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2023混凝土科学技术奖
【技术革新类】二等奖项目:现代混凝土用减缩型超塑化剂关键技术开发及产业化
时间:2024-10-29    来源:CCPA科技工作部    分享:
本项目设计制备减缩型聚羧酸减水剂和水化热调控聚合物。
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2023年度

混凝土科学技术奖•技术革新类

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

现代混凝土用减缩型超塑化剂关键技术开发及产业化 


要完成单:科之杰新材料集团有限公司

主要完成人:林艳梅、钟丽娜、官梦芹、方云辉、柯余良、张小芳、赖华珍


项目概况

混凝土的收缩开裂是影响混凝土结构安全最严峻的问题之一,也是困扰工程领域的世界性难题。减水剂是现代混凝土的重要组成部分,聚羧酸减水剂因其优良的品质,被广泛应用于水泥混凝土当中。因为聚羧酸减水剂的分子可设计性,近年来,大量学者聚焦功能型聚羧酸减水剂的发展。本项目设计制备减缩型聚羧酸减水剂和水化热调控聚合物。减缩型聚羧酸减水剂具有的降低碱离子浓度、延迟水泥水化以及降低表面张力的作用,使得水泥浆体具有较高的内部相对湿度,从而显著降低混凝土的干燥收缩和自收缩;水化热调控聚合物属于淀粉糊精类水化热调控外加剂,可以调节水泥颗粒表面吸附能力、可控释放,抑制水化产物生长和延缓放热过程,有效降低混凝土温度收缩。为水利、核电、高铁、桥梁、地铁、隧道等重大工程混凝土裂缝控制提供关键支撑。


主要创新点

(1) 空间位阻和低表面张力协同,有效控制混凝土干缩裂缝和自收缩裂缝

采用分子裁剪技术,在聚羧酸聚合物分子结构中引入减缩调控基团,同时调节分子支链密度和长度,开发减缩型聚羧酸共聚物,实现空间位阻和低表面张力协同,显著降低了混凝土孔溶液的表面张力和K+、Na+浓度,降低碱离子浓度以及延迟水泥水化使得水泥浆体具有较高的内部相对湿度,使得28d混凝土收缩率降低20%以上,有效控制混凝土干缩裂缝和自收缩裂缝。

(2) 高效调节水泥颗粒表面吸附能力与可控释放,有效控制混凝土温度收缩裂缝

在聚羧酸分子结构中引入缓释基团,并结合分子链密度调控,开发新型淀粉糊精类水化热调控材料,淀粉糊精类水化热调控材料通常具有更高的分子量、更多的官能团数目和更庞大的分子线团,分子结构中大量的羟基和羧基能够络合Ca2+而降低自由离子浓度,能高效调节水化热调控材料在水泥颗粒表面的吸附能力与可控释放,降低水泥放热速率峰值40%以上,有效控制混凝土温度收缩裂缝。
(3) 多重协同混凝土抗裂技术,为混凝土工程裂缝控制提供技术支撑
减缩功能材料在重大工程中的创新应用。减缩功能材料使得水化速率和膨胀历程协同调控,解决成都轨道交通19号线二期工程等强约束结构温度剧升快降的收缩开裂难题;减缩功能材料解决了醴陵贺家桥风电项目中风机基础收缩大、易开裂难题;控温减缩技术,为安海湾特大桥承台大体积混凝土裂缝控制提供关键支撑。

工程应用

开发产品应用到水利、核电、高铁、桥梁、地铁、隧道等重大工程,有效控制工程混凝土收缩开裂,延长其服役寿命,实现显著的经济和社会效益。


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项目成果应用于成都地铁19号线二期工程

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项目成果应用于醴陵贺家桥风电项目


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项目成果应用于安海湾特大桥


完成单位简介

科之杰新材料集团有限公司(以下简称“科之杰集团”)致力于工程添加剂相关技术的研发与成果转化,是中国工程添加剂行业领军的生产与应用技术集成方案提供商。以“主攻国内,开发海外,提升定位,专项专研”的国际化战略为目标,高效集成“研、产、销、服”产业链,为行业提供高性价比的产品与服务。在全国建立了18个生产基地,拥有多条工程添加剂生产线,可提供100余种工程添加剂及相关产品。科之杰集团研制的工程添加剂包括在建筑工程、特种工程、防水工程、交通工程等领域使用功能型添加剂,属于材料与高分子化学、表面活性剂的前沿交叉领域,具有较高的技术含量,是实现混凝土行业“低碳、生态”发展的核心材料,已成为现代混凝土中不可或缺的重要组成部分。主要产品有减水剂、泵送剂、缓凝剂、速凝剂、早强剂、膨胀剂、防冻剂、快速修补剂、压浆剂、灌浆料、减缩剂、界面剂等100余种新型混凝土改性材料,广泛应用于混凝土搅拌站、预制高强管桩、高速铁路、高速公路、核电、火电、大桥、港口、码头等建筑领域的混凝土工程,对国家基础设施建设发展起到重大作用。科之杰集团聚羧酸减水剂产品获得第七批国家级制造业单项冠军(产品)。在历年的"中国混凝土外加剂企业综合十强"的评选中,科之杰集团的行业排名和综合实力逐年递增。2014~2022年“中国混凝土外加剂企业综合十强”与“中国聚羧酸减水剂企业十强”评选,科之杰连续在外加剂行业综合实力排名全国前二,2022年科之杰集团产能、外加剂总销量、聚羧酸系外加剂销量均位于行业首位。在产学研方面,科之杰集团已与国内多所重点大学建立长期合作关系:与清华大学、厦门大学、东南大学、重庆大学等开展项目合作;在东南大学、重庆大学设立奖学金,联合成立实习基地;与西安建筑科技大学共建研究中心等。



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