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2020混凝土科学技术奖
【技术革新类】一等奖:超大尺寸混凝土构件离心制造成套技术与应用
时间:2021-01-13    来源:     分享:
本项目突破了超大尺寸混凝土构件的生产和应用技术瓶颈,开发了超大直径管桩大尺寸离心预制墩 柱、大长宽比离心构件三大类预制构件产品,并成功应用于多项重大工程建设中。





2021年度 混凝土科学技术奖已经启动,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。


2020年度

混凝土科学技术奖•技术革新类

获奖项目展示





2020年度 混凝土科学技术奖工作于2020年6月启动,至12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目61项。经过专家评审委员会的初评及终评,共计39个项目获奖,包括一等奖2项、二等奖15项、三等奖22项,其中“科技进步类”13项、“基础理论类”2项、“技术革新类”24项。



一等奖项目:超大尺寸混凝土构件离心制造成套技术与应用



主要完成单:建华建材(中国)有限公司


主要完成人:张雁、姚栋、向立军、李斌斌、张钊茂、王卫民、马进元、鲁秋月、毛由田


项目概况

随着国家产业升级与国际战略关系的调整,基础建设往深海、高速、资源节约等方向发展,通过新技术突破现有工艺制约,使各项材料性能得到高价值开发应用,同时满足智能制造、智能建造技术的发展需要,混凝土预制构件的制备、应用等系统技术革新已成为制约行业发展的关键环节。

传统的现浇工艺,存在质量控制难度大、施工周期长、环境污染、施工环境受限等一系列问题,同时混凝土构件超大尺寸化带来的能源资源消耗加剧、生产效率慢、性能发挥低、现场安装难度大、经济效益差等问题,极大制约了建筑工业化的发展进程乃至影响基础设施建设发展。超大尺寸离心混凝土构件成为海洋工程、轨道交通、水利港口、大型综合体等土木工程建造的核心要素。

本项目通过高性能混凝土系列技术、超大尺寸双层钢筋骨架自动化一体成笼技术、超大尺寸高速离心成型精细化控制、超大尺寸构件抗裂早强快速养护系统、余浆废液再循环利用等关键技术研发,突破了超大尺寸混凝土构件生产技术瓶颈,同时开发了超大直径管桩、大尺寸离心预制墩柱、大长宽比离心构件三大类预制构件产品,并成功应用于港珠澳大桥、上海虹桥枢纽、和若高铁、钱塘江堤岸治理等重大工程建设。

具体研发技术路线如下图。

主要创新点

1.研发并形成超大尺寸离心构件高性能混凝土系列技术。通过矿物掺合料与化学外加剂的协同作用、功效关系、组分设计、粒型与级配、辅助纳米改性等,实现了大流态高粘聚、超早强、高抗裂、高耐久的协同提升,形成高性能混凝土及配套生产工艺集成技术,解决了超大尺寸、超壁厚离心构件成形难、离心成型易分层、均匀性差、材料性能发挥低等问题,为超大尺寸离心成型制备奠定了基础。

2.研究形成超大尺寸双层钢筋骨架自动化一体成笼技术。通过激光自动测距、CCD视觉感应系统、自动穿筋与建立定位保持系统,保证了钢筋骨架成型的高精度技术要求,解决了劳动强度大等问题,内外主筋实现自动化预定位系统,保证主筋定位准确、混凝土保护层厚度控制更精确,解决了布料、离心时钢筋定位偏移等核心难题。

自动化滚焊设备

大直径管桩钢筋笼成型效果

3.研发并实现了超大尺寸高速离心成型控制成套技术。基于砼料流变学特征及其经时变化规律、钢筋骨架构造形式、构件尺寸及形状,提出了启动时间、最佳离心时速比的计算方法,并成功应用于超大尺寸混凝土构件离心制备厚壁精细化控制;综合考虑构件形式、砼料容重、模具构造等目标,通过三者协同开发了自平衡异型构件的离心技术,实现了大长宽比(长宽比≥2)非对称离心构件的高效、快速、稳定生产;综合集成上述技术,已实现直径1600mm、壁厚400mm以上超大尺寸离心装配式构件的生产,成功应用于重大工程建设。

4.研发并建立了超大尺寸、厚壁、非对称等构件的抗裂早强快速养护系统。通过开发实时智能温湿度控制系统、自感知雾化系统,充分利用环境温湿度场动态调控水化进程;基于构件尺寸及形状、混凝土原材料构成及性能特征,研究并提出早期收缩、开裂的预警机制;形成了离心成型超大尺寸混凝土构件超早强、高抗裂成套养护技术。

5.开发了离心余浆废液的自动回收、均化装置与循环再利用成套技术,基本实现了余浆零排放。达到节能、减排、减少CO2排放的目的。

应用效果

本项目成果实现了超大尺寸混凝土离心构件自动化、高效率、工业化生产,形成装置、装备、模具、布料、离心、养护等成套技术,提高了构件混凝土耐久性、改善了大体积混凝土构件易开裂等质量问题,进行了构件的批量生产和大规模工程应用。

本项目技术形成的超大大直径管桩应用较广,在盐城响水港区高桩码头、蒙华铁路、新疆和若线等多项重要工程中得到应用,效果良好;预制离心桥墩在安徽济祁、合安高速、305省道等项目上得到了大量应用,具有质量可靠、节约材料、施工便捷、效果良好的优点,取得了良好的社会和经济效益,得到客户的认可;离心板桩的应用也在逐步拓展中,独流减河防潮闸防冲项目、杭州TAD离心板桩项目、上海三星镇横河项目均有应用,并结合TRD工法,形成了一种新型预制装配式地连墙技术,具有创新性和实用性。

新疆和若线管桩项目

独流减河防潮闸防冲项目

公路应用

杭州TAD离心板桩项目
企业介绍

建华建材集团,混凝土制品与技术综合服务商,国家住宅产业化基地,创建于1992年,其前身是建华管桩集团。

建华建材“让建筑更安全”为使命,坚持“走正道、负责任、心中有别人”的企业文化,遵循“以人为本,无为而治”的管理理念,坚守“用户第一,信誉至上”的企业宗旨,弘扬“求实、务实,提高办事效率,参与市场竞争”的企业精神。建立基于建筑工程项目的生态圈,为社会提供低碳环保、可持续发展的技术成果。

做为高新技术企业的建华建材一直坚持强化科技创新环境建设。拥有国家企业技术中心、交通运输部行业研发中心、高性能土木工程材料国家重点实验室—预制桩研究中心、工程建设预制混凝土技术创新中心、博士后创新实践基地、企业院士工作站等多个技术创新平台。2013年起,在国家奖励办批准下,设立了“建华工程奖”,由34位院士和14位行业专家组成奖励委员会,旨在贯彻国家科技创新战略,推动中国混凝土预制技术研究与应用创新。

建华建材产品创新

经过二十余年发展,不断地进行技术改造、革新、提高产品质量、扩大市场份额,逐步形成规模化经营,目前,建华建材产销量在中国市场占有率达30%以上,为向客户提供专业的混凝土预制构件产品和技术解决方案。提供从地下基础工程到上部结构工程的全流程产品,如管桩、方桩、钢管混凝土桩、异型桩等桩基础产品,箱涵、管廊、顶管等管道产品,梁、板、柱、架、楼梯等混凝土PC部件,以及围栏、花架、桌椅、台面等各类混凝土装饰构件,产品广泛应用于民用建筑、工业厂房、铁路、机场、公路、水利、市政、电力通讯、装饰装修等各类工程领域,并提供勘察设计、产品供应、施工管理、方案优化、工程应用咨询等系列标准化服务和定制服务。

截止到2020年12月,建华建材集团在国内18个省、2个直辖市和2个自治区成立并投产了60多处生产基地。紧紧抓住“长三角”、“珠三角”、“环渤海湾”三大区域经济增长点,在全国设有近300个销售服务网点,覆盖全国大部分区域。在加大全国布点,抢占市场制高点的同时,建华建材积极探索国外市场,并于2012年在越南成立首家海外生产基地,阔步走向世界。为更大程度地满足海外市场需求,2018年1月集团在越南成立第二家海外生产基地,目前,建华建材通过沿海沿江生产基地自建码头,产品销售可覆盖东南亚及周边各国。

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