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2023年遼寧省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)擬推薦項(xiàng)目公示
1.項(xiàng)目名稱(chēng):綠色高性能混凝土系列技術(shù)研發(fā)
2.科技進(jìn)步獎(jiǎng)及等級(jí):遼寧省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng) 二等獎(jiǎng)
3.主要完成單位:遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司
4.主要完成人:由世岐、寧柱偉、由煒盛、陳光、金毅、孫順治、曲明富、朱紅超、徐健
5.項(xiàng)目簡(jiǎn)介:
本項(xiàng)目屬于國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃“煤矸石高性能混凝土技術(shù)研究與應(yīng)用”(項(xiàng)目編號(hào)2012BAJ17B00)之煤矸石高性能混凝土加工制備技術(shù)及應(yīng)用示范(2012BAJ17B01)的子課題,目前該國(guó)家支撐計(jì)劃已結(jié)題并通過(guò)驗(yàn)收。
立項(xiàng)之初,遼寧省科學(xué)技術(shù)廳從國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā),根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》 把“城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展” 確定為重點(diǎn)領(lǐng)域,其中的“建筑節(jié)能與綠色建筑”列為優(yōu)先主題,結(jié)合城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展領(lǐng)域所面臨的眾多亟待解決的技術(shù)難題,精心規(guī)劃,認(rèn)真組織相關(guān)單位申請(qǐng)了綠色高性能混凝土系列技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目,申請(qǐng)編號(hào):2011230004, 項(xiàng)目致力于解決煤矸石資源化利用于高性能混凝土方面的技術(shù)難題,該項(xiàng)目利廢、環(huán)保,符合國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,形成示范效應(yīng)后,具有良好的推廣應(yīng)用前景。
本課題結(jié)合以往煤矸石及煤矸石混凝土研究與應(yīng)用成果,對(duì)自燃煤矸石、混合破碎煤矸石及煤矸石混凝土各方面性能進(jìn)行了綜合研究,研發(fā)了燒結(jié)煤矸石陶粒技術(shù),開(kāi)辟了煤矸石資源綜合利用的新途徑,尤其在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了深入的、具有開(kāi)拓性的試驗(yàn)及研究:
(1)研發(fā)破碎煤矸石混凝土技術(shù)。通過(guò)破碎煤矸石為資源的綠色高性能混凝土的研究,通過(guò)配合比優(yōu)化,可配制C30及以下強(qiáng)度等級(jí)的全集料或粗集料混凝土,破碎煤矸石使用比例可占混凝土總質(zhì)量的60%~75%。通過(guò)正交、極差和方差分析方法研究了水膠比、煤矸石等因素對(duì)混凝土耐久性的影響程度。破碎煤矸石混凝土通過(guò)設(shè)計(jì)配合比、選擇摻合料的方法也可達(dá)到現(xiàn)行JGJ/T385-2015《高性能混凝土評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的要求。但由于破碎煤矸石堆積密度和表觀(guān)密度超出輕集料范疇,接近普通碎石,其配制的混凝土密度也類(lèi)似普通混凝土。
(2)破碎煤矸石混凝土技術(shù)應(yīng)用。應(yīng)用破碎煤矸石混凝土技術(shù)開(kāi)發(fā)了煤矸石燒結(jié)磚、煤矸石混凝土、煤矸石混凝土彩瓦、煤矸石混凝土路面磚等一系列產(chǎn)品,并大量應(yīng)用于朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司開(kāi)發(fā)的“毓水蓬萊”住宅小區(qū)及其新建綜合辦公樓項(xiàng)目,取得了良好的應(yīng)用和示范效果。
(3)既有自燃煤矸石混凝土建筑耐久性調(diào)研。經(jīng)過(guò)對(duì)朝陽(yáng)、阜新、本溪等地多年來(lái)自燃煤矸石混凝土應(yīng)用情況的全面調(diào)查,走訪(fǎng)了數(shù)十家煤矸石混凝土用戶(hù)及近百幢各類(lèi)煤矸石混凝土建筑物,完成了《阜新、本溪兩地自燃煤矸石混凝土應(yīng)用情況調(diào)查報(bào)告》、《自燃煤矸石輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)耐久性綜述》等多篇論文。在上述工作基礎(chǔ)上,提出了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的自燃煤矸石輕骨料混凝土建筑結(jié)構(gòu)耐久性調(diào)查報(bào)告。
(4)自燃煤矸石混凝土長(zhǎng)齡期性能研究。對(duì)遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院保留國(guó)內(nèi)唯一一份數(shù)百塊近三十年齡期的自然養(yǎng)護(hù)煤矸石混凝土試塊進(jìn)行了長(zhǎng)齡期強(qiáng)度試驗(yàn)及碳化試驗(yàn)。在數(shù)十幢既有煤矸石混凝土建筑物的混凝土構(gòu)件上鉆取標(biāo)準(zhǔn)芯樣達(dá)上百組,進(jìn)行煤矸石混凝土長(zhǎng)齡期強(qiáng)度試驗(yàn)及碳化試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)鋼筋腐蝕試驗(yàn)。
(5)研發(fā)自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。依據(jù)國(guó)家輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,總結(jié)調(diào)查及試驗(yàn)、分析結(jié)果,編制了國(guó)內(nèi)第一部具有地方特色并符合地方實(shí)際的煤矸石混凝土地方標(biāo)準(zhǔn)--《自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,在以往的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合最新試驗(yàn)成果,分析得出煤矸石混凝土受彎構(gòu)件撓度和裂縫驗(yàn)算公式。
(6)研發(fā)燒結(jié)煤矸石陶粒技術(shù)。課題在研究煤矸石特性及其活化性能的基礎(chǔ)上,以朝陽(yáng)華龍煤矸石為主要原料,通過(guò)優(yōu)選原料、優(yōu)化配比,添加輔料和粘結(jié)劑等措施,在保證陶粒品質(zhì)的基礎(chǔ)上,確定最大化利用煤矸石的原料配合比例;從預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間、焙燒溫度和保溫時(shí)間四個(gè)方面進(jìn)行了焙燒方案的優(yōu)化,確定了燒制陶粒的最佳焙燒工藝,通過(guò)基礎(chǔ)試驗(yàn)探索了一套制備煤矸石陶粒的生產(chǎn)技術(shù)方案;通過(guò)開(kāi)發(fā)煤矸石陶粒技術(shù),解決了煤矸石組成復(fù)雜,原料可塑性低,均勻性差的問(wèn)題,可以工業(yè)化生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的煤矸石陶粒,改善混凝土性能,為徹底消化利用煤矸石資源開(kāi)辟了可行的新途徑。
(7)綠色高性能輕骨料混凝土生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)。朝陽(yáng)華龍通過(guò)煤矸石陶粒開(kāi)發(fā)技術(shù),建成并投產(chǎn)了年產(chǎn)5萬(wàn)立方米煤矸石陶粒生產(chǎn)線(xiàn),其生產(chǎn)的陶粒堆積密度達(dá)到900級(jí),筒壓強(qiáng)度不低于6.0MPa,性能較為穩(wěn)定。使用該陶??膳渲芁C35及以下強(qiáng)度等級(jí)的全輕骨料混凝土,物理力學(xué)及耐久性能基本滿(mǎn)足輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程和混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的要求。實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),并應(yīng)用于朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司朝陽(yáng)縣分公司年產(chǎn)5萬(wàn)立方米煤矸石陶粒生產(chǎn)線(xiàn)工程辦公樓工程。煤矸石陶粒和煤矸石混凝土工廠(chǎng)化生產(chǎn)率均為100%,生產(chǎn)效率提高25%以上。
(8)改善煤矸石陶粒混凝土耐久性、施工性能探索。試驗(yàn)研究了煤矸石陶粒混凝土的收縮性能、抗氯離子滲透性能、抗凍性、抗碳化性能和抗?jié)B性能,盡管LC30煤矸石陶粒混凝土收縮率(28d)符合JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》對(duì)收縮性能的要求,但它要比普通混凝土的收縮率要大很多,煤矸石陶粒結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松、吸水率較大決定了煤矸石陶粒及混凝土的收縮率較大,通過(guò)摻外加劑的方法很難降低煤矸石陶粒混凝土收縮率;通過(guò)摻入適當(dāng)?shù)囊龤鈩?,可以大幅提高煤矸石陶?;炷恋目箖鲂阅?;通過(guò)配合比設(shè)計(jì)等一系列措施,LC30煤矸石陶?;炷恋奶蓟疃?、電通量、抗凍性和抗?jié)B性分別達(dá)到T-Ⅳ、Q-Ⅲ級(jí)、D200和>P12,滿(mǎn)足高性能混凝土要求,能配制高性能混凝土。針對(duì)陶粒密度小,輕質(zhì),易上浮的問(wèn)題,通過(guò)減少振動(dòng)時(shí)間、增加混凝土的粘聚性,能夠達(dá)到降低輕骨料上浮的目的。
(9)綠色高性能鋼筋混凝土高層建筑的設(shè)計(jì)與建造技術(shù)。采用煤矸石陶粒生產(chǎn)線(xiàn)所產(chǎn)陶粒及破碎煤矸石為骨料,生產(chǎn)混凝土,建設(shè)完成朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司朝陽(yáng)縣分公司年產(chǎn)5萬(wàn)立方米煤矸石陶粒生產(chǎn)線(xiàn)工程辦公樓示范工程,并對(duì)其建筑設(shè)計(jì)及建造技術(shù)進(jìn)行了研究。在建筑規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式及空間不發(fā)生變化的情況下,用陶粒混凝土新材料替代普通混凝土施工,使該建筑工程綜合成本下降15.40%,綜合建筑節(jié)能率達(dá)到65%以上。
本課題對(duì)煤矸石及混凝土性能進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的研究,取得了許多有指導(dǎo)意義及廣泛應(yīng)用價(jià)值的成果,為煤矸石在建筑結(jié)構(gòu)方面綜合利用提供了有力的技術(shù)支撐,填補(bǔ)了煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究的空白,具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平;燒結(jié)煤矸石陶粒技術(shù)及工業(yè)化生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)外尙屬首例;《自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》可操作性強(qiáng),達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。本項(xiàng)目發(fā)布并實(shí)施遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)1部,發(fā)表論文10余篇,獲得發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng),完成了項(xiàng)目合同的指標(biāo)要求。
6.主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等目錄(不超過(guò)10件)
知識(shí)產(chǎn)權(quán)(標(biāo)準(zhǔn))類(lèi)別 | 知識(shí)產(chǎn)權(quán)(標(biāo)準(zhǔn)) 具體名稱(chēng) | 國(guó)家 (地區(qū)) | 授權(quán)號(hào) (標(biāo)準(zhǔn) 編號(hào)) | 授權(quán)(標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布)日期 | 證書(shū)編號(hào) (標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn) 發(fā)布部門(mén)) | 權(quán)利人 (標(biāo)準(zhǔn)起 草單位) | 發(fā)明人 (標(biāo)準(zhǔn)起草人) | 發(fā)明專(zhuān)利(標(biāo)準(zhǔn))有效狀態(tài) |
發(fā)明專(zhuān)利 | 一種煤矸石混凝土及其制備方法 | 中國(guó) | ZL200810240472.9 | 2011年08月10日 | 第821932號(hào) | 朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司 | 曲明富等 | 有效 |
發(fā)明專(zhuān)利 | 掘進(jìn)矸石混凝土 | 中國(guó) | ZL200810240471.4 | 2011年06月08日 | 第792968號(hào) | 朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司 | 曲明富等 | 有效 |
發(fā)明專(zhuān)利 | 一種以瘠性煤矸石工業(yè)廢渣為原料燒結(jié)制備陶粒的方法 | 中國(guó) | ZL 2013 1 0508355.7 | 2015年11月04日 | 第1834748號(hào) | 東北大學(xué) | 孫曉剛、邢軍、邱景明等 | 有效 |
地方標(biāo)準(zhǔn) | 自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 | 遼寧 | DB21/T1521-2007 | 2007年6月20日 | 遼寧省建設(shè)廳、遼寧質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 | 遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院 | 由世岐、金毅等 | 現(xiàn)行有效 |
論文 | 混合煤矸石作為混凝土粗骨料的試驗(yàn)研究 | 中國(guó) | CN37-1021/N | 2014年3月 | 科技信息 | 遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院 | 寧柱偉 | |
論文 | 次輕煤矸石混凝土在試點(diǎn)工程上應(yīng)用 | 中國(guó) | 2010年10月 | 第十屆全國(guó)輕骨料及輕骨料混凝土學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集 | 遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院、朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司 | 由世岐、曲明富 | ||
論文 | 次輕煤矸石骨料及次輕煤矸石骨料混凝土的應(yīng)用初探 | 中國(guó) | 2010年10月 | 第十屆全國(guó)輕骨料及輕骨料混凝土學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集 | 朝陽(yáng)華龍科建股份有限公司 | 曲明富 | ||
論文 | 阜新、本溪兩地自燃煤矸石混凝土應(yīng)用情況調(diào)研報(bào)告 | 中國(guó) | CN21-1300/N | 2006年12月 | 科技成果縱橫 | 遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院 | 由世岐 | |
論文 | 自燃煤矸石輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)耐久性綜述 | 中國(guó) | CN31-1715/TQ | 2005年4月 | 粉煤灰 | 遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院 | 由世岐 | |
論文 | 進(jìn)一步加強(qiáng)遼寧省自燃煤矸石在建筑結(jié)構(gòu)中的研究與推廣應(yīng)用 | 中國(guó) | CN21-1376/TU | 2004年3月 | 遼寧建材 | 遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院 | 由世岐 | |
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