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2023混凝土科學技術(shù)獎
【技術(shù)革新類】二等獎項目:低粘增稠型自密實混凝土復合摻合料的研究與應(yīng)用
時間:2024-11-19    來源:CCPA科技工作部    分享:
通過研究摻合料降粘、增稠作用機理,基于流化床氣相沉積法改性復合摻合料技術(shù),開發(fā)低粘增稠型復合摻合料(Low viscosity and thickening composite admixture,LVT)產(chǎn)品,結(jié)合配合比優(yōu)化、外加劑改性等方法,研發(fā)出高流動性、低粘度狀態(tài)下仍可保持高稠度及良好穩(wěn)定性的低粘增稠型自密實混凝土。
2023年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會

混凝土科學技術(shù)獎?技術(shù)革新類

項目展示







2023年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學技術(shù)獎工作于2023年3月啟動,至2023年12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目45項。經(jīng)過專家評審委員會的初評及終評,共計30個項目獲獎,包括一等獎3項、二等獎16項、三等獎11項,其中“基礎(chǔ)理論類”2項、“科技進步類”10項、“標準創(chuàng)新類”3項、“技術(shù)革新類”15項。

二等獎項目

低粘增稠型自密實混凝土復合摻合料的研究與應(yīng)用


要完成單:上海建工建材科技集團股份有限公司、上海材一科技有限公司、上海材三科技有限公司

主要完成人:朱敏濤、張海峰、馬俐勇、高雙雙、呂計委、金自清、吳逸飛


項目概況

20世紀80年代初,東京大學岡村甫教授首次提出自密實混凝土(Self-Compacting Concrete,SCC)概念,并闡明了發(fā)展此類混凝土的必要性,且于1988年首次采用普通材料配制成功。SCC是一種高流態(tài)且不發(fā)生離析并僅在重力作用下即可達到均勻、密實填充成型的高性能混凝土,為施工帶來極大的便利,同時兼有提高混凝土質(zhì)量、改善施工環(huán)境、加快施工進度、降低工程費用等經(jīng)濟效果。

目前改善自密實混凝土(SCC)工作性能的方式眾多,但SCC在滿足工程應(yīng)用的同時還應(yīng)考慮與生產(chǎn)過程相適應(yīng),應(yīng)避免原材料的特殊性導致生產(chǎn)線的過度改造或新建,也應(yīng)避免功能型外加劑泛用從而造成污染。研究人員從SCC機理出發(fā),考慮將工業(yè)固廢無害化處理來替代部分水泥,控制生產(chǎn)成本,解決固廢污染等問題。同時固廢的引入可以有效改善混凝土的強度、耐久性和水化熱等性能。從實際工程應(yīng)用出發(fā),針對目前自密實混凝土在大流動度下極易發(fā)生離析、泌水等現(xiàn)象展開研究,通過研究摻合料降粘、增稠作用機理,基于流化床氣相沉積法改性復合摻合料技術(shù),開發(fā)低粘增稠型復合摻合料(Low viscosity and thickening composite admixture,LVT)產(chǎn)品,結(jié)合配合比優(yōu)化、外加劑改性等方法,研發(fā)出高流動性、低粘度狀態(tài)下仍可保持高稠度及良好穩(wěn)定性的低粘增稠型自密實混凝土。本研究將形成一系列降粘增稠型復合摻合料產(chǎn)品(LVT),滿足不同工程需求,降低施工成本。


主要創(chuàng)新點

1.降粘增稠型復合摻合料復配技術(shù)

基于摻合料種類及摻量對水泥漿體工作性能影響趨勢的研究,形成影響趨勢圖表,針對多種應(yīng)用場景,根據(jù)各性能的需求指標,采用綜合平衡法或賦權(quán)法動態(tài)調(diào)整各因素的摻量,結(jié)合流化床氣相沉積法,改性復合摻合料,有效增大復合摻合料的活性位點,提高其火山灰活性,解決復合摻合料簡單復摻活性較低導致漿體早期強度下降的問題,突破了因強度限制而影響其使用摻量的瓶頸,開發(fā)了降粘增稠型復合摻合料產(chǎn)品(LVT)及其復配工藝,達到了提高復合摻合料摻量、降低工程能耗和成本的效果,同時提升了低粘增稠型復合摻合料的配制速率。


2.多功能緩釋型聚羧酸類外加劑改性技術(shù)


針對混凝土應(yīng)用空間密閉或狹小,且對擴展時間T500和保坍性能要求較高的情況,基于對不同時間釋放到峰值的緩釋型減水劑的研究,增加梳狀分子中減水、保坍雙基團結(jié)構(gòu)數(shù)量,并提高與降粘增稠型復合摻合料產(chǎn)品的適應(yīng)性,開發(fā)了多功能緩釋型聚羧酸類外加劑(ME3660等),解決了混凝土屈服剪切應(yīng)力大、保坍時間短等難題,同時包裹性差、流速慢等狀況得到改善。


3.混凝土配制技術(shù)


針對混凝土早期強度低、收縮率大等問題,通過對膠凝材料和骨料比例調(diào)整與選擇,并制備適應(yīng)性良好的外加劑,研發(fā)了適用于低粘增稠型自密實混凝土的配制技術(shù),具有流動性好、間隙通過率高、可泵性強等特點,解決了此類混凝土因強度低、密實性差導致的應(yīng)用范圍小等問題。


4.流變性能簡易測定技術(shù)


針對實際工程應(yīng)用中自密實混凝土離析、泌水難以把控,流變性能量化判定復雜等問題,基于過往試驗數(shù)據(jù)積累和實際工程中解決流程,通過簡易試驗裝置,測量充填于管內(nèi)的自密實混凝土在一個大氣壓下的自然流出速率,結(jié)合新拌混凝土的密度計算出混凝土的屈服剪應(yīng)力與粘度,開發(fā)出一種適用于自密實混凝土的流變性能檢測裝置與檢測方法。通過簡易操作與計算,減少了試驗中可能產(chǎn)生的變量,提升數(shù)據(jù)可靠性的同時降低了成本,解決了混凝土施工現(xiàn)場不具備流變性能檢測條件等問題。

混凝土流變性能監(jiān)測裝置


(1管道、2可嵌入式底座、3調(diào)整螺栓、4輕質(zhì)浮標、5長直管、6短直管、7U型管、8浮板、9刻度尺)

工程應(yīng)用

1.上海地鐵15號線工程

線路全長42.3公里,采用全地下敷設(shè)方式。該工程施工中采用了在高鐵中廣泛使用的預(yù)制軌道板道床技術(shù),此項技術(shù)需要工廠預(yù)制生產(chǎn)軌道板、現(xiàn)場精調(diào)鋪設(shè)及自密實混凝土灌注基底的施工工藝。


無砟軌道結(jié)構(gòu)特點是以軌道板與充填層以混凝土粘結(jié)的形式組成整體結(jié)構(gòu)來共同承受列車荷載。軌道板與充填層以“門型筋”進行強化連接,充填層混凝土與底座板間設(shè)中間隔離層,通過底座板上限位凹槽進行限位。其中影響板式軌道整體性能的關(guān)鍵就是充填層所用的混凝土。灌注時混凝土通過一個直徑約12cm下料口進行灌注,軌道板長度約5m,寬約2m,需灌注混凝土厚約90mm,每塊板需混凝土0.9m3。因此該工程空間密閉狹小,不具備振搗條件,施工困難。


無砟軌道所用預(yù)制軌道板

2.徐家匯中心虹橋路地塊項目


該工程位于上海市徐匯區(qū)核心地帶,工程總用地面積66017m2,建筑總面積為772643m2,包括T1、T2塔樓、酒店與裙房,作為大型城市高端綜合體,項目建成后將成為新的城市地標。


根據(jù)項目設(shè)計要求,該工程高強混凝土墻柱結(jié)構(gòu)均采用混凝土實體墻柱,而目前行業(yè)內(nèi)高強混凝土柱多采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu),較少全部采用混凝土柱,故對混凝土柱的受力性能提出了更高要求。通過系列試驗研究,開發(fā)了C80級低粘增稠型自密實混凝土,在徐家匯中心虹橋地塊項目進行了三次混凝土模擬柱實體澆筑,使配合比得到了驗證并成功應(yīng)用于工程。

高強混凝土墻柱結(jié)構(gòu)


完成單位簡介

上海建工建材科技集團股份有限公司成立于1953年,是世界500強上海建工集團股份有限公司的全資子公司,是上海地區(qū)預(yù)拌混凝土、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)銷售的龍頭企業(yè),業(yè)務(wù)范圍輻射江蘇、浙江、安徽、江西、海南等省份的多個重點城市,配套有建材石礦、外加劑、泵車運輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)鏈。建材科技集團預(yù)拌混凝土年產(chǎn)量超5000萬立方米,位居上海第一、全國第三、世界第五,具有超高泵送混凝土、特種混凝土等各類高性能功能化混凝土的研發(fā)和生產(chǎn)能力。擁有豐富的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)經(jīng)驗和強大的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)能力,年產(chǎn)能近75萬方。擁有完善的科技研發(fā)三級體系,技術(shù)和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于超高層建筑、地鐵隧道、市政建設(shè)、公共建筑、工業(yè)建筑和民用建筑等領(lǐng)域,擁有全國建筑業(yè)科技進步與技術(shù)創(chuàng)新先進企業(yè)證書和上??莆C發(fā)的“高新技術(shù)企業(yè)”證書,一批小眾精品混凝土引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)新風尚。


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