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2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會

混凝土科學(xué)技術(shù)獎●科技進(jìn)步類

項目展示

2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎工作于2021年5月啟動，至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目44項。經(jīng)過專家評審委員會的初評及終評，共計33個項目獲獎，包括一等獎1項、二等獎18項、三等獎14項，其中“科技進(jìn)步類”16項、“技術(shù)發(fā)明類”1項、“技術(shù)革新類”16項。

三等獎項目

基于再生骨料制備高性能混凝土關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)

主要完成單位：中建商品混凝土有限公司

主要完成人：趙日煦、熊龍、高飛、李興、邢菊香、包明、劉凱、余昆、黃燦、金宏程

項目概況

隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，2020年我國建筑廢棄物的產(chǎn)量將達(dá)到20余億噸。利用廢棄混凝土制備再生骨料，可形成混凝土從“生產(chǎn)—用—廢棄—再生產(chǎn)—再使用”的循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，對于環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、發(fā)展生態(tài)建筑具有重要意義。

相比于天然骨料，再生骨料原材料來源復(fù)雜多樣，呈現(xiàn)出各種不同的材質(zhì)、成分、密度、硬度等物理化學(xué)性質(zhì)；簡單粉碎、過濾的粗獷處理生產(chǎn)工藝，無法保證再生骨料質(zhì)量的穩(wěn)定性。同時，再生骨料具有界面為多孔結(jié)構(gòu)、吸水率大和壓碎值小等缺點，導(dǎo)致再生骨料混凝土強(qiáng)度和工作性的不足。此外，多孔結(jié)構(gòu)的存在，會導(dǎo)致有害離子隨外部水進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，進(jìn)而影響混凝土耐久性。

針對再生骨料上述問題，本項目開發(fā)出一種廢棄混凝土制備再生集料生產(chǎn)體系，建立了對生產(chǎn)的再生集料的品質(zhì)評價系統(tǒng)，設(shè)計完成標(biāo)準(zhǔn)化廢棄混凝土制備再生骨料的生產(chǎn)工藝，開發(fā)出利用再生骨料制備高性能混凝土的設(shè)計技術(shù)，制備出施工性能、強(qiáng)度、耐久性能等各方面滿足工程需要的高性能再生混凝土。

▲再生骨料破碎再利用

▲再生骨料整形分級

▲高性能再生骨料混凝土的骨料－水泥石界面微觀結(jié)構(gòu)形貌

上圖說明

由于再生骨料水化齡期較長，水泥水化反應(yīng)以及粉煤灰、礦渣二次水化反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物填充在界面過渡區(qū)內(nèi)，只有少量的界面過渡區(qū)內(nèi)可以見到Ca(OH)₂晶體富集和定向排列的現(xiàn)象，其界面過渡區(qū)的特征并不是很明顯，并且隨著強(qiáng)度提高，高性能再生骨料混凝土中的骨料－水泥石之間的粘結(jié)越緊密，界面過渡區(qū)越密實，其界面弱區(qū)的特征減弱。

▲再生混凝土現(xiàn)場澆筑

主要創(chuàng)新點

1.建立基于廢棄混凝土性能指標(biāo)品質(zhì)化評價再生集料分級方法，并形成完整再生集料制備技術(shù)；探明再生骨料品質(zhì)對混凝土性能的影響，研究了再生骨料的微粉含量、壓碎值以及不同強(qiáng)度等級廢棄混凝土破碎而成的再生骨料摻量對混凝土性能的影響，創(chuàng)造性研發(fā)利用有機(jī)陽離子聚合吸附粘土質(zhì)泥土技術(shù)，解決減少再生微粉引起的環(huán)境問題，為高微粉含量的再生骨料利用奠定基礎(chǔ)。

2.研究開發(fā)了基于再生骨料性能指標(biāo)開發(fā)出高性能混凝土配制設(shè)計與制備技術(shù)，參照普通混凝土彈性模量計算公式，經(jīng)試驗結(jié)果推導(dǎo)出再生骨料高性能混凝土彈性模量計算公式：，并擬合出高性能再生混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€，并研制出100%再生骨料高性能混凝土，大流態(tài)（塌落度250mm、擴(kuò)展度640mm）、28d強(qiáng)度達(dá)60.3Mpa高性能混凝土。

3.針對低品位、高微粉含量的再生骨料，運用高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及自由基聚合理論，基于反聚電和空間位阻效應(yīng)，研發(fā)水分抑制、粘度調(diào)節(jié)、保坍特性功能型專用外加劑，并形成一整套基于再生骨料的低粘度高強(qiáng)混凝土生產(chǎn)施工工法、提高了混凝土性能，為低品位再生骨料配制高性能混凝土提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

▲功能型專用外加劑應(yīng)用效果

應(yīng)用效果

本項目共授權(quán)發(fā)明專利7項，發(fā)表論文3篇，工法2項，形成新產(chǎn)品3種。根據(jù)本項目研究成果，編制了中建商品混凝土有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為使用再生集料生產(chǎn)預(yù)拌混凝土提供了技術(shù)支持與質(zhì)量保證。

基于本項目研究成果制備的高品質(zhì)再生混凝土具有良好的流動性，具備高工作性、高勻質(zhì)性及高坍落度保持性能，已經(jīng)成功在黃陂前川中環(huán)線項目、襄陽大廈施工項目、第七一九研究所藏龍島新區(qū)公共租賃住房項目、塔子湖D地塊首地·云夢臺施工總承包工程中應(yīng)用，形成混凝土從“生產(chǎn)-使用-廢棄-再生產(chǎn)-再使用”的循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，對于環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、低碳循環(huán)發(fā)展具有重要意義。

▲再生骨料混凝土項目應(yīng)用

企業(yè)介紹

中建商品混凝土有限公司，于2008年掛牌成立，是世界500強(qiáng)企業(yè)——中國建筑旗下唯一混凝土業(yè)務(wù)平臺、全國最大商砼上市公司——中建西部建設(shè)股份有限公司的主要骨干成員之一，為湖北省高新技術(shù)企業(yè)。肇端于1995年建立的中建三局總承包公司現(xiàn)場攪拌站，公司現(xiàn)已發(fā)展成為注冊資本8.6億元，擁有員工4600余人，年產(chǎn)混凝土超千萬方的行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，具有預(yù)拌混凝土行業(yè)最高（二級）資質(zhì)。公司積極實施跨區(qū)域、全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展戰(zhàn)略，致力為客戶創(chuàng)造價值。立足武漢，開拓全國，現(xiàn)成了華中、西南、西北、華南、華北、東北6大產(chǎn)出區(qū)，在全國14個省市布局了50余座攪拌站、擁有80余條混凝土生產(chǎn)線，并成功進(jìn)軍阿爾及利亞海外市場，形成了以預(yù)拌混凝土為中心，礦產(chǎn)資源、設(shè)備運輸、新型建材等為支撐的多業(yè)并舉的產(chǎn)業(yè)格局。近年來，公司積極順應(yīng)政策導(dǎo)向，打造綠色科技競爭優(yōu)勢。成立“中國建筑混凝土技術(shù)中心”，與武漢理工大學(xué)等知名高校院所廣泛開展合作，形成19項達(dá)到國際先進(jìn)和領(lǐng)先水平的科研成果、84項國家專利、14項省部級以上工法，特別是在清水混凝土、彩色混凝土、泡沫混凝土等細(xì)分領(lǐng)域擁有領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢。公司自主研發(fā)了國際先進(jìn)水平的“預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)集成技術(shù)”，建設(shè)了一系列環(huán)保節(jié)能示范站點，并成功進(jìn)駐城市工業(yè)園區(qū)、通過中國環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證、進(jìn)入政府采購清單，有力促進(jìn)了行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。二十多年來，公司先后為華中、西南、華北、西北區(qū)域第一高樓等眾多地標(biāo)建筑提供產(chǎn)品服務(wù)，并積極開展扶困助學(xué)、捐資修路等公益活動回饋社會，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)社會效益，先后榮獲全國五一勞動獎狀、全國工人先鋒號、中國混凝土行業(yè)“優(yōu)秀企業(yè)”、中國企業(yè)商務(wù)AAA級信用企業(yè)、湖北省文明單位、武漢市“十佳兩型企業(yè)”等諸多榮譽。放眼未來，公司將秉承“為人類建筑提供堅強(qiáng)柱石”的企業(yè)使命，以最佳的產(chǎn)品和服務(wù)，與客戶共同澆筑時代的豐碑，助力中國城鎮(zhèn)化的偉大進(jìn)程。