【混凝土科技獎(jiǎng)】機(jī)制砂混凝土和易性調(diào)節(jié)關(guān)鍵聚羧酸減水劑研究
2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)
混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?技術(shù)革新類
項(xiàng)目展示


2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)工作于2021年5月啟動(dòng),至12月圓滿完成。報(bào)名期間共收到有效申報(bào)項(xiàng)目44項(xiàng)。經(jīng)過(guò)專家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng),共計(jì)33個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng),包括一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)18項(xiàng)、三等獎(jiǎng)14項(xiàng),其中“科技進(jìn)步類”16項(xiàng)、“技術(shù)發(fā)明類”1項(xiàng)、“技術(shù)革新類”16項(xiàng)。




主要完成單位:中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司
主要完成人:楊文、劉明、張磊、曾超、王福濤
隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展,建設(shè)用砂的需求量與日俱增。天然砂資源的短缺促使機(jī)制砂成為混凝土用砂的主要產(chǎn)品。但由于機(jī)制砂普遍存在粒形差、棱角多、石粉及泥含量較高等情況,導(dǎo)致生產(chǎn)的混凝土拌合物易出現(xiàn)離析、泌水、堵管等問(wèn)題,嚴(yán)重影響混凝土施工和工程質(zhì)量。因此,機(jī)制砂混凝土的應(yīng)用和發(fā)展亟需和易性調(diào)控關(guān)鍵材料及相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新。
國(guó)內(nèi)外研究者分別從混凝土配合比設(shè)計(jì)和外加劑復(fù)配技術(shù)兩方面采取措施:一是調(diào)整混凝土配合比,優(yōu)化砂石級(jí)配,但該法受區(qū)域地材限制;二是復(fù)配纖維素醚、保水劑、抗離析劑等功能助劑,此類助劑易與減水劑產(chǎn)生相容性問(wèn)題,改善效果和適應(yīng)性有限。
聚羧酸減水劑具有分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性強(qiáng),性能可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)和制備功能靶向結(jié)構(gòu)的聚羧酸減水劑是解決機(jī)制砂混凝土應(yīng)用性能的有效途徑。目前針對(duì)混凝土應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)已開發(fā)出保坍功能、早強(qiáng)功能、降黏功能、引氣功能的聚羧酸減水劑品種,但針對(duì)機(jī)制砂混凝土和易性提升方面,減水劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究較少。
針對(duì)上述情況,本項(xiàng)目提出機(jī)制砂混凝土和易性調(diào)節(jié)功能的聚羧酸減水劑研究思路,開展了技術(shù)攻關(guān),并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用。本研究針對(duì)機(jī)制砂混凝土和易性差,易離析泌水等問(wèn)題,以漿體與骨料界面相互作用力為切入點(diǎn),從聚羧酸減水劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究出發(fā),通過(guò)自制的馬來(lái)酸甘油磷酸酯作為功能單體,與烯丙基聚氧乙烯基醚大單體聚合得到具有和易性調(diào)節(jié)性能的聚羧酸減水劑,該減水劑能明顯降低機(jī)制砂混凝土泌水率和離析率。
機(jī)制砂混凝土和易性調(diào)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)研究技術(shù)路線
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
1、創(chuàng)新性地開發(fā)了一種具有多羥基結(jié)構(gòu)和強(qiáng)吸附基團(tuán)的功能單體,引入聚羧酸減水劑結(jié)構(gòu)單元,通過(guò)改變漿體的表面化學(xué)性質(zhì),增強(qiáng)水泥漿體在機(jī)制砂顆粒表面的吸附,改善水泥漿體對(duì)骨料的包裹性;
2、將功能單體成功應(yīng)用于聚羧酸減水劑的合成中,開發(fā)了雙氧化還原引發(fā)劑,成功匹配功能單體和不飽聚醚的聚合活性,形成了一種對(duì)機(jī)制砂混凝土具有和易性調(diào)控功能的新型外加劑。
3、技術(shù)先進(jìn)性指標(biāo):混凝土壓力泌水率降低至10%~20%,離析率降低至7%以下;混凝土2h內(nèi)工作狀態(tài)穩(wěn)定,中途無(wú)放大泌水現(xiàn)象。
應(yīng)用效果
項(xiàng)目申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng),發(fā)表論文5篇,科技成果評(píng)價(jià)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,該成果先后在中國(guó)西部第一高樓—成都綠地蜀峰468、成都京東方租賃住房工程、歐鉑公司第二營(yíng)運(yùn)基地項(xiàng)目、成都地鐵11號(hào)線等項(xiàng)目工程應(yīng)用并推廣至“一帶一路”沿線國(guó)家的房建工程、市政交通、高速橋梁等工程。該成果的應(yīng)用不僅保障了工程施工效率與施工質(zhì)量,也促進(jìn)國(guó)內(nèi)機(jī)制砂的規(guī)模化使用,減少天然砂的開采。在科技創(chuàng)效、保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面具有重要的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

“成都綠地蜀峰468”
馬來(lái)西亞“富力公主灣”

華麗高速公路
(“一帶一路”建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目)
阿爾及利亞嘉瑪大清真寺
(非洲第一大清真寺)
中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司成立于2019年4月8日,是中建西部建設(shè)股份有限公司的全資子公司,承擔(dān)著中建西部建設(shè)科技研發(fā)及產(chǎn)業(yè)孵化的職能。研究院坐落于成都科學(xué)城興隆湖畔,擁有超2萬(wàn)平米實(shí)驗(yàn)室的研究院大樓,首批科研設(shè)備價(jià)值達(dá)3000萬(wàn),是中國(guó)建筑專注于建筑材料的科研平臺(tái),中建西部建設(shè)軸心式研發(fā)體系的核心。
中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司以“智造未來(lái)建材,拓展幸福空間”為使命,以打造“建材領(lǐng)域國(guó)際‘雙一流’平臺(tái)”為愿景,重點(diǎn)圍繞混凝土原材料、混凝土生產(chǎn)工藝、混凝土工程技術(shù)、固廢資源利用、特種混凝土和混凝土智能制造6大方向開展科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化工作。
現(xiàn)有科研事務(wù)管理部、科技成果轉(zhuǎn)化中心、綜合辦公室、財(cái)務(wù)資金部、市場(chǎng)與項(xiàng)目管理部、安全質(zhì)量與環(huán)境監(jiān)督管理部6個(gè)職能部門,下設(shè)高性能混凝土研究所、骨料及資源綜合利用研究所、化學(xué)建材研究所和智能制造研究所4個(gè)專業(yè)研究所。現(xiàn)有自有職工76人,其中博士6人,碩士48人,碩士及以上學(xué)歷占比71%。
研究院加大科技平臺(tái)建設(shè)和對(duì)外交流,獲批首批中建土木工程材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,設(shè)立CCPA混凝土工程技術(shù)分會(huì)并開設(shè)中國(guó)混凝土工程技術(shù)論壇,創(chuàng)辦中建西部建設(shè)“興隆湖論壇”品牌活動(dòng),為搭建全產(chǎn)業(yè)鏈平臺(tái)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。現(xiàn)已與同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)、西南科技大學(xué)簽訂合作協(xié)議,現(xiàn)有院校合作項(xiàng)目8個(gè),院企合作項(xiàng)目13個(gè),企業(yè)間合作項(xiàng)目22個(gè),行業(yè)影響力逐步提升。
公司現(xiàn)布局各類課題81項(xiàng),其中國(guó)家級(jí)2項(xiàng);共獲受理專利73項(xiàng),授權(quán)專利48項(xiàng);發(fā)表論文108篇,其中SCI/EI論文50篇;11項(xiàng)科技成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)及以上水平;獲第23屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)。公司現(xiàn)有預(yù)拌混凝土智能制造、“雙碳”技術(shù)、超高性能混凝土系列產(chǎn)品、新型低碳結(jié)構(gòu)材料與技術(shù)4個(gè)系列、40余項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù),應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋綠色建筑、固廢資源綜合處置和智慧工廠建設(shè)等領(lǐng)域,為助力“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
“十四五”期間,研究院將延續(xù)“智造未來(lái)建材,拓展幸福空間”的使命和“打造建材領(lǐng)域國(guó)際‘雙一流’平臺(tái)”的愿景,堅(jiān)持“兩領(lǐng)五強(qiáng)”總體戰(zhàn)略目標(biāo)引領(lǐng),力爭(zhēng)達(dá)成“自主創(chuàng)新能力強(qiáng),主業(yè)支撐能力強(qiáng),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng),人才培育能力強(qiáng),品牌影響力強(qiáng)”的戰(zhàn)略目標(biāo)。
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