆筑體量(1萬方)、C40水下自密實混凝土澆筑深度(49米)、C90高強高性能機制山砂混凝土泵送高度(345米)、C100高強高性能機制山砂混凝土泵送高度(331米)、C120高強高性能機制山砂混凝土泵送高度(401米)等一系列貴州省內乃至全國行業機制山砂混凝土施工紀錄。


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