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混凝土預制構件具有標準化生產、綠色化施工、建筑質量超前控制等優點，是實現建筑工業化的重要途徑。近年來，隨著我國經濟持續、快速發展，混凝土預制構件產量飛速增長。2020年行業重點產品如商品混凝土、混凝土壓力管、預制混凝土樁等累計產量均實現同比增長，并創下歷史新高。

隨著大部分管樁生產企業更改生產工藝，從原來高壓釜的蒸壓工藝改變為免蒸壓工藝。免蒸壓工藝通過采用高效減水劑，降低混凝土的水膠比，實現混凝土更高更好的密實度，因此免蒸壓工藝對減水劑減水率的要求也隨之提高。在預應力管樁混凝土生產中，減水劑多采用萘系或脂肪族減水劑。由于普通聚羧酸減水劑在高標號混凝土中表現出漿體粘度大，對用水量和摻量非常敏感，以及對含泥含粉敏感等問題，大大限制了聚羧酸減水劑在預應力管樁混凝土中的推廣應用。

為解決上述問題，項目完成單位開展了以下研發工作。1）引入EO/PO嵌段的聚醚，調整產品HLB值，優化、調控氣泡大小及穩定性能，從而優化高強管樁混凝土內部氣孔結構；2）調整減水劑分子側鏈結構，從而提高水泥水化速率，促進高強管樁混凝土早期強度發展；3）優化吸附基團密度及位置分布，增強減水劑分子對水泥顆粒的吸附與吸附分散作用，降低混凝土塑性粘度，改善高強管樁混凝土工作性能；4）從高強管樁混凝土實際配合比出發，研究配制原材料、水膠比、環境等因素對高強管樁混凝土流變性能和觸變性能的影響，基于混凝土流變學模型最新的研究成果，建立了PHC流變性能評價方法。以上研發工作為實現管樁混凝土免蒸壓工藝提供了技術途徑，同時為聚羧酸減水劑在管樁混凝土中的應用打開了突破口，顯示出了經濟效益和社會效益。

▲高強管樁混凝土專用聚羧酸減水劑

1.管樁專用聚羧酸減水劑的研發從水泥顆粒表面的分子構象、作用行為、吸附特性及水泥水化等機理出發，對其應用性能和作用機理進行了系統研究，為功能型聚羧酸外加劑的分子結構設計提供理論指導，為聚羧酸減水劑的制備和應用奠定了良好的基礎。

2.開發具有超早強、低引氣和流變性能調節特性的聚羧酸外加劑，改善了高強管樁混凝土的工作性能與流變性能，且進一步提升混凝土的各項力學性能，滿足管樁生產需求。

3.解決了傳統的萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽系等減水劑的坍落度變化大，生產工藝復雜，能耗大、環境污染大的問題，高強管樁混凝土專用聚羧酸減水劑實現了滿足低碳經濟、混凝土施工和可持續發展的需求。

▲管樁混凝土工作性、余漿、內壁及外觀狀態圖

管樁專用聚羧酸減水劑已在多家管樁生產企業，包括建華集團、三和集團、寶豐集團、蘇州星火管樁有限公司、宿遷金鑫合眾樁業有限公司、常熟市永基建材制品有限公司等得到了成功應用，混凝土性能符合管樁生產工藝要求，應用效果良好。

高強管樁混凝土專用聚羧酸減水劑的開發以及在高強管樁混凝土中的成功應用，從技術效益來看，產品滿足了管樁混凝土的生產需求，解決了聚羧酸減水劑在管樁領域的應用問題，而且現場使用穩定，在管樁行業大力推廣聚羧酸減水劑是可行的；從經濟效益上看，采用管樁專用聚羧酸減水劑，管樁混凝土單方成本降低，同時避免了使用高壓釜帶來的蒸汽資源消耗，節約了蒸汽成本；從社會效益上看，使用多功能化的聚羧酸減水劑進行生產高強管樁混凝土，減少了燃煤消耗和溫室氣體排放，促進了混凝土管樁制品行業的綠色發展。

江蘇奧萊特新材料股份有限公司專注于混凝土外加劑的研究、開發和產業化，被認定為“國家高新技術企業”，“江蘇省優秀企業”，連續六年進入中國聚羧酸減水劑企業十強并連續兩年獲得中國外加劑企業十強，是中國高鐵外加劑持續領跑品牌。

▲福廈鐵路

▲滬蘇通長江大橋

北京工業大學創建于1960年，是一所以工為主，工、理、經、管、文、法、藝術、教育相結合的多科性市屬重點大學。1981年成為國家教育部批準的第一批碩士學位授予單位，1985年成為博士學位授予單位，1996年通過國家“211工程”預審，正式跨入國家二十一世紀重點建設的百所大學的行列。2017年9月，學校正式進入國家一流學科建設高校行列，8個學科躋身2020年QS世界大學排行榜前500，位列QS2020年世界大學排名中國內地第32，工程學、材料科學、化學、環境科學與生態學、計算機科學、生物學與生物化學6個學科進入ESI前1％。

北京工業大學材料與制造學部成立于2018年1月，自2020年4月開始實體化運行。學部擁有5個一級學科（材料科學與工程、光學工程、機械工程、力學、儀器科學與技術）和1個交叉學科（資源環境與循環經濟），其中國家重點學科2個（材料科學與工程、光學工程）、北京市高精尖學科3個（材料科學與工程、機械工程、光學工程），進入QS全球大學學科排名前250名學科2個（材料科學與工程、機械工程）。擁有北京市重點學科6個（材料科學與工程、機械工程、機械制造及其自動化、機械設計及理論、光學、資源環境與循環經濟）、北京市重點建設學科3個（工程力學、機械電子工程、儀器科學與技術）。擁有博士后科研流動站4個（材料科學與工程、機械工程、力學、光學工程）。