【混凝土科技獎(jiǎng)】采用超高性能混凝土生產(chǎn)電氣化鐵路接觸網(wǎng)預(yù)應(yīng)力環(huán)形支柱關(guān)鍵技術(shù)
2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)
混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?技術(shù)革新類
項(xiàng)目展示
2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)工作于2021年5月啟動(dòng),至12月圓滿完成。報(bào)名期間共收到有效申報(bào)項(xiàng)目44項(xiàng)。經(jīng)過專家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng),共計(jì)33個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng),包括一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)18項(xiàng)、三等獎(jiǎng)14項(xiàng),其中“科技進(jìn)步類”16項(xiàng)、“技術(shù)發(fā)明類”1項(xiàng)、“技術(shù)革新類”16項(xiàng)。



主要完成單位:河南鼎力桿塔股份有限公司、四川艾德瑞電氣有限公司、蘇州混凝土水泥制品研究院有限公司
主要完成人:宋景輝、肖琨、范榮鑫、賀毅、俞鋒、駱靜靜、田寅
我國(guó)自1958年開始建設(shè)電氣化鐵路以來,預(yù)應(yīng)力混凝土支柱得到了廣泛發(fā)展和應(yīng)用,預(yù)應(yīng)力混凝土環(huán)形支柱就是其中一種。由于普通混凝土脆性大易開裂、抗拉強(qiáng)度低、耐久性不足等問題造成的混凝土支柱開裂甚至表面剝落等問題,嚴(yán)重影響電氣化鐵路的工程質(zhì)量,降低了混凝土環(huán)形支柱強(qiáng)度及耐久性能,傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土環(huán)形支柱已不滿足建設(shè)現(xiàn)代電氣化鐵路在凍融、酸堿鹽等惡劣環(huán)境的使用要求,給鐵路安全運(yùn)行埋下隱患。
為解決預(yù)應(yīng)力混凝土環(huán)形支柱耐久性問題和在生產(chǎn)過程、運(yùn)輸、施工安裝和運(yùn)行過程中出現(xiàn)裂紋、自身重量大等技術(shù)難題,項(xiàng)目組優(yōu)化設(shè)計(jì)了超高性能混凝土,采用高性能增強(qiáng)纖維配制C120超高性能混凝土和調(diào)整混凝土環(huán)形支柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高了混凝土環(huán)形支柱的使用強(qiáng)度和抗裂性能,達(dá)到了控制混凝土環(huán)形支柱的撓度,降低環(huán)形混凝土支柱的鋼筋用量、壁厚,減輕支柱自重,提高環(huán)形混凝土支柱的使用年限的目的;加入高效減水劑、降粘型摻合料,并引入粗骨料制備出超高性能混凝土、保留了傳統(tǒng)離心成型工藝的材料特性。
在結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)的同時(shí),充分利用超高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度,結(jié)合智能化的生產(chǎn)控制技術(shù),達(dá)到超高性能混凝土環(huán)形支柱具有體積小、重量減輕,耐腐蝕、耐久性能好特點(diǎn),解決現(xiàn)有混凝土環(huán)形支柱端部裂紋問題,從而提高混凝土環(huán)形支柱的耐久性,降低生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝費(fèi)用,為電氣化鐵路工程接觸網(wǎng)建設(shè)在支柱的應(yīng)用提供了新的選擇。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
一、研究設(shè)計(jì)超高性能混凝土組成設(shè)計(jì)方法,對(duì)影響超高性能混凝土因素采取控制措施,達(dá)到超高性能混凝土設(shè)計(jì)值。
確定高性能減水劑摻量對(duì)超高性能混凝土粘度影響和改進(jìn)方法,達(dá)到降低混凝土粘度目的;自行設(shè)計(jì)集降粘、限縮、降溫及增強(qiáng)作用于一體的超高性能混凝土用高性能摻合料;設(shè)計(jì)超高性能混凝土組成方法,為超高性能混凝土的科學(xué)制備和應(yīng)用提供技術(shù)保障。
明確了水化膜對(duì)超高性能混凝土流變特性和高粘機(jī)理,建立高性能減水劑及高性能礦物摻合料對(duì)超高性能混凝土流變、變形及力學(xué)性能的改進(jìn)措施。
優(yōu)化了超高性能混凝土組成及設(shè)計(jì)方法,引入粗骨料和增強(qiáng)纖維,形成適用于環(huán)形支柱生產(chǎn)工藝的超高性能混凝土配合比,制備出適用于環(huán)形支柱離心工藝的低坍落度超高性能、纖維增強(qiáng)混凝土,拌合物可操作時(shí)間>45min,抗壓強(qiáng)度≥120MPa。
解決超高性能混凝土環(huán)形支柱離心工藝的技術(shù)難題。采用常規(guī)的普通開模布料工藝,生產(chǎn)出的超高性能混凝土環(huán)形支柱內(nèi)壁光滑,離心成型后內(nèi)壁無(wú)任何收縮裂縫。
實(shí)現(xiàn)并形成了超高性能混凝土環(huán)形支柱養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)。采用目前超高性能混凝土環(huán)形支柱制備技術(shù)與生產(chǎn)工藝,3d即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求的100%及以上。
根據(jù)超高性能混凝土的抗壓、抗拉強(qiáng)度高特點(diǎn),針對(duì)超高性能混凝土環(huán)形支柱在不同條件技術(shù)要求,自行設(shè)計(jì)超高性能混凝土環(huán)形支柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算、校核的軟件,達(dá)到電氣化鐵路工程建設(shè)技術(shù)要求。
二、自行研發(fā)設(shè)計(jì)的超高性能混凝土配合比,超高性能混凝土的耐久性通過了國(guó)家級(jí)檢測(cè)中心的檢驗(yàn),并且滿足國(guó)標(biāo)對(duì)混凝土耐久性要求。
混凝土環(huán)形支柱壁厚≤50mm,降低接觸網(wǎng)混凝土環(huán)形支柱的重量25%~40%;
混凝土28天強(qiáng)度不低于120MPa;
處于氯鹽環(huán)境時(shí),56d齡期混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)不大于3×10-12m2/s;
處于鹽類結(jié)晶破壞環(huán)境時(shí),混凝土氣泡間距系數(shù)不大于300微米,且56d齡期混凝土抗硫酸鹽結(jié)晶破壞等級(jí)不應(yīng)小于TB10424規(guī)定的KS150;
處于化學(xué)侵蝕環(huán)境時(shí),56d齡期膠凝材料抗蝕系數(shù)不應(yīng)小于0.80;
28天抗?jié)B等級(jí)≥P10。
三、應(yīng)用超高性能混凝土實(shí)施效果
通過加入高性能纖維,降低水化收縮開裂風(fēng)險(xiǎn),提高了混凝土環(huán)形支柱抗裂性能;
通過加入微細(xì)摻合料,填補(bǔ)了混凝土的縫隙,提高了混凝土自身的密實(shí)度,降低有害物資的滲入速度,增加了支柱的耐久性能;
超高性能混凝土采用的膠凝材料多,養(yǎng)護(hù)后部分膠凝材料未參與水化反應(yīng);支柱在出現(xiàn)微細(xì)裂縫時(shí),為參與水化反應(yīng)的膠凝材料遇水反應(yīng)后會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生膠凝體,可以做到自動(dòng)修復(fù)支柱微細(xì)裂縫的作用,實(shí)現(xiàn)支柱的自我修復(fù)功能;
超高性能混凝土環(huán)形支柱順利通過了中國(guó)鐵科院產(chǎn)品檢測(cè)中心的檢驗(yàn),產(chǎn)品滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。



應(yīng)用效果
超高性能混凝土環(huán)形支柱已在大秦、連鹽高鐵、中衛(wèi)-吳忠高鐵、蘭新鐵路等進(jìn)行了工程應(yīng)用。該混凝土環(huán)形支柱優(yōu)越于傳統(tǒng)的混凝土環(huán)形支柱,具有高強(qiáng)度、高耐久性、高韌性和良好的體積穩(wěn)定性,耐酸、堿、鹽等腐蝕環(huán)境,抗凍性好,適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。其高性能增強(qiáng)纖維,對(duì)超高性能混凝土環(huán)形支柱的生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝運(yùn)行起到了防護(hù)作用,超高性能混凝土環(huán)形支柱未出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象,防裂效果明顯,解決了電氣化鐵路混凝土環(huán)形支柱耐久性和出現(xiàn)裂紋的質(zhì)量問題。

河南鼎力桿塔股份有限公司位于河南省駐馬店市西平縣迎賓大道中段路南鼎力工業(yè)園,是國(guó)內(nèi)最大的電氣化鐵路接觸網(wǎng)支柱專業(yè)生產(chǎn)廠家之一。主要產(chǎn)品有電氣化鐵路接觸網(wǎng)砼(鋼)支柱、電力電桿、特高壓輸電線路鐵塔等產(chǎn)品。公司占地面積40萬(wàn)平方米,生產(chǎn)廠房8萬(wàn)平方米,現(xiàn)有員工600余人,注冊(cè)資金5000萬(wàn)元,銀行信用等級(jí)AAA級(jí)企業(yè),總資產(chǎn)7億元,年產(chǎn)值7億元。年生產(chǎn)能力:鋼支柱(含H型鋼柱、硬橫跨等)6萬(wàn)噸、接觸網(wǎng)砼支柱8萬(wàn)根、電力電桿10萬(wàn)根。公司有技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)、檢測(cè)團(tuán)隊(duì)、現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備和整組專業(yè)技術(shù)工人,曾承擔(dān)過京廣線、京九線、隴海線、蒙華線等國(guó)家多條重要鐵路線路和國(guó)家數(shù)條特高壓輸電線路的產(chǎn)品加工任務(wù),并圓滿完成任務(wù)。
四川艾德瑞電氣有限公司系大型國(guó)有企業(yè)中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限公司獨(dú)資的全資子公司。主要經(jīng)營(yíng):電子、電氣產(chǎn)品,在鐵路、地鐵及輕軌交通、公路、市政、水利水電及電力系統(tǒng)等行業(yè)的設(shè)備研制、銷售及代理、系統(tǒng)集成,同時(shí)還經(jīng)營(yíng)貨物進(jìn)出口及技術(shù)進(jìn)出口業(yè)務(wù)。
蘇州混凝土水泥制品研究院有限公司前身是國(guó)家建筑材料工業(yè)局蘇州混凝土水泥制品研究院,現(xiàn)為中國(guó)中材國(guó)際工程股份有限公司參股的企業(yè)。公司是以混凝土與水泥制品應(yīng)用技術(shù)研究為主的科技型企業(yè),也是國(guó)內(nèi)專業(yè)從事混凝土水泥制品科研及設(shè)計(jì)單位。公司擁有建筑工程設(shè)計(jì)資質(zhì)和新材料工程設(shè)計(jì)資質(zhì),是“國(guó)家水泥混凝土制品(含混凝土外加劑)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)”承擔(dān)單位,全國(guó)水泥制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處掛靠單位,中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)單位,全國(guó)性建材科技期刊《混凝土與水泥制品》的主辦單位,江蘇省高耐久混凝土與水泥制品工程的承擔(dān)單位。
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