【科技进步类】一等奖：超高性能混凝土的低成本制备和多场景应用技术研究及标准规范建立
时间：2023-07-06 来源：CCPA科技工作部 分享：
项目针对UHPC的生产和应用技术需求，采用偏高岭土和矿渣粉取代硅灰，制备出120MPa级UHPC，使UHPC的生产成本降低10%以上；在极低水胶比（≤0.18）条件下，制备出28d收缩率小于150x10-6，体积稳定性良好的200MPa级UHPC。利用UHPC将装配式桥面板的湿接缝宽度由传统的（1-2）m降低至（0.2-0.3）m，并提高装配式墩柱的抗震性能；
2022年度
混凝土科学技术奖•科技进步类
项目展示
2022年度 混凝土科学技术奖工作于2022年5月启动，至2023年1月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目44项。经过专家评审委员会的初评及终评，共计36个项目获奖，包括一等奖1项、二等奖16项、三等奖19项，其中“科技进步类”22项、“技术革新类”14项。
超高性能混凝土的低成本制备和多场景应用技术研究及标准规范建立
主要完成单位：同济大学、上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司、上海建工建材科技集团股份有限公司、上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司、上海复培新材料科技有限公司、上海东大化学有限公司、上海城建预制构件有限公司
主要完成人：孙振平、李雪峰、吴德龙、王巍、李飞、翟立杰、桂植樑、杨海静、胡方健、庞敏、水亮亮、卢子臣、冀言亮、葛好升、张挺
超高性能混凝土（UHPC）具有超高抗压强度、超高抗拉强度、超高韧性以及超高耐久性等优异性能，被认为是服务我国重大工程建设的理想先进土木工程材料之一，契合国家重大发展战略需求。然而，为保证超高抗压强度，UHPC的水泥和硅灰用量较大，不仅使UHPC的生产成本高昂，还易引发工作性不佳以及收缩开裂等问题，反而对其力学性能和耐久性产生不利影响。另外，UHPC的优异性能使其在预制构件、特殊结构以及加固等工程中具有显著优势，但目前仍未形成科学的配套设计方案，难以保证相关工程的质量可靠性和安全性。同时，UHPC的生产及应用较为粗放，在原材料选取、性能检验以及工程应用等方面缺乏统一的标准，极大地限制了UHPC的进一步推广和应用。
项目针对UHPC的生产和应用技术需求，采用偏高岭土和矿渣粉取代硅灰，制备出120MPa级UHPC，使UHPC的生产成本降低10%以上；在极低水胶比（≤0.18）条件下，制备出28d收缩率小于150x10-6，体积稳定性良好的200MPa级UHPC。利用UHPC将装配式桥面板的湿接缝宽度由传统的（1-2）m降低至（0.2-0.3）m，并提高装配式墩柱的抗震性能；设计并实施了全预制轻型UHPC桥梁盖梁、钢筋/普通混凝土与UHPC的组合梁以及UHPC加固层。主导/参与制定了UHPC标准，规定了UHPC的原材料、分类、性能要求及试验方法，指导并规范了UHPC在桥梁、公路以及加固等工程中的结构设计、施工及质量检验细则，使UHPC产品质量及施工质量控制有据可依。
（1）基于超细颗粒的填充效应、粒级的优化作用以及掺合料的活性效应，通过大量试验研究，形成了利用偏高岭土和矿渣粉取代硅灰制备120MPa级UHPC的技术，大幅降低了UHPC的原材料成本；在极低水胶比（≤0.18）条件下，基于颗粒最紧密堆积理论、多尺度原材料配伍、配套混凝土外加剂技术以及纤维复合技术，建立科学的UHPC制备技术，在保证工作性能和力学性能的前提下，实现UHPC的流变调控以及限制收缩开裂的目标，充分保障UHPC的耐久性。
（2）针对UHPC在预制构件安装工程、组合结构构件制造以及加固工程等领域的应用趋势，综合理论分析及数值仿真方法，提出了UHPC湿接缝、预制桥梁盖梁、钢筋/普通混凝土与UHPC的组合梁及UHPC加固层的设计与实施方案，并通过大比例模型试验，验证了设计依据的合理性，确保UHPC在多场景应用中的可靠性和安全性。
（3）围绕UHPC生产企业，主导制定了2部《超高性能混凝土》企业标准，规定了UHPC的原材料及试验方法，使UHPC产品质量控制有据可依；进一步地，重点编制了协会标准《超高性能混凝土预混料》以及团体标准《超高性能混凝土（UHPC）技术要求》，完善了UHPC的分类、性能要求及检验规则等内容，确保UHPC顺利交付；同时，项目组主编了《桥梁工程超高性能混凝土应用技术标准》以及《公路桥梁超高性能混凝土加固技术指南》等标准，指导并规范了UHPC在桥梁、公路、道路、机场、建筑以及加固等工程中的结构设计、施工及质量检验细则。通过从UHPC的生产端和应用端形成统一的技术标准规范文件，确保了UHPC工程安全可靠、适用耐久、技术先进且经济合理。
课题获得4项国家级项目和6项省部级项目支持，获得授权国家发明专利及实用新型专利67项，成功向生产力转移32项；发表高水平学术论文71篇（其中SCI收录29篇，EI收录42篇）；编制正式发布国家、行业和团体标准7项；形成4项研究成果，经鉴定均达到国际先进水平。
实用新型专利（部分）
所形成的UHPC制备技术在胜辛南路蕰藻浜大桥加固维修工程、崧泽高架西延伸工程、昆明绕城高速、崇明生态大道、苏州市东环快速路、新疆乌市城北主干道、宁波机场快速路以及上海有轨电车T1线等十余个省、直辖市和自治区的重点工程中得到成功应用。完成单位利用本项目技术成果实现总年产值（2021年）超过20亿，取得了良好的经济效益和社会效益。
乌鲁木齐市城北主干道机场高速互通立交工程PPP项目
宁波市机场快速路南延南段（绕城高速-岳林东路）工程施工Ⅴ、Ⅶ、IX 标段
同济大学材料科学与工程学院前身为材料界著名学者黄蕴元先生创立于1956年的建筑工艺系，是全国最早成立的建筑材料系科之一。学院设有土木工程材料、无机材料、高分子材料3个系，拥有材料科学与工程一级学科博士学位授权点和博士后流动站，设有2个本科专业， 4个硕士和博士研究生培养方向；拥有先进土木工程材料教育部重点实验室、上海金属功能材料开发应用重点实验室以及上海市粉末冶金汽车材料工业技术工程中心，主办有中文核心期刊《建筑材料学报》。学院在材料科学与工程学科的基础、应用基础和高新技术领域积极探索创新，承担了包括973、863、国家重点研发计划以及国家自然科学基金重点项目等国家级科研项目和国家重大工程建设项目；获得了国家科技进步二等奖、技术发明二等奖以及省部级科技一等奖等科技奖励，并向社会输出了一批高科技成果。学院当前面向世界科技前沿和国家重大需求，重点开展新型能源材料、电子信息材料、生物医用材料、碳基纳米材料、低碳绿色建筑材料、特种功能磁性材料等方向的材料交叉科学研究，力争打造成为材料领域高层次人才的汇聚地和高水平成果的发源地。
上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司成立于1963年，是从事基础设施建设的勘察、设计、总承包为主的综合性设计咨询研究单位，具有国家工程设计综合甲级、国家工程勘察综合甲级、工程咨询甲级综合资信，为工程建设提供全行业、全过程服务。上海城建设计集团作为国内最早一批探索装配式桥梁全套技术的设计研究单位，通过十多年的技术积累，在集团公司装配式桥梁技术研发中心的基础上，于2017年8月1日，由上海市科委批准牵头成立了“上海工业化装配化市政工程技术研究中心”。中心聚焦于装配式市政工程技术和新材料的应用研究，承担了上海市住房和城乡建设管理委员会课题“UHPC在桥梁预制结构中的应用研究”等多项课题，主编上海市工程建设标准《桥梁工程超高性能混凝土应用技术标准》DG/TJ08-2401-2022中国公路学会标准《公路桥梁超高性能混凝土加固技术指南》T/CHTS10066-2022等多部超高性能混凝土相关标准，为推动超高性能混凝土在工程中的应用做出来贡献。
上海建工建材科技集团股份有限公司是上海建工集团股份有限公司的全资子公司，是上海地区预拌混凝土、预制构件生产销售的龙头企业。公司拥有完善的科技研发三级体系，技术和产品广泛应用于超高层建筑、地铁隧道、市政建设、公共建筑、工业建筑和民用建筑等领域，拥有全国建筑业科技进步与技术创新先进企业证书和上海科委颁发的“高新技术企业”证书，一批小众精品混凝土引领行业技术新风尚。公司先后荣获“全国五一劳动奖状”、“上海市重点工程实事立功竞赛金杯公司”、连续32次获得“上海市重点工程实事立功竞赛优秀公司”，被特色命名为“建设先行官”。所参建的工程多次获得国家科技进步奖、中国土木工程詹天佑奖、国家鲁班奖和上海市白玉兰奖。
上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司（简称上海市政总院）成立于1954年，从事规划、工程设计和咨询、工程建设总承包及项目管理全过程服务。上海市政总院坚持科技创新，累计获得国家、省部级科技进步奖200余项次，中国土木工程詹天佑大奖20项，专利申请量达3000余项。被评为国家知识产权示范企业和上海市优秀高新技术企业，形成22项核心技术，并付诸工程实践。拥有4个国家级科技创新平台、6个市级技术研究中心，主编国家、行业和上海市地方标准规范（标准设计）90余项。
上海复培新材料科技有限公司成立于2016年，主要致力于固体废弃物资源再利用技术的研发，以及新型绿色环保节能建材的研发、生产、销售、推广及工程应用。公司相继与同济大学、上海大学、南京大学、上海市政设计研究总院、上海市建科院等科研院所联合建立了“超高性能混凝土（UHPC）产学研基地”、“资源综合利用及新型建材产学研用合作基地”等，研究地方性原材料---钢渣、脱硫石膏、粉煤灰等固废的资源再利用技术，并以此为原料制备绿色环保节能建材。公司现已成功研制生产“超高性能混凝土（UHPC）”、“反射隔热涂料组合脱硫石膏轻集料砂浆保温系统”等绿色节能产品，并广泛应用于上海、安徽、浙江、新疆、江苏等工程项目中。公司拥有发明专利17项，制定企业标准4项，参编团体标准5项，拥有企业自主商标24项，并荣获上海市高新技术企业、上海市专精特新中小企业、上海市科技小巨人培育企业等多项荣誉。
上海东大化学有限公司成立于2010年6月，公司产业定位于EO/PO下游衍生物的研发、生产和销售，拥有聚羧酸减水剂聚醚、非离子表面活性剂、特种聚醚、防水与密封材料四大系列产品。业务范围涵盖日化洗涤、电器节能、绿色建材、高速铁路、地铁隧道等诸多领域。2017年，“东大化学”表面活性剂获得上海市名牌称号，上海市企业技术中心等；2019年高分子量PEG产品及其催化剂技术开发获得上海市科学技术发明三等奖。
上海城建预制构件有限公司隶属于隧道股份市政集团旗下，公司从产品制造端出发，通过深化设计、新材料应用、信息化建设、生产配套设施研发、技术咨询服务以及投资运营等层面，形成“产、学、研、营”为一体的预制装配式全产业链推进平台，全面推进建筑工业化发展。50多年来，构件公司完成了管涵、管片类产品生产500多公里，房建PC构件设计生产施工60多万平方米。自2016年介入市政PC生产板块以来，先后参与了S26入城段高架快速路、济阳路快速化改建、A30沿江通道、两港大道高架快速路、军工路快速路新建、崇明建设公路改扩建等诸多市政建设工程项目。获得专利发明百余项，参与地方与国家规范标准编撰，获得预制装配式优秀企业等荣誉，并于2020年荣获上海市装配式建筑产业基地称号，2022年获评“国家高新技术企业”。
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