【科技进步类】二等奖:高性能透水混凝土的制备与性能研究及工程示范
2024年度 混凝土科学技术奖已经开始申报,欢迎业内企事业单位及从业人员,持续关注协会官方公众号【混凝土科技奖】的相关信息。
混凝土科学技术奖•科技进步类
项目展示
二等奖项目
高性能透水混凝土的制备与性能研究及工程示范
主要完成单位:广州大学、南京标美生态环境科技有限公司、河海大学、珠海春禾新材料研究院有限公司、广东省水利电力勘测设计研究院有限公司、江苏香叶建材科技有限公司、江西省标美生态环境科技有限公司
主要完成人:焦楚杰、张力、陈宏伟、陈徐东、何松松、李古、郭伟、高仁辉、么振东、崔恒香、徐向荣、祝小清
项目概况
本项目面向全球“双碳”重要议题和国家“海绵城市”建设迫切需求,针对普通透水混凝土3个“卡脖子”难题:力学性能与透水性能相挚肘,固废应用与性能提升难协调;本构、生态与长期性能基础研究薄弱;传统生产工艺与环保政策相冲突,标准规范与产业化体系亟待完善,开展校企联合攻关高性能透水混凝土(High Performance Pervious Concrete,HPPC),主要研究内容如下:
1.HPPC设计理论与创新产品研发
探明了透水混凝土配合比基本变量与力学、透水性能的内在关联,提出了透水混凝土“膜厚度”理论,构建了基于膜厚度并考虑骨料湿胀效应的配合比“三步设计法”,实现了再生透水混凝土水力特性的高效调控,开发出透水混凝土系列专用胶结料的高新技术产品,研发出HPPC。
2.HPPC动态力学特性和断裂疲劳机制
建立了HPPC动态力学响应模型,揭示了HPPC破坏机理;提出了以力学和能量演化为目标的本构反演算法,实现了HPPC断裂全过程的数值解析;探明了HPPC在疲劳荷载下的断裂特性和损伤机制,构建了HPPC的疲劳裂缝扩展方程和寿命预测模型。
3.HPPC疏堵机理和智能检测系统
解析了HPPC在固态、液态和生物多场耦合作用下的透水性能衰减规律,建立了HPPC堵塞失效预测模型;发明了透水路面堵塞状态和孔隙率的实时、原位、无损检测智能系统;提出了不同地域和多种工况下HPPC工程的精准管养方法。
4.HPPC道路降温机制、净化功能与盐冻耐久性
开发了温度-湿度-风多场耦合测试监控平台,提出了HPPC路面“渗透-持水-蒸发”三阶段降温理论,发展了HPPC路面降温的定量计算方法。研制出了水质、空气净化和抑菌功能的HPPC。揭示了HPPC在冻融、氯盐侵蚀及其耦合作用下的性能衰减机理,建立了HPPC盐冻服役寿命预测模型,提出了适合于HPPC的盐冻耐久性评估方法。
5.预拌再生HPPC生产施工关键技术
研发了再生骨料专用外加剂并形成标准,促进了建筑固废在HPPC的全再生应用。构建了预拌再生HPPC生产、施工关键技术和质量控制体系,解决了传统现场拌合工艺与环保政策冲突、产品性能低且不稳定的难题,编制了标准和工法。实现了高性价比预拌再生HPPC的建筑固废资源化、生产施工标准化、工程应用产业化。
主要创新点
1.开发出专用胶结料和配合比三步设计法,研发出高性能透水混凝土(HPPC)。
2.建立了HPPC动态力学响应模型和疲劳寿命预测模型。
5.确立了以商混站为主的预拌再生HPPC生产方式。
工程应用
应用于西安大明宫国家遗址公园(世界最大面积单体透水混凝土)、中国第二历史档案馆园区(中央直属档案馆)、北京贺新公园(“十三五”国家重点研发项目示范工程)等重大地标工程。
完成单位简介
第一完成单位广州大学,是广东省高水平大学建设计划重点建设高校、广州市高水平大学建设高校。学科涵盖工学、理学等11个门类,拥有8个博士后科研流动站、10个博士学位授权点、64个硕士学位授权点、76个本科专业,在校学生38755人。学校现有教职工3303人,其中全职两院院士5人、全职外国和国际组织院士10人、特聘院士3人,国家和省市人才项目入选者522人。学校工程学、计算机科学、材料科学等8个学科进入ESI全球前1%;土木工程和化学工程进入世界排名前百强;学校在2023软科中国大学排名中位列主榜第97位,在2023软科世界大学学术排名中位列世界大学第463位、中国内地高校第78位。
第二完成单位南京标美生态环境科技有限公司,从事透水混凝土的研发与应用,主要起草编制了国内生态透水铺装行业第一个标准、主编参编国标、行业标准、地标、省部级工法等30多项,获省部级成果5项、参与承担国家级课题2项、获得省部级科技奖6项、参与设计、提供核心技术、材料等涵盖了国内具影响力的行业地标项目:北京奥林匹克公园、上海世博会、西安大明宫国家遗址公园、苏通新加坡科技园、南京青奥会、杭州亚运会、北京郊野森林公园(国家十三五全固废资源化利用示范项目)等。
第三完成单位河海大学,是教育部直属全国重点大学,是实施国家“211工程”重点建设、国家优势学科创新平台建设、“双一流”建设以及教育部批准设立研究生院的高校。学科涵盖工学、理学等9个门类,拥有16个博士后科研流动站、18个博士学位授权点、61个硕士学位授权点、72个本科专业,在校学生41669人。学校现有教职工3636人,其中院士5人、国家和省市人才项目入选者703人。水利工程、环境科学与工程2个学科入围一流学科建设名单。工程学、环境/生态学、计算机科学、材料科学、地球科学、农业科学、化学、社会科学总论、数学、植物与动物科学10个学科进入ESI世界排名前1%,其中工程学、环境/生态学进入世界排名前1‰。
第四完成单位珠海春禾新材料研究院有限公司,是集技术咨询、新材料研发、人才培养和成果转化等功能于一体的高新技术企业。2019年通过认定成为国家高新技术企业和珠海市新型研发机构。2020年获广东省教育厅批准成为广东省联合培养研究生示范基地,2022年获珠海市科创局批准成为珠海市工程技术中心。研究院先后荣获2019年、2021年、2023年广东省科技进步二等奖;2019年华夏建设科学技术三等奖;2021年度预拌砂浆行业杰出贡献奖等科技奖项。
第五完成单位广东省水利电力勘测设计研究院有限公司,始建于1956年,是国家高新技术企业、全国水利水电勘测设计行业信用AAA级企业。业务领域涵盖水利水电、新能源、公路交通、工业与民用建筑、电力、环保、水保、市政、工程总承包、生态水利、智慧水利等。先后获得国家科技进步奖9项,国家优秀工程勘察设计奖40多项,省、部级优秀工程勘察设计奖、科技进步奖180多项,10多项詹天佑土木工程大奖、大禹奖等国家大奖,以及素有国际工程界“诺贝尔奖”之称的“菲迪克”工程项目优秀奖等。
第六完成单位江苏香叶建材科技有限公司,是从事生态循环材料和产品研发及加工的集约型高新企业。近年来,获得12项国家发明专利,15项实用新型专利和22项外观设计专利。已经完成了20多万套水泥木质混凝土树穴盖板和20万m2水泥木质透水混凝土及几千平米水泥木质混凝土生态绿化墙的任务。2022年入选“一带一路”生态环境治理技术及产品推荐目录单位。
第七完成单位江西省标美生态环境科技有限公司,是从事生态及功能型环境建材研发、生产、销售和服务的科技型公司,经营范围包括城市生态道路建设工程研发;透水混凝土材料、透水沥青改性材料、地坪材料生产及施工等。产品相继获得相关部门颁发的新产品、新技术奖及科技成果推广项目等荣誉。参与承担多个项目:上饶吉阳中路提升改造海绵城市建设项目、三清山北大道改造项目;上饶海绵城市试点项目等。公司秉承“绿色生态、优质创新、安全环保”的宗旨,致力于推进生态技术在环境生态与人居空间领域的绿色低碳应用。
科技奖申报请点击:http://jl.ccpa.com.cn
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