【技術革新類】一等獎:超大尺寸混凝土構件離心制造成套技術與應用
2021年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎已經啟動,歡迎業內企事業單位及從業人員,持續關注協會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關信息。
2020年度中國混凝土與水泥制品協會
混凝土科學技術獎?技術革新類
獲獎項目展示
2020年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎工作于2020年6月啟動,至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目61項。經過專家評審委員會的初評及終評,共計39個項目獲獎,包括一等獎2項、二等獎15項、三等獎22項,其中“科技進步類”13項、“基礎理論類”2項、“技術革新類”24項。
一等獎項目:超大尺寸混凝土構件離心制造成套技術與應用
隨著國家產業升級與國際戰略關系的調整,基礎建設往深海、高速、資源節約等方向發展,通過新技術突破現有工藝制約,使各項材料性能得到高價值開發應用,同時滿足智能制造、智能建造技術的發展需要,混凝土預制構件的制備、應用等系統技術革新已成為制約行業發展的關鍵環節。
傳統的現澆工藝,存在質量控制難度大、施工周期長、環境污染、施工環境受限等一系列問題,同時混凝土構件超大尺寸化帶來的能源資源消耗加劇、生產效率慢、性能發揮低、現場安裝難度大、經濟效益差等問題,極大制約了建筑工業化的發展進程乃至影響基礎設施建設發展。超大尺寸離心混凝土構件成為海洋工程、軌道交通、水利港口、大型綜合體等土木工程建造的核心要素。
本項目通過高性能混凝土系列技術、超大尺寸雙層鋼筋骨架自動化一體成籠技術、超大尺寸高速離心成型精細化控制、超大尺寸構件抗裂早強快速養護系統、余漿廢液再循環利用等關鍵技術研發,突破了超大尺寸混凝土構件生產技術瓶頸,同時開發了超大直徑管樁、大尺寸離心預制墩柱、大長寬比離心構件三大類預制構件產品,并成功應用于港珠澳大橋、上海虹橋樞紐、和若高鐵、錢塘江堤岸治理等重大工程建設。
具體研發技術路線如下圖。
1.研發并形成超大尺寸離心構件高性能混凝土系列技術。通過礦物摻合料與化學外加劑的協同作用、功效關系、組分設計、粒型與級配、輔助納米改性等,實現了大流態高粘聚、超早強、高抗裂、高耐久的協同提升,形成高性能混凝土及配套生產工藝集成技術,解決了超大尺寸、超壁厚離心構件成形難、離心成型易分層、均勻性差、材料性能發揮低等問題,為超大尺寸離心成型制備奠定了基礎。
2.研究形成超大尺寸雙層鋼筋骨架自動化一體成籠技術。通過激光自動測距、CCD視覺感應系統、自動穿筋與建立定位保持系統,保證了鋼筋骨架成型的高精度技術要求,解決了勞動強度大等問題,內外主筋實現自動化預定位系統,保證主筋定位準確、混凝土保護層厚度控制更精確,解決了布料、離心時鋼筋定位偏移等核心難題。
大直徑管樁鋼筋籠成型效果
3.研發并實現了超大尺寸高速離心成型控制成套技術。基于砼料流變學特征及其經時變化規律、鋼筋骨架構造形式、構件尺寸及形狀,提出了啟動時間、最佳離心時速比的計算方法,并成功應用于超大尺寸混凝土構件離心制備厚壁精細化控制;綜合考慮構件形式、砼料容重、模具構造等目標,通過三者協同開發了自平衡異型構件的離心技術,實現了大長寬比(長寬比≥2)非對稱離心構件的高效、快速、穩定生產;綜合集成上述技術,已實現直徑1600mm、壁厚400mm以上超大尺寸離心裝配式構件的生產,成功應用于重大工程建設。
4.研發并建立了超大尺寸、厚壁、非對稱等構件的抗裂早強快速養護系統。通過開發實時智能溫濕度控制系統、自感知霧化系統,充分利用環境溫濕度場動態調控水化進程;基于構件尺寸及形狀、混凝土原材料構成及性能特征,研究并提出早期收縮、開裂的預警機制;形成了離心成型超大尺寸混凝土構件超早強、高抗裂成套養護技術。
5.開發了離心余漿廢液的自動回收、均化裝置與循環再利用成套技術,基本實現了余漿零排放。達到節能、減排、減少CO2排放的目的。
本項目成果實現了超大尺寸混凝土離心構件自動化、高效率、工業化生產,形成裝置、裝備、模具、布料、離心、養護等成套技術,提高了構件混凝土耐久性、改善了大體積混凝土構件易開裂等質量問題,進行了構件的批量生產和大規模工程應用。
本項目技術形成的超大大直徑管樁應用較廣,在鹽城響水港區高樁碼頭、蒙華鐵路、新疆和若線等多項重要工程中得到應用,效果良好;預制離心橋墩在安徽濟祁、合安高速、305省道等項目上得到了大量應用,具有質量可靠、節約材料、施工便捷、效果良好的優點,取得了良好的社會和經濟效益,得到客戶的認可;離心板樁的應用也在逐步拓展中,獨流減河防潮閘防沖項目、杭州TAD離心板樁項目、上海三星鎮橫河項目均有應用,并結合TRD工法,形成了一種新型預制裝配式地連墻技術,具有創新性和實用性。
建華建材集團,混凝土制品與技術綜合服務商,國家住宅產業化基地,創建于1992年,其前身是建華管樁集團。
建華建材“讓建筑更安全”為使命,堅持“走正道、負責任、心中有別人”的企業文化,遵循“以人為本,無為而治”的管理理念,堅守“用戶第一,信譽至上”的企業宗旨,弘揚“求實、務實,提高辦事效率,參與市場競爭”的企業精神。建立基于建筑工程項目的生態圈,為社會提供低碳環保、可持續發展的技術成果。
做為高新技術企業的建華建材一直堅持強化科技創新環境建設。擁有國家企業技術中心、交通運輸部行業研發中心、高性能土木工程材料國家重點實驗室—預制樁研究中心、工程建設預制混凝土技術創新中心、博士后創新實踐基地、企業院士工作站等多個技術創新平臺。2013年起,在國家獎勵辦批準下,設立了“建華工程獎”,由34位院士和14位行業專家組成獎勵委員會,旨在貫徹國家科技創新戰略,推動中國混凝土預制技術研究與應用創新。
建華建材產品創新
經過二十余年發展,不斷地進行技術改造、革新、提高產品質量、擴大市場份額,逐步形成規模化經營,目前,建華建材產銷量在中國市場占有率達30%以上,為向客戶提供專業的混凝土預制構件產品和技術解決方案。提供從地下基礎工程到上部結構工程的全流程產品,如管樁、方樁、鋼管混凝土樁、異型樁等樁基礎產品,箱涵、管廊、頂管等管道產品,梁、板、柱、架、樓梯等混凝土PC部件,以及圍欄、花架、桌椅、臺面等各類混凝土裝飾構件,產品廣泛應用于民用建筑、工業廠房、鐵路、機場、公路、水利、市政、電力通訊、裝飾裝修等各類工程領域,并提供勘察設計、產品供應、施工管理、方案優化、工程應用咨詢等系列標準化服務和定制服務。
截止到2020年12月,建華建材集團在國內18個省、2個直轄市和2個自治區成立并投產了60多處生產基地。緊緊抓住“長三角”、“珠三角”、“環渤海灣”三大區域經濟增長點,在全國設有近300個銷售服務網點,覆蓋全國大部分區域。在加大全國布點,搶占市場制高點的同時,建華建材積極探索國外市場,并于2012年在越南成立首家海外生產基地,闊步走向世界。為更大程度地滿足海外市場需求,2018年1月集團在越南成立第二家海外生產基地,目前,建華建材通過沿海沿江生產基地自建碼頭,產品銷售可覆蓋東南亞及周邊各國。
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