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2023混凝土科學技術獎
【技術革新類】二等獎項目：低粘增稠型自密實混凝土復合摻合料的研究與應用
時間：2024-11-19    來源：CCPA科技工作部    分享：
通過研究摻合料降粘、增稠作用機理，基于流化床氣相沉積法改性復合摻合料技術，開發低粘增稠型復合摻合料（Low viscosity and thickening composite admixture，LVT）產品，結合配合比優化、外加劑改性等方法，研發出高流動性、低粘度狀態下仍可保持高稠度及良好穩定性的低粘增稠型自密實混凝土。
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

低粘增稠型自密實混凝土復合摻合料的研究與應用


主要完成單位：上海建工建材科技集團股份有限公司、上海材一科技有限公司、上海材三科技有限公司

主要完成人：朱敏濤、張海峰、馬俐勇、高雙雙、呂計委、金自清、吳逸飛


項目概況

20世紀80年代初，東京大學岡村甫教授首次提出自密實混凝土（Self-Compacting Concrete，SCC）概念，并闡明了發展此類混凝土的必要性，且于1988年首次采用普通材料配制成功。SCC是一種高流態且不發生離析并僅在重力作用下即可達到均勻、密實填充成型的高性能混凝土，為施工帶來極大的便利，同時兼有提高混凝土質量、改善施工環境、加快施工進度、降低工程費用等經濟效果。

目前改善自密實混凝土（SCC）工作性能的方式眾多，但SCC在滿足工程應用的同時還應考慮與生產過程相適應，應避免原材料的特殊性導致生產線的過度改造或新建，也應避免功能型外加劑泛用從而造成污染。研究人員從SCC機理出發，考慮將工業固廢無害化處理來替代部分水泥，控制生產成本，解決固廢污染等問題。同時固廢的引入可以有效改善混凝土的強度、耐久性和水化熱等性能。從實際工程應用出發，針對目前自密實混凝土在大流動度下極易發生離析、泌水等現象展開研究，通過研究摻合料降粘、增稠作用機理，基于流化床氣相沉積法改性復合摻合料技術，開發低粘增稠型復合摻合料（Low viscosity and thickening composite admixture，LVT）產品，結合配合比優化、外加劑改性等方法，研發出高流動性、低粘度狀態下仍可保持高稠度及良好穩定性的低粘增稠型自密實混凝土。本研究將形成一系列降粘增稠型復合摻合料產品（LVT），滿足不同工程需求，降低施工成本。


主要創新點

1.降粘增稠型復合摻合料復配技術

基于摻合料種類及摻量對水泥漿體工作性能影響趨勢的研究，形成影響趨勢圖表，針對多種應用場景，根據各性能的需求指標，采用綜合平衡法或賦權法動態調整各因素的摻量，結合流化床氣相沉積法，改性復合摻合料，有效增大復合摻合料的活性位點，提高其火山灰活性，解決復合摻合料簡單復摻活性較低導致漿體早期強度下降的問題，突破了因強度限制而影響其使用摻量的瓶頸，開發了降粘增稠型復合摻合料產品（LVT）及其復配工藝，達到了提高復合摻合料摻量、降低工程能耗和成本的效果，同時提升了低粘增稠型復合摻合料的配制速率。


2.多功能緩釋型聚羧酸類外加劑改性技術


針對混凝土應用空間密閉或狹小，且對擴展時間T500和保坍性能要求較高的情況，基于對不同時間釋放到峰值的緩釋型減水劑的研究，增加梳狀分子中減水、保坍雙基團結構數量，并提高與降粘增稠型復合摻合料產品的適應性，開發了多功能緩釋型聚羧酸類外加劑（ME3660等），解決了混凝土屈服剪切應力大、保坍時間短等難題，同時包裹性差、流速慢等狀況得到改善。


3.混凝土配制技術


針對混凝土早期強度低、收縮率大等問題，通過對膠凝材料和骨料比例調整與選擇，并制備適應性良好的外加劑，研發了適用于低粘增稠型自密實混凝土的配制技術，具有流動性好、間隙通過率高、可泵性強等特點，解決了此類混凝土因強度低、密實性差導致的應用范圍小等問題。


4.流變性能簡易測定技術


針對實際工程應用中自密實混凝土離析、泌水難以把控，流變性能量化判定復雜等問題，基于過往試驗數據積累和實際工程中解決流程，通過簡易試驗裝置，測量充填于管內的自密實混凝土在一個大氣壓下的自然流出速率，結合新拌混凝土的密度計算出混凝土的屈服剪應力與粘度，開發出一種適用于自密實混凝土的流變性能檢測裝置與檢測方法。通過簡易操作與計算，減少了試驗中可能產生的變量，提升數據可靠性的同時降低了成本，解決了混凝土施工現場不具備流變性能檢測條件等問題。

混凝土流變性能監測裝置


（1管道、2可嵌入式底座、3調整螺栓、4輕質浮標、5長直管、6短直管、7U型管、8浮板、9刻度尺）

工程應用

1.上海地鐵15號線工程

線路全長42.3公里，采用全地下敷設方式。該工程施工中采用了在高鐵中廣泛使用的預制軌道板道床技術，此項技術需要工廠預制生產軌道板、現場精調鋪設及自密實混凝土灌注基底的施工工藝。


無砟軌道結構特點是以軌道板與充填層以混凝土粘結的形式組成整體結構來共同承受列車荷載。軌道板與充填層以“門型筋”進行強化連接，充填層混凝土與底座板間設中間隔離層，通過底座板上限位凹槽進行限位。其中影響板式軌道整體性能的關鍵就是充填層所用的混凝土。灌注時混凝土通過一個直徑約12cm下料口進行灌注，軌道板長度約5m，寬約2m，需灌注混凝土厚約90mm，每塊板需混凝土0.9m3。因此該工程空間密閉狹小，不具備振搗條件，施工困難。


無砟軌道所用預制軌道板

2.徐家匯中心虹橋路地塊項目


該工程位于上海市徐匯區核心地帶，工程總用地面積66017m2，建筑總面積為772643m2，包括T1、T2塔樓、酒店與裙房，作為大型城市高端綜合體，項目建成后將成為新的城市地標。


根據項目設計要求，該工程高強混凝土墻柱結構均采用混凝土實體墻柱，而目前行業內高強混凝土柱多采用鋼管混凝土結構，較少全部采用混凝土柱，故對混凝土柱的受力性能提出了更高要求。通過系列試驗研究，開發了C80級低粘增稠型自密實混凝土，在徐家匯中心虹橋地塊項目進行了三次混凝土模擬柱實體澆筑，使配合比得到了驗證并成功應用于工程。

高強混凝土墻柱結構


完成單位簡介

上海建工建材科技集團股份有限公司成立于1953年，是世界500強上海建工集團股份有限公司的全資子公司，是上海地區預拌混凝土、預制構件生產銷售的龍頭企業，業務范圍輻射江蘇、浙江、安徽、江西、海南等省份的多個重點城市，配套有建材石礦、外加劑、泵車運輸等產業鏈。建材科技集團預拌混凝土年產量超5000萬立方米，位居上海第一、全國第三、世界第五，具有超高泵送混凝土、特種混凝土等各類高性能功能化混凝土的研發和生產能力。擁有豐富的預制構件生產經驗和強大的預制構件生產能力，年產能近75萬方。擁有完善的科技研發三級體系，技術和產品廣泛應用于超高層建筑、地鐵隧道、市政建設、公共建筑、工業建筑和民用建筑等領域，擁有全國建筑業科技進步與技術創新先進企業證書和上海科委頒發的“高新技術企業”證書，一批小眾精品混凝土引領行業技術新風尚。


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