【科技進(jìn)步類】一等獎(jiǎng)：超高性能混凝土的低成本制備和多場(chǎng)景應(yīng)用技術(shù)研究及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立
時(shí)間：2023-07-06 來源：CCPA科技工作部 分享：
項(xiàng)目針對(duì)UHPC的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)需求，采用偏高嶺土和礦渣粉取代硅灰，制備出120MPa級(jí)UHPC，使UHPC的生產(chǎn)成本降低10%以上；在極低水膠比（≤0.18）條件下，制備出28d收縮率小于150x10-6，體積穩(wěn)定性良好的200MPa級(jí)UHPC。利用UHPC將裝配式橋面板的濕接縫寬度由傳統(tǒng)的（1-2）m降低至（0.2-0.3）m，并提高裝配式墩柱的抗震性能；
2022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)?科技進(jìn)步類
項(xiàng)目展示
2022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2022年5月啟動(dòng)，至2023年1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)過專家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng)，共計(jì)36個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)，包括一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)16項(xiàng)、三等獎(jiǎng)19項(xiàng)，其中“科技進(jìn)步類”22項(xiàng)、“技術(shù)革新類”14項(xiàng)。
超高性能混凝土的低成本制備和多場(chǎng)景應(yīng)用技術(shù)研究及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立主要完成單位：同濟(jì)大學(xué)、上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司、上海建工建材科技集團(tuán)股份有限公司、上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司、上海復(fù)培新材料科技有限公司、上海東大化學(xué)有限公司、上海城建預(yù)制構(gòu)件有限公司主要完成人：孫振平、李雪峰、吳德龍、王巍、李飛、翟立杰、桂植樑、楊海靜、胡方健、龐敏、水亮亮、盧子臣、冀言亮、葛好升、張挺
超高性能混凝土（UHPC）具有超高抗壓強(qiáng)度、超高抗拉強(qiáng)度、超高韌性以及超高耐久性等優(yōu)異性能，被認(rèn)為是服務(wù)我國(guó)重大工程建設(shè)的理想先進(jìn)土木工程材料之一，契合國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略需求。然而，為保證超高抗壓強(qiáng)度，UHPC的水泥和硅灰用量較大，不僅使UHPC的生產(chǎn)成本高昂，還易引發(fā)工作性不佳以及收縮開裂等問題，反而對(duì)其力學(xué)性能和耐久性產(chǎn)生不利影響。另外，UHPC的優(yōu)異性能使其在預(yù)制構(gòu)件、特殊結(jié)構(gòu)以及加固等工程中具有顯著優(yōu)勢(shì)，但目前仍未形成科學(xué)的配套設(shè)計(jì)方案，難以保證相關(guān)工程的質(zhì)量可靠性和安全性。同時(shí)，UHPC的生產(chǎn)及應(yīng)用較為粗放，在原材料選取、性能檢驗(yàn)以及工程應(yīng)用等方面缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，極大地限制了UHPC的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
項(xiàng)目針對(duì)UHPC的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)需求，采用偏高嶺土和礦渣粉取代硅灰，制備出120MPa級(jí)UHPC，使UHPC的生產(chǎn)成本降低10%以上；在極低水膠比（≤0.18）條件下，制備出28d收縮率小于150x10-6，體積穩(wěn)定性良好的200MPa級(jí)UHPC。利用UHPC將裝配式橋面板的濕接縫寬度由傳統(tǒng)的（1-2）m降低至（0.2-0.3）m，并提高裝配式墩柱的抗震性能；設(shè)計(jì)并實(shí)施了全預(yù)制輕型UHPC橋梁蓋梁、鋼筋/普通混凝土與UHPC的組合梁以及UHPC加固層。主導(dǎo)/參與制定了UHPC標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了UHPC的原材料、分類、性能要求及試驗(yàn)方法，指導(dǎo)并規(guī)范了UHPC在橋梁、公路以及加固等工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)量檢驗(yàn)細(xì)則，使UHPC產(chǎn)品質(zhì)量及施工質(zhì)量控制有據(jù)可依。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
（1）基于超細(xì)顆粒的填充效應(yīng)、粒級(jí)的優(yōu)化作用以及摻合料的活性效應(yīng)，通過大量試驗(yàn)研究，形成了利用偏高嶺土和礦渣粉取代硅灰制備120MPa級(jí)UHPC的技術(shù)，大幅降低了UHPC的原材料成本；在極低水膠比（≤0.18）條件下，基于顆粒最緊密堆積理論、多尺度原材料配伍、配套混凝土外加劑技術(shù)以及纖維復(fù)合技術(shù)，建立科學(xué)的UHPC制備技術(shù)，在保證工作性能和力學(xué)性能的前提下，實(shí)現(xiàn)UHPC的流變調(diào)控以及限制收縮開裂的目標(biāo)，充分保障UHPC的耐久性。
（2）針對(duì)UHPC在預(yù)制構(gòu)件安裝工程、組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造以及加固工程等領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)，綜合理論分析及數(shù)值仿真方法，提出了UHPC濕接縫、預(yù)制橋梁蓋梁、鋼筋/普通混凝土與UHPC的組合梁及UHPC加固層的設(shè)計(jì)與實(shí)施方案，并通過大比例模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)依據(jù)的合理性，確保UHPC在多場(chǎng)景應(yīng)用中的可靠性和安全性。（3）圍繞UHPC生產(chǎn)企業(yè)，主導(dǎo)制定了2部《超高性能混凝土》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了UHPC的原材料及試驗(yàn)方法，使UHPC產(chǎn)品質(zhì)量控制有據(jù)可依；進(jìn)一步地，重點(diǎn)編制了協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《超高性能混凝土預(yù)混料》以及團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《超高性能混凝土（UHPC）技術(shù)要求》，完善了UHPC的分類、性能要求及檢驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容，確保UHPC順利交付；同時(shí)，項(xiàng)目組主編了《橋梁工程超高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》以及《公路橋梁超高性能混凝土加固技術(shù)指南》等標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)并規(guī)范了UHPC在橋梁、公路、道路、機(jī)場(chǎng)、建筑以及加固等工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)量檢驗(yàn)細(xì)則。通過從UHPC的生產(chǎn)端和應(yīng)用端形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文件，確保了UHPC工程安全可靠、適用耐久、技術(shù)先進(jìn)且經(jīng)濟(jì)合理。
課題獲得4項(xiàng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目和6項(xiàng)省部級(jí)項(xiàng)目支持，獲得授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利及實(shí)用新型專利67項(xiàng)，成功向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)移32項(xiàng)；發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文71篇（其中SCI收錄29篇，EI收錄42篇）；編制正式發(fā)布國(guó)家、行業(yè)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)；形成4項(xiàng)研究成果，經(jīng)鑒定均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
實(shí)用新型專利（部分）
所形成的UHPC制備技術(shù)在勝辛南路蕰藻浜大橋加固維修工程、崧澤高架西延伸工程、昆明繞城高速、崇明生態(tài)大道、蘇州市東環(huán)快速路、新疆烏市城北主干道、寧波機(jī)場(chǎng)快速路以及上海有軌電車T1線等十余個(gè)省、直轄市和自治區(qū)的重點(diǎn)工程中得到成功應(yīng)用。完成單位利用本項(xiàng)目技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)總年產(chǎn)值（2021年）超過20億，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
烏魯木齊市城北主干道機(jī)場(chǎng)高速互通立交工程PPP項(xiàng)目
寧波市機(jī)場(chǎng)快速路南延南段（繞城高速-岳林東路）工程施工Ⅴ、Ⅶ、IX 標(biāo)段同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院前身為材料界著名學(xué)者黃蘊(yùn)元先生創(chuàng)立于1956年的建筑工藝系，是全國(guó)最早成立的建筑材料系科之一。學(xué)院設(shè)有土木工程材料、無機(jī)材料、高分子材料3個(gè)系，擁有材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)和博士后流動(dòng)站，設(shè)有2個(gè)本科專業(yè)， 4個(gè)碩士和博士研究生培養(yǎng)方向；擁有先進(jìn)土木工程材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海金屬功能材料開發(fā)應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及上海市粉末冶金汽車材料工業(yè)技術(shù)工程中心，主辦有中文核心期刊《建筑材料學(xué)報(bào)》。學(xué)院在材料科學(xué)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)和高新技術(shù)領(lǐng)域積極探索創(chuàng)新，承擔(dān)了包括973、863、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目和國(guó)家重大工程建設(shè)項(xiàng)目；獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)以及省部級(jí)科技一等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)，并向社會(huì)輸出了一批高科技成果。學(xué)院當(dāng)前面向世界科技前沿和國(guó)家重大需求，重點(diǎn)開展新型能源材料、電子信息材料、生物醫(yī)用材料、碳基納米材料、低碳綠色建筑材料、特種功能磁性材料等方向的材料交叉科學(xué)研究，力爭(zhēng)打造成為材料領(lǐng)域高層次人才的匯聚地和高水平成果的發(fā)源地。
上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司成立于1963年，是從事基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、總承包為主的綜合性設(shè)計(jì)咨詢研究單位，具有國(guó)家工程設(shè)計(jì)綜合甲級(jí)、國(guó)家工程勘察綜合甲級(jí)、工程咨詢甲級(jí)綜合資信，為工程建設(shè)提供全行業(yè)、全過程服務(wù)。上海城建設(shè)計(jì)集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)最早一批探索裝配式橋梁全套技術(shù)的設(shè)計(jì)研究單位，通過十多年的技術(shù)積累，在集團(tuán)公司裝配式橋梁技術(shù)研發(fā)中心的基礎(chǔ)上，于2017年8月1日，由上海市科委批準(zhǔn)牽頭成立了“上海工業(yè)化裝配化市政工程技術(shù)研究中心”。中心聚焦于裝配式市政工程技術(shù)和新材料的應(yīng)用研究，承擔(dān)了上海市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會(huì)課題“UHPC在橋梁預(yù)制結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究”等多項(xiàng)課題，主編上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《橋梁工程超高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ08-2401-2022中國(guó)公路學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁超高性能混凝土加固技術(shù)指南》T/CHTS10066-2022等多部超高性能混凝土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為推動(dòng)超高性能混凝土在工程中的應(yīng)用做出來貢獻(xiàn)。上海建工建材科技集團(tuán)股份有限公司是上海建工集團(tuán)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)。公司擁有完善的科技研發(fā)三級(jí)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(guó)建筑業(yè)科技進(jìn)步與技術(shù)創(chuàng)新先進(jìn)企業(yè)證書和上海科委頒發(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(fēng)尚。公司先后榮獲“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”、“上海市重點(diǎn)工程實(shí)事立功競(jìng)賽金杯公司”、連續(xù)32次獲得“上海市重點(diǎn)工程實(shí)事立功競(jìng)賽優(yōu)秀公司”，被特色命名為“建設(shè)先行官”。所參建的工程多次獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)、國(guó)家魯班獎(jiǎng)和上海市白玉蘭獎(jiǎng)。上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司（簡(jiǎn)稱上海市政總院）成立于1954年，從事規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)和咨詢、工程建設(shè)總承包及項(xiàng)目管理全過程服務(wù)。上海市政總院堅(jiān)持科技創(chuàng)新，累計(jì)獲得國(guó)家、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)200余項(xiàng)次，中國(guó)土木工程詹天佑大獎(jiǎng)20項(xiàng)，專利申請(qǐng)量達(dá)3000余項(xiàng)。被評(píng)為國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)和上海市優(yōu)秀高新技術(shù)企業(yè)，形成22項(xiàng)核心技術(shù)，并付諸工程實(shí)踐。擁有4個(gè)國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新平臺(tái)、6個(gè)市級(jí)技術(shù)研究中心，主編國(guó)家、行業(yè)和上海市地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)）90余項(xiàng)。上海復(fù)培新材料科技有限公司成立于2016年，主要致力于固體廢棄物資源再利用技術(shù)的研發(fā)，以及新型綠色環(huán)保節(jié)能建材的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、推廣及工程應(yīng)用。公司相繼與同濟(jì)大學(xué)、上海大學(xué)、南京大學(xué)、上海市政設(shè)計(jì)研究總院、上海市建科院等科研院所聯(lián)合建立了“超高性能混凝土（UHPC）產(chǎn)學(xué)研基地”、“資源綜合利用及新型建材產(chǎn)學(xué)研用合作基地”等，研究地方性原材料---鋼渣、脫硫石膏、粉煤灰等固廢的資源再利用技術(shù)，并以此為原料制備綠色環(huán)保節(jié)能建材。公司現(xiàn)已成功研制生產(chǎn)“超高性能混凝土（UHPC）”、“反射隔熱涂料組合脫硫石膏輕集料砂漿保溫系統(tǒng)”等綠色節(jié)能產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于上海、安徽、浙江、新疆、江蘇等工程項(xiàng)目中。公司擁有發(fā)明專利17項(xiàng)，制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，參編團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，擁有企業(yè)自主商標(biāo)24項(xiàng)，并榮獲上海市高新技術(shù)企業(yè)、上海市專精特新中小企業(yè)、上海市科技小巨人培育企業(yè)等多項(xiàng)榮譽(yù)。上海東大化學(xué)有限公司成立于2010年6月，公司產(chǎn)業(yè)定位于EO/PO下游衍生物的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，擁有聚羧酸減水劑聚醚、非離子表面活性劑、特種聚醚、防水與密封材料四大系列產(chǎn)品。業(yè)務(wù)范圍涵蓋日化洗滌、電器節(jié)能、綠色建材、高速鐵路、地鐵隧道等諸多領(lǐng)域。2017年，“東大化學(xué)”表面活性劑獲得上海市名牌稱號(hào)，上海市企業(yè)技術(shù)中心等；2019年高分子量PEG產(chǎn)品及其催化劑技術(shù)開發(fā)獲得上海市科學(xué)技術(shù)發(fā)明三等獎(jiǎng)。上海城建預(yù)制構(gòu)件有限公司隸屬于隧道股份市政集團(tuán)旗下，公司從產(chǎn)品制造端出發(fā)，通過深化設(shè)計(jì)、新材料應(yīng)用、信息化建設(shè)、生產(chǎn)配套設(shè)施研發(fā)、技術(shù)咨詢服務(wù)以及投資運(yùn)營(yíng)等層面，形成“產(chǎn)、學(xué)、研、營(yíng)”為一體的預(yù)制裝配式全產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)平臺(tái)，全面推進(jìn)建筑工業(yè)化發(fā)展。50多年來，構(gòu)件公司完成了管涵、管片類產(chǎn)品生產(chǎn)500多公里，房建PC構(gòu)件設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工60多萬平方米。自2016年介入市政PC生產(chǎn)板塊以來，先后參與了S26入城段高架快速路、濟(jì)陽路快速化改建、A30沿江通道、兩港大道高架快速路、軍工路快速路新建、崇明建設(shè)公路改擴(kuò)建等諸多市政建設(shè)工程項(xiàng)目。獲得專利發(fā)明百余項(xiàng)，參與地方與國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)編撰，獲得預(yù)制裝配式優(yōu)秀企業(yè)等榮譽(yù)，并于2020年榮獲上海市裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地稱號(hào)，2022年獲評(píng)“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”。
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