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2022混凝土科学技术奖
【科技进步类】三等奖:超高结构轻集料混凝土研发及百米级泵送施工关键技术
时间:2023-08-30    来源:CCPA科技工作部    分享:
本项目针对轻集料混凝土在高层结构中应用缺乏的现状,围绕高性能轻质混凝土材料研发、超高泵送基础理论研究、轻集料混凝土防离析防分层施工控制工艺等展开科技攻关,研究成果形成百米级超高结构轻集料混凝土泵送施工技术体系。


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。


三等奖项目

超高结构轻集料混凝土研及百米级泵送施工关键技术


主要完成单位:上海建工建材科技集团股份有限公司、上海建工一建集团有限公司、上海建工集团股份有限公司、上海材五科技有限公司、上海材三科技有限公司
主要完成人:陈建大、徐磊、张海峰、金自清、朱然、张旭、高双双、卞成辉、宋卉妍、孙丽华    

项目概况  

轻集料混凝土因其具有密度小、保温性好等优点,广泛应用于非结构部位,但极少应用于主体结构。随着城市化的快速发展,高层建造日益增多,建筑自重增大对地基影响日益明显,因此,研发满足超高结构需要的高性能轻集料混凝土及成套施工技术势在必行。

本项目针对轻集料混凝土在高层结构中应用缺乏的现状,围绕高性能轻质混凝土材料研发、超高泵送基础理论研究、轻集料混凝土防离析防分层施工控制工艺等展开科技攻关,研究成果形成百米级超高结构轻集料混凝土泵送施工技术体系。


主要创新点  

1.高性能轻质高强粗集料制备及预湿技术

配制高性能轻集料混凝土的关键是要有性能良好的轻集料,要求集料容重小、强度高、吸水率适宜等。陶粒作为一种人造轻集料,呈壳核结构,外壳较致密,内部结构呈细密蜂窝状微孔。采用免烧工艺,外部裹上不同种类、不同含量的胶凝材料可控制外壳结构的致密性,从而控制陶粒的吸水性,内部采用不同密度的原料可控制陶粒的密度与强度。将制备好的陶粒进行预先吸水,随着水泥水化的进行,陶粒内部的水分不断释放到混凝土基体中,提高水泥水化速度,降低混凝土干缩开裂。

2.百米级超高泵送的轻集料高强高性能混凝土制备技术

通过对轻集料混凝土中轻集料、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、页岩型陶粒、外加剂等进行选择及配合比优化,满足了百米级的泵送需求,研发的轻集料混凝土容重为1700kg/m3,抗压强度可达到35.5MPa,泵送高度可达百米以上,具有较低氯离子渗透率和低导热系数的轻集料混凝土,满足结构设计、高耐久性和保温性能的要求。

3.混凝土新型搅拌及养护工艺

研发轻集料混凝土新型搅拌方法,调整投料顺序为粗细骨料投放(搅拌30s)→水泥(搅拌30s)→加水(搅拌120s)→出料。该投料顺序可避免按照普通混凝土顺序投料陶粒上浮引起的混凝土内部结构不均匀,工作性能差,强度低等问题。研发混凝土新型粘度搅拌测试设备,提高了测试设备的使用稳定性,叶片旋转时无明显偏心摇晃,测量精度偏差减小,实际测量精度大大提高。旋转空锤材质选用不锈钢制作,表面光洁度高,减少了自身的旋转阻力,还可控制旋转空锤壁厚调整搅拌器的自身重量。研发轻集料混凝土养护装置。该装置使轻集料混凝土能够恒温养护。中空箱体含相变材料层,可使内部的温度保持恒定。此外,该装置无需消耗电能,降低了用电成本与运维负担。

4.基于轻集料内水分吸收释放与管内压力控制的轻集料混凝土百米级泵送施工技术

形成了轻集料混凝土超高泵送关键技术,通过对轻集料混凝土泵送过程中的流动方式、压力变化、水分吸收、泵送摩擦等研究,有效解决了不同泵送压力作用下轻集料中水分含量的控制难题。提出了轻集料混凝土成套施工方法,避免了超高泵送轻集料混凝土中陶粒上浮及和易性差等问题,实现了轻集料混凝土百米级泵送。


应用效果 

项目于2015年7月26日,在静安60号地块工程进行了泵送试验,成功将轻集料混凝土泵送至130m高度。该成果在静安嘉里综合发展项目(南区)、国泰君安办公楼、上海红宁护理院等工程得到成功应用,推动了项目的高标准实施,累计新增产值2371.00万元,新增利润165.97万元,新增税收71.13万元,经济效果显著。


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国泰君安办公楼

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静安嘉里中心

科技成果 

成果获得发明专利5项,实用新型专利6项,发表论文8篇,获得企业级工法1项。核心专利涵盖轻集料混凝土的研发、制备、施工工艺等方面。


企业介绍  

上海建工建材科技集团股份有限公司成立于1953年,是世界500强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,业务范围辐射江苏、浙江、安徽、江西、海南等省份的多个重点城市,配套有建材石矿、外加剂、泵车运输等产业链。建材科技集团预拌混凝土年产量超5000万立方米,位居上海第一、全国第三、世界第五,具有超高泵送混凝土、特种混凝土等各类高性能功能化混凝土的研发和生产能力。拥有丰富的预制构件生产经验和强大的预制构件生产能力,年产能近75万方。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。


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