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2023混凝土科学技术奖
【科技进步类】二等奖:装配式桥梁桥面板及防水体系耐久性提升技术研究
时间:2024-07-26 来源:CCPA科技工作部 分享:
本项目分析了影响装配式桥梁桥面板及铺装结构破坏现象,研究了桥面板湿接缝防渗及抗侵蚀技术,开发了防水抗疲劳层铺装材料,提出了多层复合桥面防水结构,实现了装配式桥梁桥面板及防水体系耐久性提升。

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。





2023年度

混凝土科学技术奖•科技进步类

项目展示







2023年度 混凝土科学技术奖工作于2023年3月启动,至2023年12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目45项。经过专家评审委员会的初评及终评,共计30个项目获奖,包括一等奖3项、二等奖16项、三等奖11项,其中“基础理论类”2项、“科技进步类”10项、“标准创新类”3项、“技术革新类”15项。

二等奖项目

装配式桥梁桥面板及防水体系耐久性提升技术研究


主要完成单位:安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司、山东省交通科学研究院、安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司、安徽省宏图仪器设备有限公司、安徽远鸿交通科技有限公司、六安市交通公路实业有限公司、纳思同(无锡)科技发展有限公司

主要完成人:吴志刚、任园、张玉斌、孙强、杨大海、查庆、王祥彪、王春红、束冬林、方肖立、洪秀娟、鲍世辉


项目概况

与传统现浇桥梁相比,装配式桥梁施工周期短、构件质量易控制、污染小,但其无混凝土调平层,桥面板依靠大量湿接缝连接,不可避免出现开裂、渗水等病害,进而造成混凝土盐害和碱-硅反应等,影响桥梁结构安全性。


为攻坚装配式桥梁铺装与防水耐久性不足这一难题,依托S11芜湖至黄山高速公路建设工程,本项目分析了影响装配式桥梁桥面板及铺装结构破坏现象,研究了桥面板湿接缝防渗及抗侵蚀技术,开发了防水抗疲劳层铺装材料,提出了多层复合桥面防水结构,实现了装配式桥梁桥面板及防水体系耐久性提升。


本项目研究主要内容包括:


1.系统研究了桥面板湿接缝防渗、层间粘结防水、铺装层密水的多层复合的桥面防水结构体系。解决了桥面板与常规铺装层间接触、粘结、防水,以及湿接缝位置开裂、渗水等因素造成的耐久性不足问题。


2.研发了封堵桥面板渗积水的水基渗透防水剂新型材料,解决了桥面渗水以及氯离子、硫酸根离子等在混凝中传输腐蚀问题。


3.提出了防水抗疲劳沥青混合料配合比设计方法和相应的性能指标,解决了桥面板与铺装层在荷载、温度综合作用下的协调变形问题。


项目研究成果形成的成套技术,提出的多层复合桥面防水结构,湿接缝处渗水明显降低,与普通铺装防水相比,粘结强度提升20%,养护费用节约10%。防水抗疲劳铺装结构,较10cm沥青铺装层相比,成本节约9.8元/m2,铺装自重减少20%。防水抗疲劳材料与AC20、AC13、SMA13相比,防水抗疲劳层材料寿命明显提升。

防水抗疲劳材料


水泥混凝土防渗技术

主要创新点

1.明确了桥面板防渗、层间粘结防水、铺装层密水的多层复合的桥面防水结构体系。

从混凝土微观空隙结构自身特性,以及桥面板直接与铺装接触这一特殊工况,提出桥面板表面孔封堵的防渗技术;应对桥梁暴露在自然环境遭受空气、雨水以及酸碱等腐蚀介质的作用,在装配式桥面板加入阻锈剂,对混凝土板形成全方位防渗保护。为应对装配式桥梁桥面板不平整、湿接缝密集这一难题,从剪切、粘结、老化、高温、低温等多方面对比,提出SBS改性沥青与单一粒径碎石进行复合的防水粘结层,在湿接缝顶面采用抗裂、防水、消能、自粘高强抗裂贴进行抗裂防水加强处理,提出“总体协调与薄弱点加强”相结合的层间粘结防水技术。为装配式桥梁铺装层进行密水、抗裂设计,变革传统铺装下层粗、中、细粒式沥青混合料空隙率4~6%设计思路,将粒径4.75mm以下集料与矿粉进行组合设计,提出空隙率小、油石比高的防水抗疲劳层。


2.研发了封堵桥面板湿接缝渗积水的水基渗透防水剂新型材料。


桥面板湿接缝混凝土容易发生开裂,为应对桥面水下渗造成的湿接缝混凝土破坏,突破无机材料抗酸碱、附着能力、亲水不足等方面缺陷,利用氢氧化钠、硅烷偶联剂、硅酸钠水溶液与混凝土内部碱反应生成枝蔓状结晶吸水膨胀,研发了一种水基渗透防水剂,并形成自主知识产权。水基渗透防水剂渗透到混凝土内部与之反应形成整体性保护层,降低水分、盐类对湿接缝混凝土的渗透性,减少冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应等破坏,在混凝土表面形成“水基渗透防水剂表面孔封堵”效果。


3.提出了装配式桥面铺装防水抗疲劳沥青混合料的耐久性性能指标。


深入研究沥青混合料空间构成机理及沥青成膜特性,以关键筛孔1.18mm、0.075mm控制级配组成,将沥青混合料孔隙率指标降低至1.5~2%,在高温稳定性、模量、抗拉强度和密水性能之间取得平衡。

科研成果及工程应用

项目研究获发明专利6项,实用新型专利5项,软件著作权1项,发表论文多篇。本项目依托S11芜湖至黄山高速公路建设工程,部分成果在池州长江大桥、芜湖长江公路二桥以及京台高速德州至济河段等项目也得到成功应用。项目研发的水基渗透防水剂已规模化生产,铺装结构节约造价10%以上。铺装厚度减薄20%,材料节约的碳减排20%以上。安徽省装配式桥梁占比高达50%十四五安徽省高速公路3660Km建设工程为例,采用本技术,节约造价2107.2万元,节约碳排放18.4万吨。

芜黄高速等项目应用


专利成果(左右滑动查看更多)


第一完成单位简介

安徼省交通规划设计研究总院股份有限公司是一家综合性勘察设计单位,是安徼省交通控股集团有限公司国有控股上市企业,为安徽省龙头设计企业,多年进入全国设计企业50强,荣获第五届安徼省人民政府质量奖提名奖,多次在交通运输部公路建设从业企业全国综合信用评价中获AA信用评价。公司拥有工程勘察综合、工程设计综合、城乡规划、工程咨询、公路及水运工程检测和监理等多项甲级资质,以及市政公用工程、公路工程、机电工程施工总承包一级资质,是通过质量/环境/职业健康三证一体认证的高新技术企业。


公司业务覆盖交通与城乡基础设施、资源与生态及环境、智能与信息化系统等工程领域的投资、规划、咨询、项目管理、勘察设计、监理、哈测、建造、运维、装备与建筑材料开发、总承包及对外承包工程等方面,是能够为基础设施建设及运维提供一体化综合技术解决方案的技术运营商。目前,项目涉及国内近30个省级行政区,以及非洲、东南亚等国家和地区,形成了面向国内外市场,多领域、多元化的经营格局。


公司以创新驱动企业与产业高质量发展,持续推动科技成果和核心技术的工程化应用和产业化推广。依托国家企业技术中心、交通运输部节能环保和智能制造两大研发中心、博士后科研工作站、劳模创新工作室等多个科技研发平台,在新基建领域,着力发展工业化智能建造、工程智慧康养、智慧交通、数字化交付等技术。积极推进数字化转型,作为交通强国建设试点项目承担单位,公司大力推进工程数智化技术与服务平台融取得了丰硕成果。



科技奖申报请点击: http://jl.ccpa.com.cn

查看申报通知请点击:关于申报和推荐2024年度 混凝土科学技术奖的通知



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