2021年度中國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)發(fā)明類

項(xiàng)目展示

2021年度中國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)過專家評審委員會(huì)的初評及終評，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)。

三等獎(jiǎng)項(xiàng)目

基于單形重心設(shè)計(jì)的環(huán)保摻合料開發(fā)及應(yīng)用

主要完成單位：華潤水泥技術(shù)研發(fā)（廣西）有限公司、廣西華潤紅水河水泥有限公司、華潤水泥（富川）有限公司

主要完成人：李巍、曾榮、莫正選、吳有武、勞里林、金彩珍

項(xiàng)目概況

優(yōu)質(zhì)的石灰石資源質(zhì)地純正，主要成分為CaCO3，可直接用于煅燒水泥。隨著水泥和混凝土行業(yè)的不斷發(fā)展，大量優(yōu)質(zhì)的石灰石資源不斷被消耗。部分石灰石中含鎂較高，對水泥安定性產(chǎn)生影響，因此，國標(biāo)對水泥中MgO的含量有一定限制，通常要求不超過5.0%。生產(chǎn)水泥用石灰石的MgO含量一般控制在3.0%以下，這就直接限制了高鎂石灰石在水泥中的利用。同時(shí)，高鎂廢石用于混合材時(shí)，受比表面積等國家標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)、使用習(xí)慣等影響，限制了高鎂石灰石的使用量；用作骨料時(shí)，普遍認(rèn)為會(huì)引起堿碳酸反應(yīng)，推廣受到限制。另外，石灰石粉及復(fù)合礦物摻合料應(yīng)用日趨廣泛，但石粉復(fù)合摻合料仍然缺少系統(tǒng)的研究，尤其在不同比表面積，不同摻量的石灰石粉及其與不同其他摻合料協(xié)同對水泥混凝土影響仍然需要系統(tǒng)研究及應(yīng)用。因此，高鎂石灰石礦山的廢棄礦物逐年增加，長期堆存于地表，占用了大量土地資源，對環(huán)境有著潛在的危害。

針對上述行業(yè)現(xiàn)狀，項(xiàng)目完成單位利用高鎂石灰石及多種工業(yè)固廢，采用單形重心設(shè)計(jì)開展了環(huán)保型摻合料系統(tǒng)研究及生產(chǎn)應(yīng)用，研究了高鎂廢石與其他輔助膠凝材料復(fù)摻條件下混凝土的耐久性能，獲得了高鎂石粉的安全使用范圍，建設(shè)環(huán)保型復(fù)合摻合料生產(chǎn)線，開展了高鎂復(fù)合摻合料配置混凝土的高遠(yuǎn)程泵送研究并進(jìn)行了工程示范。

▲廣西華潤紅水河水泥有限公司年產(chǎn)60萬噸環(huán)保摻合料生產(chǎn)線

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1.采用單形重心的方法，利用不同比表面積及摻量的高鎂廢石粉與不同固廢進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終得到了配方設(shè)計(jì)方程式，配制出較佳性能的摻合料；

2.采用了高鎂石灰石粉（比表面積為500-950m2/kg）及其他膠凝材料體系系統(tǒng)，研究了其協(xié)同效應(yīng)及安全使用范圍，最終畫出了高鎂石灰石粉與其他摻合料體系的性能等值線圖，為膠凝材料的配合比設(shè)計(jì)提供理論參考；

3.開發(fā)及生產(chǎn)的摻合料配制不同強(qiáng)度等級（C30-C100）、不同工作性的混凝土，對不同泵送速度和不同管徑條件下、在不同部位的管道內(nèi)部壓力進(jìn)行了系統(tǒng)研究，同時(shí)采用不同形式的流變儀同步測定混凝土拌合物的流變性能，系統(tǒng)全面地開展混凝土流變與泵送性能的足尺模擬試驗(yàn)研究。

▲單形重心設(shè)計(jì)性能等值線圖，可據(jù)需求快速輸出配方

應(yīng)用效果

本項(xiàng)目獲得了關(guān)于高鎂廢石的3項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，包括“高鎂廢石粉基復(fù)合礦物摻合料及在中等強(qiáng)度混凝土中的應(yīng)用”（CN104909592B），“高鎂廢石粉基復(fù)合礦物摻合料及在高強(qiáng)度混凝土中的應(yīng)用”（CN104909594B）以及“高鎂廢石粉基復(fù)合礦物摻合料及在低強(qiáng)度混凝土中的應(yīng)用”（CN104909593B）。

▲本項(xiàng)目科研成果（發(fā)明專利授權(quán)）

本發(fā)明專利提供一種高鎂廢石（氧化鎂含量3.5~12.6%）利用的有效新途徑，創(chuàng)新地改變了傳統(tǒng)水泥企業(yè)對高鎂廢石的使用限制觀念，顯著提高高鎂廢石的利用率，變廢為寶，能緩解廢石堆埋等對環(huán)境造成的危害；同時(shí)采用濕排灰、錳渣、爐底渣、鋼渣等工業(yè)廢渣與高鎂廢石或石灰石共同粉磨，消耗了大量工業(yè)廢渣，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及環(huán)境效益。

本項(xiàng)目科研成果——環(huán)保摻合料參與完成了“十三五”重點(diǎn)科技研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“高抗裂預(yù)拌混凝土關(guān)鍵材料及制備技術(shù)”中的“1000米水平盤管混凝土模擬泵送試驗(yàn)”。目前，已形成了可泵性評價(jià)方法理論，完成了高遠(yuǎn)程示范工程應(yīng)用工作，同時(shí)也驗(yàn)證了生產(chǎn)的高鎂廢石粉基復(fù)合摻合料及滿足配置C100及更高性能的超遠(yuǎn)程泵送要求，掌握了配套技術(shù)。本技術(shù)產(chǎn)品已銷往了南寧、貴港、賓陽等地，積累了生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)也復(fù)制至華潤水泥其他基地。近三年，項(xiàng)目產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為新增銷售額2264萬元（未含自用部分），新增利潤1571萬元，新增稅收663萬元，節(jié)支總額1670萬元。近3年累計(jì)減少CO2排放28萬噸。

▲華潤水泥（富川）有限公司年產(chǎn)28萬噸環(huán)保摻合料生產(chǎn)線

▲產(chǎn)品應(yīng)用于十三五國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“高抗裂預(yù)拌混凝土關(guān)鍵材料及制備技術(shù)”子課題“混凝土泵送盤管試驗(yàn)及高遠(yuǎn)程泵送示范”

企業(yè)介紹

華潤水泥技術(shù)研發(fā)（廣西）有限公司是華潤水泥投資有限公司旗下的全資子公司。華潤水泥控股有限公司成立于2003年，是央企華潤集團(tuán)旗下香港上市公司。公司是華南地區(qū)頗具規(guī)模及競爭力的水泥、熟料和混凝土生產(chǎn)商,位列中國水泥協(xié)會(huì)“中國水泥上市公司綜合實(shí)力排名”第四位，并列入恒生綜合指數(shù)、恒生中資企業(yè)指數(shù)、HangSeng China High Dividend Yield Index、恒生綜合行業(yè)指數(shù)(地產(chǎn)建筑業(yè))、恒生綜合中型股指數(shù)5個(gè)指數(shù)。公司業(yè)務(wù)聚焦基礎(chǔ)建材（水泥、骨料）、結(jié)構(gòu)建材（混凝土、裝配式建筑）、功能建材（人造石材、瓷磚膠、白水泥）和新材料（鈣基、硅基、玄武巖）領(lǐng)域，并充分發(fā)揮各業(yè)務(wù)間協(xié)同優(yōu)勢，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈布局，推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新，促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量及可持續(xù)發(fā)展。

華潤水泥技術(shù)研發(fā)（廣西）有限公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視，利用集團(tuán)公司現(xiàn)有技術(shù)力量，積極整合相關(guān)資源，于2013年5月成立華潤水泥技術(shù)研發(fā)（廣西）有限公司，投資總額285.8萬美元。公司經(jīng)營范圍為水泥、混凝土生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)及銷售，水泥助磨劑及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，摻合料的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，機(jī)械備件、配件的生產(chǎn)及銷售，專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓的生產(chǎn)及銷售，提供相關(guān)技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)。公司通過了廣西水泥研發(fā)中心、廣西水泥工業(yè)節(jié)能及綜合利用工程技術(shù)研究中心（廣西工程技術(shù)研究中心）、廣西自治區(qū)級研發(fā)中心及高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定?，F(xiàn)有員工70人，教授級高級工程師4人，博士12人，碩士及以上學(xué)歷44人，黨員比例48%。華潤水泥在廣州、南寧各有一個(gè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，總占地面積10000多m2，儀器設(shè)備總值超過3000萬元，配置達(dá)到了行業(yè)先進(jìn)水平。

公司多年來與清華大學(xué)、山東大學(xué)、湖南大學(xué)、華南理工大學(xué)、中南大學(xué)、武漢理工大學(xué)、廣西大學(xué)、桂林理工大學(xué)、中國建筑材料研究總院、中國建筑科學(xué)研究總院、中材研究總院等均建立了長期的產(chǎn)-學(xué)-研-用合作關(guān)系，已參與完成多個(gè)專項(xiàng)科研項(xiàng)目。