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混凝土預(yù)制構(gòu)件具有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、綠色化施工、建筑質(zhì)量超前控制等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的重要途徑。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展，混凝土預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)量飛速增長。2020年行業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品如商品混凝土、混凝土壓力管、預(yù)制混凝土樁等累計(jì)產(chǎn)量均實(shí)現(xiàn)同比增長，并創(chuàng)下歷史新高。

隨著大部分管樁生產(chǎn)企業(yè)更改生產(chǎn)工藝，從原來高壓釜的蒸壓工藝改變?yōu)槊庹魤汗に?。免蒸壓工藝通過采用高效減水劑，降低混凝土的水膠比，實(shí)現(xiàn)混凝土更高更好的密實(shí)度，因此免蒸壓工藝對(duì)減水劑減水率的要求也隨之提高。在預(yù)應(yīng)力管樁混凝土生產(chǎn)中，減水劑多采用萘系或脂肪族減水劑。由于普通聚羧酸減水劑在高標(biāo)號(hào)混凝土中表現(xiàn)出漿體粘度大，對(duì)用水量和摻量非常敏感，以及對(duì)含泥含粉敏感等問題，大大限制了聚羧酸減水劑在預(yù)應(yīng)力管樁混凝土中的推廣應(yīng)用。

為解決上述問題，項(xiàng)目完成單位開展了以下研發(fā)工作。1）引入EO/PO嵌段的聚醚，調(diào)整產(chǎn)品HLB值，優(yōu)化、調(diào)控氣泡大小及穩(wěn)定性能，從而優(yōu)化高強(qiáng)管樁混凝土內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)；2）調(diào)整減水劑分子側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，從而提高水泥水化速率，促進(jìn)高強(qiáng)管樁混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展；3）優(yōu)化吸附基團(tuán)密度及位置分布，增強(qiáng)減水劑分子對(duì)水泥顆粒的吸附與吸附分散作用，降低混凝土塑性粘度，改善高強(qiáng)管樁混凝土工作性能；4）從高強(qiáng)管樁混凝土實(shí)際配合比出發(fā)，研究配制原材料、水膠比、環(huán)境等因素對(duì)高強(qiáng)管樁混凝土流變性能和觸變性能的影響，基于混凝土流變學(xué)模型最新的研究成果，建立了PHC流變性能評(píng)價(jià)方法。以上研發(fā)工作為實(shí)現(xiàn)管樁混凝土免蒸壓工藝提供了技術(shù)途徑，同時(shí)為聚羧酸減水劑在管樁混凝土中的應(yīng)用打開了突破口，顯示出了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

▲高強(qiáng)管樁混凝土專用聚羧酸減水劑

1.管樁專用聚羧酸減水劑的研發(fā)從水泥顆粒表面的分子構(gòu)象、作用行為、吸附特性及水泥水化等機(jī)理出發(fā)，對(duì)其應(yīng)用性能和作用機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為功能型聚羧酸外加劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，為聚羧酸減水劑的制備和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.開發(fā)具有超早強(qiáng)、低引氣和流變性能調(diào)節(jié)特性的聚羧酸外加劑，改善了高強(qiáng)管樁混凝土的工作性能與流變性能，且進(jìn)一步提升混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能，滿足管樁生產(chǎn)需求。

3.解決了傳統(tǒng)的萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽系等減水劑的坍落度變化大，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，能耗大、環(huán)境污染大的問題，高強(qiáng)管樁混凝土專用聚羧酸減水劑實(shí)現(xiàn)了滿足低碳經(jīng)濟(jì)、混凝土施工和可持續(xù)發(fā)展的需求。

▲管樁混凝土工作性、余漿、內(nèi)壁及外觀狀態(tài)圖

管樁專用聚羧酸減水劑已在多家管樁生產(chǎn)企業(yè)，包括建華集團(tuán)、三和集團(tuán)、寶豐集團(tuán)、蘇州星火管樁有限公司、宿遷金鑫合眾樁業(yè)有限公司、常熟市永基建材制品有限公司等得到了成功應(yīng)用，混凝土性能符合管樁生產(chǎn)工藝要求，應(yīng)用效果良好。

高強(qiáng)管樁混凝土專用聚羧酸減水劑的開發(fā)以及在高強(qiáng)管樁混凝土中的成功應(yīng)用，從技術(shù)效益來看，產(chǎn)品滿足了管樁混凝土的生產(chǎn)需求，解決了聚羧酸減水劑在管樁領(lǐng)域的應(yīng)用問題，而且現(xiàn)場使用穩(wěn)定，在管樁行業(yè)大力推廣聚羧酸減水劑是可行的；從經(jīng)濟(jì)效益上看，采用管樁專用聚羧酸減水劑，管樁混凝土單方成本降低，同時(shí)避免了使用高壓釜帶來的蒸汽資源消耗，節(jié)約了蒸汽成本；從社會(huì)效益上看，使用多功能化的聚羧酸減水劑進(jìn)行生產(chǎn)高強(qiáng)管樁混凝土，減少了燃煤消耗和溫室氣體排放，促進(jìn)了混凝土管樁制品行業(yè)的綠色發(fā)展。

江蘇奧萊特新材料股份有限公司專注于混凝土外加劑的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，被認(rèn)定為“國家高新技術(shù)企業(yè)”，“江蘇省優(yōu)秀企業(yè)”，連續(xù)六年進(jìn)入中國聚羧酸減水劑企業(yè)十強(qiáng)并連續(xù)兩年獲得中國外加劑企業(yè)十強(qiáng)，是中國高鐵外加劑持續(xù)領(lǐng)跑品牌。

▲福廈鐵路

▲滬蘇通長江大橋

北京工業(yè)大學(xué)創(chuàng)建于1960年，是一所以工為主，工、理、經(jīng)、管、文、法、藝術(shù)、教育相結(jié)合的多科性市屬重點(diǎn)大學(xué)。1981年成為國家教育部批準(zhǔn)的第一批碩士學(xué)位授予單位，1985年成為博士學(xué)位授予單位，1996年通過國家“211工程”預(yù)審，正式跨入國家二十一世紀(jì)重點(diǎn)建設(shè)的百所大學(xué)的行列。2017年9月，學(xué)校正式進(jìn)入國家一流學(xué)科建設(shè)高校行列，8個(gè)學(xué)科躋身2020年QS世界大學(xué)排行榜前500，位列QS2020年世界大學(xué)排名中國內(nèi)地第32，工程學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)與生物化學(xué)6個(gè)學(xué)科進(jìn)入ESI前1％。

北京工業(yè)大學(xué)材料與制造學(xué)部成立于2018年1月，自2020年4月開始實(shí)體化運(yùn)行。學(xué)部擁有5個(gè)一級(jí)學(xué)科（材料科學(xué)與工程、光學(xué)工程、機(jī)械工程、力學(xué)、儀器科學(xué)與技術(shù)）和1個(gè)交叉學(xué)科（資源環(huán)境與循環(huán)經(jīng)濟(jì)），其中國家重點(diǎn)學(xué)科2個(gè)（材料科學(xué)與工程、光學(xué)工程）、北京市高精尖學(xué)科3個(gè)（材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程、光學(xué)工程），進(jìn)入QS全球大學(xué)學(xué)科排名前250名學(xué)科2個(gè)（材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程）。擁有北京市重點(diǎn)學(xué)科6個(gè)（材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、光學(xué)、資源環(huán)境與循環(huán)經(jīng)濟(jì)）、北京市重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科3個(gè)（工程力學(xué)、機(jī)械電子工程、儀器科學(xué)與技術(shù)）。擁有博士后科研流動(dòng)站4個(gè)（材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程、力學(xué)、光學(xué)工程）。