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新型自密实混凝土设计与制备技术及应用
 
来源:    发布时间:2014-01-23 15:43
 
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  自密实混凝土(self-consolidating concrete,以下简称SCC)是一类仅依靠自重力作用就能浇筑密实成型的混凝土材料。日本于二十世纪八十年代末最早开始相关研究,但现有SCC技术存在施工质量不可控、易开裂、成本高等技术瓶颈,严重制约了SCC技术及其应用的发展。为解决现代复杂土木工程结构和高速铁路无砟轨道结构等的建造难题、满足高效低碳建设技术发展的重大需求,本项目组率先在国内开展新型SCC技术的研究,通过十五年多的协同攻关,对新型SCC的技术原理、设计方法、质量检验评定及专用高性能外加剂等进行了一系列深入的理论和试验研究,发明了具有高稳健性、高抗裂特性的新型SCC制备方法及应用技术,形成了具有我国自主知识产权的新型SCC核心技术体系,并得到规模化推广应用。

  项目主要技术创新点:

  (1) 发明了基于浆体—骨料稳定性调控的新型SCC组成设计方法。揭示了物性差异显著的骨料、浆体混合共存的悬浮流体体系的静、动态稳定机制,建立了表征SCC中浆体与骨料构成的骨料间距模型,确立了新型SCC的最佳骨料和浆体组成计算的理论依据。

  (2) 发明了非吸附型增稠多功能外加剂技术,揭示了疏水主链与水分子氢键缔合作用机理,协同了接枝共聚物官能团的静电排斥、空间位阻效应及超细粉体的减水稠化效应,解决了SCC高流动性与抗离析性之间的根本矛盾,突破了低粉体材料用量条件下难以实现“自密实”等技术障碍,使SCC单方水泥用量与国外同比节省约30%。

  (3) 发明了基于动态充填性、抗离析性的SCC工作性测试方法和基于诱导开裂、实时跟踪的SCC抗裂性检测方法及检测装置,建立了SCC质量评定方法和控制技术体系,实现了拌合物工作性的快速有效评价,解决了裂缝位置和初裂时间随机的评价技术难题。

  (4) 发明了新型SCC制备技术,攻克了高速铁路无砟轨道结构充填层均匀充填密实成型的难题;提出了SCC材料性能与结构设计方法,发明了现浇混凝土构件与加固工程构件施工工艺;制定了我国第一本SCC设计与施工指南。

  项目已授权发明专利14项、实用新型专利2项,制定国家行业标准2部(地方2部)、国家级工法1项(省级4项),发表论文70篇(其中SCI、EI收录30篇),出版国际学术论文集2本。研究成果的新颖性和创造性得到了两个国际权威学术机构(RILEM、ACI)SCC委员会主席的高度评价,并成功主办了第一届、第二届“SCC设计、性能与使用”国际会议。项目通过了由湖南省组织的鉴定委员会的鉴定,结论为:"…自密实高性能混凝土技术创新性突出,整体达到国际先进水平",获2007年湖南省科学技术进步一等奖。

  项目研究成果在铁道工程、建筑工程、水利工程及公路工程等领域的数百个重大工程中得到广泛应用,并首次实现在高速铁路无砟轨道充填层中成功应用,解决了高平顺性高速铁路无砟轨道结构的施工难题,取得直接经济效益4.8亿元,技术经济效应显著,推广应用前景广阔,推动了混凝土工程技术的理论和技术进步,提升了我国土木工程行业科技水平和国际核心竞争力。

  该项目荣获2013年度国家技术发明二等奖,主要完成人有余志武,谢友均,田倩,郑建岚,李化建,龙广成。