【科技進步類】二等獎:高性能透水混凝土的制備與性能研究及工程示范
2024年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學技術獎已經(jīng)開始申報,歡迎業(yè)內企事業(yè)單位及從業(yè)人員,持續(xù)關注協(xié)會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關信息。
混凝土科學技術獎?科技進步類
項目展示
二等獎項目
高性能透水混凝土的制備與性能研究及工程示范
主要完成單位:廣州大學、南京標美生態(tài)環(huán)境科技有限公司、河海大學、珠海春禾新材料研究院有限公司、廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司、江蘇香葉建材科技有限公司、江西省標美生態(tài)環(huán)境科技有限公司
主要完成人:焦楚杰、張力、陳宏偉、陳徐東、何松松、李古、郭偉、高仁輝、么振東、崔恒香、徐向榮、祝小清
項目概況
本項目面向全球“雙碳”重要議題和國家“海綿城市”建設迫切需求,針對普通透水混凝土3個“卡脖子”難題:力學性能與透水性能相摯肘,固廢應用與性能提升難協(xié)調;本構、生態(tài)與長期性能基礎研究薄弱;傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝與環(huán)保政策相沖突,標準規(guī)范與產(chǎn)業(yè)化體系亟待完善,開展校企聯(lián)合攻關高性能透水混凝土(High Performance Pervious Concrete,HPPC),主要研究內容如下:
1.HPPC設計理論與創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)
探明了透水混凝土配合比基本變量與力學、透水性能的內在關聯(lián),提出了透水混凝土“膜厚度”理論,構建了基于膜厚度并考慮骨料濕脹效應的配合比“三步設計法”,實現(xiàn)了再生透水混凝土水力特性的高效調控,開發(fā)出透水混凝土系列專用膠結料的高新技術產(chǎn)品,研發(fā)出HPPC。
2.HPPC動態(tài)力學特性和斷裂疲勞機制
建立了HPPC動態(tài)力學響應模型,揭示了HPPC破壞機理;提出了以力學和能量演化為目標的本構反演算法,實現(xiàn)了HPPC斷裂全過程的數(shù)值解析;探明了HPPC在疲勞荷載下的斷裂特性和損傷機制,構建了HPPC的疲勞裂縫擴展方程和壽命預測模型。
3.HPPC疏堵機理和智能檢測系統(tǒng)
解析了HPPC在固態(tài)、液態(tài)和生物多場耦合作用下的透水性能衰減規(guī)律,建立了HPPC堵塞失效預測模型;發(fā)明了透水路面堵塞狀態(tài)和孔隙率的實時、原位、無損檢測智能系統(tǒng);提出了不同地域和多種工況下HPPC工程的精準管養(yǎng)方法。
4.HPPC道路降溫機制、凈化功能與鹽凍耐久性
開發(fā)了溫度-濕度-風多場耦合測試監(jiān)控平臺,提出了HPPC路面“滲透-持水-蒸發(fā)”三階段降溫理論,發(fā)展了HPPC路面降溫的定量計算方法。研制出了水質、空氣凈化和抑菌功能的HPPC。揭示了HPPC在凍融、氯鹽侵蝕及其耦合作用下的性能衰減機理,建立了HPPC鹽凍服役壽命預測模型,提出了適合于HPPC的鹽凍耐久性評估方法。
5.預拌再生HPPC生產(chǎn)施工關鍵技術
研發(fā)了再生骨料專用外加劑并形成標準,促進了建筑固廢在HPPC的全再生應用。構建了預拌再生HPPC生產(chǎn)、施工關鍵技術和質量控制體系,解決了傳統(tǒng)現(xiàn)場拌合工藝與環(huán)保政策沖突、產(chǎn)品性能低且不穩(wěn)定的難題,編制了標準和工法。實現(xiàn)了高性價比預拌再生HPPC的建筑固廢資源化、生產(chǎn)施工標準化、工程應用產(chǎn)業(yè)化。
主要創(chuàng)新點
1.開發(fā)出專用膠結料和配合比三步設計法,研發(fā)出高性能透水混凝土(HPPC)。
2.建立了HPPC動態(tài)力學響應模型和疲勞壽命預測模型。
5.確立了以商混站為主的預拌再生HPPC生產(chǎn)方式。
工程應用
應用于西安大明宮國家遺址公園(世界最大面積單體透水混凝土)、中國第二歷史檔案館園區(qū)(中央直屬檔案館)、北京賀新公園(“十三五”國家重點研發(fā)項目示范工程)等重大地標工程。
完成單位簡介
第一完成單位廣州大學,是廣東省高水平大學建設計劃重點建設高校、廣州市高水平大學建設高校。學科涵蓋工學、理學等11個門類,擁有8個博士后科研流動站、10個博士學位授權點、64個碩士學位授權點、76個本科專業(yè),在校學生38755人。學?,F(xiàn)有教職工3303人,其中全職兩院院士5人、全職外國和國際組織院士10人、特聘院士3人,國家和省市人才項目入選者522人。學校工程學、計算機科學、材料科學等8個學科進入ESI全球前1%;土木工程和化學工程進入世界排名前百強;學校在2023軟科中國大學排名中位列主榜第97位,在2023軟科世界大學學術排名中位列世界大學第463位、中國內地高校第78位。
第二完成單位南京標美生態(tài)環(huán)境科技有限公司,從事透水混凝土的研發(fā)與應用,主要起草編制了國內生態(tài)透水鋪裝行業(yè)第一個標準、主編參編國標、行業(yè)標準、地標、省部級工法等30多項,獲省部級成果5項、參與承擔國家級課題2項、獲得省部級科技獎6項、參與設計、提供核心技術、材料等涵蓋了國內具影響力的行業(yè)地標項目:北京奧林匹克公園、上海世博會、西安大明宮國家遺址公園、蘇通新加坡科技園、南京青奧會、杭州亞運會、北京郊野森林公園(國家十三五全固廢資源化利用示范項目)等。
第三完成單位河海大學,是教育部直屬全國重點大學,是實施國家“211工程”重點建設、國家優(yōu)勢學科創(chuàng)新平臺建設、“雙一流”建設以及教育部批準設立研究生院的高校。學科涵蓋工學、理學等9個門類,擁有16個博士后科研流動站、18個博士學位授權點、61個碩士學位授權點、72個本科專業(yè),在校學生41669人。學?,F(xiàn)有教職工3636人,其中院士5人、國家和省市人才項目入選者703人。水利工程、環(huán)境科學與工程2個學科入圍一流學科建設名單。工程學、環(huán)境/生態(tài)學、計算機科學、材料科學、地球科學、農(nóng)業(yè)科學、化學、社會科學總論、數(shù)學、植物與動物科學10個學科進入ESI世界排名前1%,其中工程學、環(huán)境/生態(tài)學進入世界排名前1‰。
第四完成單位珠海春禾新材料研究院有限公司,是集技術咨詢、新材料研發(fā)、人才培養(yǎng)和成果轉化等功能于一體的高新技術企業(yè)。2019年通過認定成為國家高新技術企業(yè)和珠海市新型研發(fā)機構。2020年獲廣東省教育廳批準成為廣東省聯(lián)合培養(yǎng)研究生示范基地,2022年獲珠海市科創(chuàng)局批準成為珠海市工程技術中心。研究院先后榮獲2019年、2021年、2023年廣東省科技進步二等獎;2019年華夏建設科學技術三等獎;2021年度預拌砂漿行業(yè)杰出貢獻獎等科技獎項。
第五完成單位廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司,始建于1956年,是國家高新技術企業(yè)、全國水利水電勘測設計行業(yè)信用AAA級企業(yè)。業(yè)務領域涵蓋水利水電、新能源、公路交通、工業(yè)與民用建筑、電力、環(huán)保、水保、市政、工程總承包、生態(tài)水利、智慧水利等。先后獲得國家科技進步獎9項,國家優(yōu)秀工程勘察設計獎40多項,省、部級優(yōu)秀工程勘察設計獎、科技進步獎180多項,10多項詹天佑土木工程大獎、大禹獎等國家大獎,以及素有國際工程界“諾貝爾獎”之稱的“菲迪克”工程項目優(yōu)秀獎等。
第六完成單位江蘇香葉建材科技有限公司,是從事生態(tài)循環(huán)材料和產(chǎn)品研發(fā)及加工的集約型高新企業(yè)。近年來,獲得12項國家發(fā)明專利,15項實用新型專利和22項外觀設計專利。已經(jīng)完成了20多萬套水泥木質混凝土樹穴蓋板和20萬m2水泥木質透水混凝土及幾千平米水泥木質混凝土生態(tài)綠化墻的任務。2022年入選“一帶一路”生態(tài)環(huán)境治理技術及產(chǎn)品推薦目錄單位。
第七完成單位江西省標美生態(tài)環(huán)境科技有限公司,是從事生態(tài)及功能型環(huán)境建材研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務的科技型公司,經(jīng)營范圍包括城市生態(tài)道路建設工程研發(fā);透水混凝土材料、透水瀝青改性材料、地坪材料生產(chǎn)及施工等。產(chǎn)品相繼獲得相關部門頒發(fā)的新產(chǎn)品、新技術獎及科技成果推廣項目等榮譽。參與承擔多個項目:上饒吉陽中路提升改造海綿城市建設項目、三清山北大道改造項目;上饒海綿城市試點項目等。公司秉承“綠色生態(tài)、優(yōu)質創(chuàng)新、安全環(huán)保”的宗旨,致力于推進生態(tài)技術在環(huán)境生態(tài)與人居空間領域的綠色低碳應用。
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