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2022混凝土科学技术奖
【科技进步类】二等奖:轻集料混凝土超高层泵送性能研究及其高性能与超高性能提升关键技术
时间:2023-07-07    来源:CCPA科技工作部    分享:
轻集料混凝土应用在超高层建筑的浇筑中,可以降低建筑结构自重,缩减相应结构尺寸,提高标准层面积使用率,同时提高建筑抗震性能与耐久性,改善建筑的保温与隔热性能。



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。



二等奖项目

轻集料混凝土超高层泵送性能研究及其高性能与超高性能提升关键技术


主要完成单位:中建商品混凝土有限公司


主要完成人:王军、赵日煦、丁庆军、熊龙、谯理格、杨文、陈晨、郑伟豪、宋正林、黄汉洋、吴雄、童君


项目概况  

轻集料混凝土应用在超高层建筑的浇筑中,可以降低建筑结构自重,缩减相应结构尺寸,提高标准层面积使用率,同时提高建筑抗震性能与耐久性,改善建筑的保温与隔热性能。使用轻集料混凝土是超高层建筑领域行之有效的发展方向,具有广阔的应用前景,目前轻质高强混凝土的生产施工也存在三大制约因素:

1.轻集料混凝土泵送性能不良。轻集料多孔吸水的特点导致流动性变差,各方面工作性能劣化。

2.轻质化引起混凝土性能损失过大。轻集料往往弹性模量低、强度小,以其替代河砂、石英砂等高强集料,混凝土性能会产生较大程度的劣化。

3.行业间统筹协调不充分。行业中尚未建立轻集料混凝土的泵送施工性能系统检测与评价体系,国内外相关工程案例较少,使得其技术壁垒高筑。

项目组经五年的产-学-研联合攻关,突破了材料设计与施工工艺等方面的技术挑战,实现了轻集料混凝土在建材领域的高性能化应用。


主要创新点  

(1)轻集料混凝土超高层泵送性能设计与评价方法。
基于流变学原理建立轻集料混凝土超高层泵送流变模型,提出了轻集料混凝土超高泵送性能设计与评价方法,建立了工作性、匀质性和泵送性能稳定性的轻集料混凝土超高层泵送性能评价体系,成功开发轻集料混凝土超高层泵送性能提升技术。
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(2) 超高层泵送轻质高性能与超高性能混凝土设计与制备关键技术。

开发高强低吸水轻集料和超分散高保坍多功能专用外加剂,制备出适用于超高层泵送施工的轻质高性能与轻质超高性能混凝土(LUHPC),实现了垂直高度400m的轻质高性能混凝土超高层泵送。

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高强低吸水轻集料和超分散高保坍多功能专用外加剂
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孔结构模拟,预湿轻集料内养护释水补偿收缩

(3)超高层泵送轻集料混凝土制备、施工与质量控制成套技术。

提出轻集料技术要求:筒压强度≥7.0MPa,密度等级≤800,1h吸水率≤9.0%,饱和吸水率≤10.0%,形状校正系数0.75-0.90(碎石型);预湿处理要求:硅灰0.3水灰比,FHZC3‰,处理时间>1h;出厂检验要求:检验频率≥1次/30min,扩展度≥700mm,匀质性系数≥0.92,体积压缩率≤5.0%;改善拌合工艺。形成超高泵送轻质高性能混凝土与轻质超高性能混凝土施工工艺与质量控制成套技术,并编制轻集料混凝土超高层泵送相关的行业标准和工法。


应用效果  

本成果以轻集料替代石英砂,实现了超高性能混凝土的轻质化,有助于建筑物承重结构的尺寸减薄,降低胶凝材料用量;利用轻集料预湿与膨胀剂协同作用,解决了超高性能混凝土收缩大、易开裂的问题,实现了超高性能混凝土的免蒸养施工,能够有效降低生产能耗,大幅度减小生成成本;通过科学组织生产,提高轻质高强混凝土工作性能寄匀质性,实现轻质超高性能混凝土的超高层泵送施工,有助于轻质超高新能混凝土的预拌厂生产,避免了现场搅拌引起的环境污染,提高预拌厂设备使用效率,能有效减少轻质超高新能混凝土生产中的设备成本。
本项目科技成果制备的LUHPC,应用于府河大桥的修补加固工程,垂直泵送高度-21.6m,浇筑保护层高度2.4m,厚22mm,浇筑LUHPC共16m3,混凝土初始坍落度260mm,黏度为52.7Pa·s,28d抗压强度达到109.2MPa,弹性模量为39.5GPa,120d自收缩率为2.83×10-4,表观密度为2095kg/m3。工程应用结果表明,LUHPC墩柱加固保护层满足原工程设计要求,自重较普通混凝土降低20%以上。
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府河大桥桥墩加固工程现场


企业介绍  

中建商品混凝土有限公司是从事混凝土生产、技术研发、技术输出服务的大型国有企业,是我国混凝土行业的“领头羊”。公司业务范围覆盖我国22个省市,和“一带一路”沿线国家(北非、东南亚等),在国家“走出去”战略中起到关键的支撑作用。荣获全国五一劳动奖状、中国海员建设工会“工人先锋号”、中国混凝土行业优秀企业等荣誉。

中建商品混凝土有限公司拥有“湖北省绿色高性能混凝土工程技术研究中心”,该技术中心成立于2007年9月,专注于绿色混凝土、高性能混凝土、化学建材、特种混凝土、新型建筑材料、工业废弃物利用等技术的研发和推广,开展了大量工作,取得了大量科技成果。2009年11月授牌为“中国建筑混凝土技术中心”;2010年8月被认定为“湖北省认定企业技术中心”;2014年10月被认定为“湖北省绿色高性能混凝土工程技术研究中心”;2015年11月顺利通过国家高新技术企业认定,12月荣获“武汉市科技创新示范企业”, 2016年度中建商品混凝土有限公司技术中心被评为“国家企业技术中心”,2021年12月被认定为“湖北省工程研究中心”。


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