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2024年11月2日，中國建筑材料聯(lián)合會、中國混凝土與水泥制品協(xié)會（以下簡稱“協(xié)會”）受北京建筑大學、中鐵十一局集團有限公司、中鐵十一局集團橋梁有限公司、石家莊鐵道大學的委托，聯(lián)合組織召開“無堿速凝劑與噴射混凝土的高性能化研究與應用”科技成果鑒定會。

鑒定會現(xiàn)場

本次成果鑒定委員會主任委員中國工程院院士暨南大學校長邢鋒教授、副主任委員清華大學馮乃謙教授、中國建筑科學研究院有限公司副總工程師冷發(fā)光研究員、中國鐵道科學院集團有限公司李化建研究員、北京工業(yè)大學劉曉教授、北京交通大學朋改非教授、中國冶金建筑研究總院有限公司主任郝廷宇正高、中國鐵道科學研究院集團有限公司鄒文浩副研究員、北京建筑材料科學研究總院有限公司首席專家章銀祥正高等鑒定委員會專家審閱了鑒定資料，聽取了項目組的工作報告、研究成果報告、項目應用考察報告，并對成果完成單位和考察報告內容進行質詢，最后討論形成了成果鑒定結論。

中國工程院院士、暨南大學校長邢鋒教授主持鑒定工作

協(xié)會特別副會長王肇嘉向出席本次會議的行業(yè)專家和代表表示熱烈的歡迎，和衷心的感謝。他表示，恰逢北京建筑大學土木學院建筑材料專業(yè)辦學20周年，中國建材聯(lián)合會和中國混凝土與水泥制品協(xié)會聯(lián)合對“無堿速凝劑與噴射混凝土的高性能化研究與應用”科技成果展開專業(yè)性、科學性、權威性的行業(yè)科技評價，對成果提出意見建議，必將有力推動本項目成果在噴射混凝土及相關工程領域的應用，促進相關行業(yè)的高質量創(chuàng)新發(fā)展。王肇嘉希望各位專家充分發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，秉持客觀、公正、嚴謹?shù)膽B(tài)度，對項目成果進行全面、深入的評價，提出寶貴意見和建議。

中國鐵建股份有限公司一級專家、中鐵十一局集團科技與數(shù)字化部部長唐達昆對各位專家表示熱烈歡迎。唐達昆介紹，中鐵十一局集團成立于1948年，經(jīng)歷70多年發(fā)展，承建了多項國家重點工程。十一局高度重視科技創(chuàng)新工作，與北京建筑大學緊密合作，發(fā)揮企業(yè)與高校的產學研優(yōu)勢，在高原鐵路等項目開展了無堿液體速凝劑與高性能噴射混凝土的應用，取得了顯著的經(jīng)濟效益與工程示范。

北京建筑大學科學技術發(fā)展研究院執(zhí)行院長周理安介紹，北京建筑大學材料工程系自2004年開始招收無機非金屬材料工程（建筑材料）專業(yè)本科生，2019年調整本科生招生專業(yè)為土木工程（建筑材料方向），是國家級一流專業(yè)、教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)?！盁o堿速凝劑與噴射混凝土的高性能化研究與應用”由北京建筑大學建筑材料學科混凝土與外加劑李崇智、王林、王琴教授團隊牽頭，中鐵十一局，石家莊鐵道大學等單位參與，歷經(jīng)多年研究，是北京建筑大學建筑材料學科的一項重要科研成果。請各位專家多提寶貴意見，項目成果團隊將對標專家的意見和建議，再接再厲，力爭取得更高水平的科研成果。

領導致辭

北京建筑大學李崇智教授代表研發(fā)團隊匯報了本項目研究工作及科技成果。噴射混凝土作為一種采用射流成型的特種混凝土，其材料性能及工程應用問題較多，主要體現(xiàn)在力學性能發(fā)展緩慢甚至倒縮、密實性差、施工回彈率高等方面，高性能化的程度目前遠遠不夠，噴射混凝土的高性能化是技術發(fā)展的方向。納米含硅和鋁材料對于噴射混凝土具有早強增強作用，同時不影響有利于后期強度發(fā)展且具有高耐久性；復合超細聚合物增粘材料（SAP）有利于降低噴射混凝土回彈率和抗裂性。本課題研究了噴射混凝土高性能化用的關鍵技術材料高性能無堿液體速凝劑和納米增粘增強材料，對提高我國隧道結構質量和耐久性能具有極高工程應用價值和現(xiàn)實意義。其主要研究內容及成果如下：

1.高性能無堿速凝劑的研制與性能試驗研究

速凝劑摻量對水泥初凝、終凝時間的影響

在研究高性能無堿速凝劑的研制過程中，采用自制納米晶核速凝早強材料Al-PCE和Si-PCE，充分發(fā)揮其晶核效應，促進水泥快速水化，大幅縮短水泥水化誘導期，同時優(yōu)選硅酸鎂鋰穩(wěn)定劑與氨基酸、氨基磺酸等作為pH調節(jié)劑和共同絡合懸浮劑，pH值為3.0～4.0，降低硫酸鋁含量，實現(xiàn)無堿、無氟、無氯，環(huán)保安全，提高了6~24小時強度與后期強度保留率等性能指標，解決了產品早強低、穩(wěn)定性差的問題。

噴射混凝土施工現(xiàn)場

2.復合納米增粘增強材料對噴射混凝土性能的影響

復合納米增強材料摻量對噴射混凝土抗壓、抗折強度的影響

分別研究了硫鋁酸鹽水泥、超細礦粉、硅灰、氣相二氧化硅以及納米二氧化硅懸浮液、粘度調節(jié)劑等增強對摻無堿液體速凝劑水泥凈漿、砂漿凝結時間、強度等的影響，進一步研制了粉體與液體兩種狀態(tài)的納米復合增強材料。其中粉體納米增粘增強材料由硫鋁酸鹽水泥、S95礦粉、S140超細礦粉、硅灰、氣相二氧化硅和可再分散乳膠粉、粉體羧酸減水劑等按一定比例復合配制成，內摻膠凝材料的4-6%；液體納米增粘增強材料則以納米二氧化硅懸浮液、納米級三氧化二鋁、硫酸鋁、液體聚羧酸高性能減水劑、二乙醇單異丙醇胺、有機硅消泡劑、聚丙烯酰胺類粘度調節(jié)劑等復配而成，摻量為膠凝材料的2-4%。將納米增強材料應用于噴射混凝土中，提高噴射混凝土早期8~24小時抗壓強度及粘結強度50%以上，回彈率可以降低到10%以下，降低噴射混凝土的收縮，具有非常好的抗?jié)B抗裂作用。

現(xiàn)場應用試驗

3.無堿液體速凝劑與水泥基膠凝材料的作用機理研究

納米增粘增強材料的作用機理

利用XRF分析測定水泥礦物及增強材料的化學組成，利用XRD、TG及SEM等分析無堿液體速凝劑、納米增粘增強材料等對水泥水化產物及其微觀結構變化的影響，深入探討了有氟與無氟兩種無堿速凝劑、粉體與液體兩種納米增粘增強材料與水泥混凝土材料之間的相容性、其作用機理等，明確了其縮短凝結時間、提高早期小時強度和后期強度不倒縮、降低混凝土回彈率的原因，為滲水等特殊環(huán)境下噴射混凝土施工方法提供了可靠依據(jù)。

4.噴射混凝土的高性能化與高性能噴射混凝土工程應用研究

采用無堿液體速凝劑和納米增粘增強材料，使噴射混凝土高性能化，摻速凝劑前混凝土的初始坍落度200mm左右，混凝土加速凝劑后容易噴射施工，在空氣中具有高粘性不分散、觸變性良好，PM2.5值大大降低，回彈率5%-10%，噴射混凝土的實際抗壓強度可達模筑混凝土抗壓強度的75%左右。因此，對于I~III級圍巖的初期支護，可以采用無堿無氯低氟的無堿液體速凝劑與粉體納米增粘增強材料即可獲得的C30左右高性能噴射混凝土，回彈率可降至5%以下，降低工程施工的綜合經(jīng)濟成本；對于超大埋深富水地段、IV~VI級軟弱破碎圍巖、高地熱環(huán)境等地質條件下，噴射混凝土施工作業(yè)難度極大，采用高性能無氯無氟無堿液體速凝劑、納米液體增粘增強材料，可以配制具有優(yōu)異觸變性的C60以上高性能噴射混凝土，保證混凝土回彈率下降至10%以下。

利用無堿液體速凝劑和納米增粘增強材料的致密填充作用，大幅度提高噴射混凝土的早期小時抗壓強度和粘結強度，保證噴射混凝土可噴性，提高混凝土強度，降低混凝土收縮，保證了混凝土結構的長期耐久性。高性能噴射混凝土能夠很好解決I~III級圍巖初期支護結構安全，以及超大埋深富水地段、IV~VI級圍巖、高地熱環(huán)境等嚴酷復雜環(huán)境下隧道圍巖支護施工難的問題，對混凝土二次襯砌的復合結構有很好的保護作用。

高性能噴射混凝土噴錨后的初支狀態(tài)

鑒定委員會委員、中國鐵道科學研究院集團有限公司鄒文浩副研究員，在項目負責人李崇智、董鵬的陪同下，考考察了中鐵十一局集團橋梁有限公司西南建筑新材料分公司無堿液體速凝劑生產與應用項目，并匯報了本項目技術的應用情況。

自主研發(fā)高性能無堿液體速凝劑與納米增粘增強材料，研究其協(xié)同作用機理以及噴射混凝土高性能化應用技術。高性能無堿液體速凝劑無氟無氯解決了安全環(huán)保及24小時內強度發(fā)展慢與后期強度保留率不足、儲存穩(wěn)定性等問題，與納米增粘增強材料配合，使C30以上噴射混凝土高性能化，其早期8小時抗壓強度可以達到10MPa以上，回彈率10%以下，適合用于深水IV型圍巖初期支護，對改善噴射混凝土工程施工環(huán)境條件、提高噴射混凝土力學性能與耐久性等具有重大意義，已經(jīng)大量推廣應用于高原、高鐵工程。成果應用情況真實。

各位專家也分別在對項目進行了質詢后進行了認真的討論，并形成了鑒定結論。

本次會審結束后，協(xié)會將對成果鑒定結果進行公示，公示7天后，如無異議，將向成果完成單位頒發(fā)《科技成果鑒定書》。