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2023混凝土科學(xué)技術(shù)獎
【科技進(jìn)步類】二等獎:裝配式橋梁橋面板及防水體系耐久性提升技術(shù)研究
時間:2024-07-26    來源:CCPA科技工作部    分享:
本項目分析了影響裝配式橋梁橋面板及鋪裝結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象,研究了橋面板濕接縫防滲及抗侵蝕技術(shù),開發(fā)了防水抗疲勞層鋪裝材料,提出了多層復(fù)合橋面防水結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了裝配式橋梁橋面板及防水體系耐久性提升。

2024年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎已經(jīng)開始申報,歡迎業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位及從業(yè)人員,持續(xù)關(guān)注協(xié)會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關(guān)信息。





2023年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會

混凝土科學(xué)技術(shù)獎?科技進(jìn)步類

項目展示







2023年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎工作于2023年3月啟動,至2023年12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目45項。經(jīng)過專家評審委員會的初評及終評,共計30個項目獲獎,包括一等獎3項、二等獎16項、三等獎11項,其中“基礎(chǔ)理論類”2項、“科技進(jìn)步類”10項、“標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新類”3項、“技術(shù)革新類”15項。

二等獎項目

 裝配式橋梁橋面板及防水體系耐久性提升技術(shù)研究 


主要完成單位:安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司、山東省交通科學(xué)研究院、安徽省高速公路試驗檢測科研中心有限公司、安徽省宏圖儀器設(shè)備有限公司、安徽遠(yuǎn)鴻交通科技有限公司、六安市交通公路實業(yè)有限公司、納思同(無錫)科技發(fā)展有限公司

主要完成人:吳志剛、任園、張玉斌、孫強(qiáng)、楊大海、查慶、王祥彪、王春紅、束冬林、方肖立、洪秀娟、鮑世輝


項目概況

與傳統(tǒng)現(xiàn)澆橋梁相比,裝配式橋梁施工周期短、構(gòu)件質(zhì)量易控制、污染小,但其無混凝土調(diào)平層,橋面板依靠大量濕接縫連接,不可避免出現(xiàn)開裂、滲水等病害,進(jìn)而造成混凝土鹽害和堿-硅反應(yīng)等,影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性。


為攻堅裝配式橋梁鋪裝與防水耐久性不足這一難題,依托S11蕪湖至黃山高速公路建設(shè)工程,本項目分析了影響裝配式橋梁橋面板及鋪裝結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象,研究了橋面板濕接縫防滲及抗侵蝕技術(shù),開發(fā)了防水抗疲勞層鋪裝材料,提出了多層復(fù)合橋面防水結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了裝配式橋梁橋面板及防水體系耐久性提升。


本項目研究主要內(nèi)容包括:


1.系統(tǒng)研究了橋面板濕接縫防滲、層間粘結(jié)防水、鋪裝層密水的多層復(fù)合的橋面防水結(jié)構(gòu)體系。解決了橋面板與常規(guī)鋪裝層間接觸、粘結(jié)、防水,以及濕接縫位置開裂、滲水等因素造成的耐久性不足問題。


2.研發(fā)了封堵橋面板滲積水的水基滲透防水劑新型材料,解決了橋面滲水以及氯離子、硫酸根離子等在混凝中傳輸腐蝕問題。


3.提出了防水抗疲勞瀝青混合料配合比設(shè)計方法和相應(yīng)的性能指標(biāo),解決了橋面板與鋪裝層在荷載、溫度綜合作用下的協(xié)調(diào)變形問題。


項目研究成果形成的成套技術(shù),提出的多層復(fù)合橋面防水結(jié)構(gòu),濕接縫處滲水明顯降低,與普通鋪裝防水相比,粘結(jié)強(qiáng)度提升20%,養(yǎng)護(hù)費(fèi)用節(jié)約10%。防水抗疲勞鋪裝結(jié)構(gòu),較10cm瀝青鋪裝層相比,成本節(jié)約9.8元/m2,鋪裝自重減少20%。防水抗疲勞材料與AC20、AC13、SMA13相比,防水抗疲勞層材料壽命明顯提升。

防水抗疲勞材料


水泥混凝土防滲技術(shù)

主要創(chuàng)新點

1.明確了橋面板防滲、層間粘結(jié)防水、鋪裝層密水的多層復(fù)合的橋面防水結(jié)構(gòu)體系。

從混凝土微觀空隙結(jié)構(gòu)自身特性,以及橋面板直接與鋪裝接觸這一特殊工況,提出橋面板表面孔封堵的防滲技術(shù);應(yīng)對橋梁暴露在自然環(huán)境遭受空氣、雨水以及酸堿等腐蝕介質(zhì)的作用,在裝配式橋面板加入阻銹劑,對混凝土板形成全方位防滲保護(hù)。為應(yīng)對裝配式橋梁橋面板不平整、濕接縫密集這一難題,從剪切、粘結(jié)、老化、高溫、低溫等多方面對比,提出SBS改性瀝青與單一粒徑碎石進(jìn)行復(fù)合的防水粘結(jié)層,在濕接縫頂面采用抗裂、防水、消能、自粘高強(qiáng)抗裂貼進(jìn)行抗裂防水加強(qiáng)處理,提出“總體協(xié)調(diào)與薄弱點加強(qiáng)”相結(jié)合的層間粘結(jié)防水技術(shù)。為裝配式橋梁鋪裝層進(jìn)行密水、抗裂設(shè)計,變革傳統(tǒng)鋪裝下層粗、中、細(xì)粒式瀝青混合料空隙率4~6%設(shè)計思路,將粒徑4.75mm以下集料與礦粉進(jìn)行組合設(shè)計,提出空隙率小、油石比高的防水抗疲勞層。


2.研發(fā)了封堵橋面板濕接縫滲積水的水基滲透防水劑新型材料。


橋面板濕接縫混凝土容易發(fā)生開裂,為應(yīng)對橋面水下滲造成的濕接縫混凝土破壞,突破無機(jī)材料抗酸堿、附著能力、親水不足等方面缺陷,利用氫氧化鈉、硅烷偶聯(lián)劑、硅酸鈉水溶液與混凝土內(nèi)部堿反應(yīng)生成枝蔓狀結(jié)晶吸水膨脹,研發(fā)了一種水基滲透防水劑,并形成自主知識產(chǎn)權(quán)。水基滲透防水劑滲透到混凝土內(nèi)部與之反應(yīng)形成整體性保護(hù)層,降低水分、鹽類對濕接縫混凝土的滲透性,減少凍融、碳化、侵蝕、堿骨料反應(yīng)等破壞,在混凝土表面形成“水基滲透防水劑表面孔封堵”效果。


3.提出了裝配式橋面鋪裝防水抗疲勞瀝青混合料的耐久性性能指標(biāo)。


深入研究瀝青混合料空間構(gòu)成機(jī)理及瀝青成膜特性,以關(guān)鍵篩孔1.18mm、0.075mm控制級配組成,將瀝青混合料孔隙率指標(biāo)降低至1.5~2%,在高溫穩(wěn)定性、模量、抗拉強(qiáng)度和密水性能之間取得平衡。

科研成果及工程應(yīng)用

項目研究獲發(fā)明專利6項,實用新型專利5項,軟件著作權(quán)1項,發(fā)表論文多篇。本項目依托S11蕪湖至黃山高速公路建設(shè)工程,部分成果在池州長江大橋、蕪湖長江公路二橋以及京臺高速德州至濟(jì)河段等項目也得到成功應(yīng)用。項目研發(fā)的水基滲透防水劑已規(guī)?;a(chǎn),鋪裝結(jié)構(gòu)節(jié)約造價10%以上。鋪裝厚度減薄20%,材料節(jié)約的碳減排20%以上。安徽省裝配式橋梁占比高達(dá)50%十四五安徽省高速公路3660Km建設(shè)工程為例,采用本技術(shù),節(jié)約造價2107.2萬元,節(jié)約碳排放18.4萬噸。

蕪黃高速等項目應(yīng)用


專利成果(左右滑動查看更多)


第一完成單位簡介

安徼省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司是一家綜合性勘察設(shè)計單位,是安徼省交通控股集團(tuán)有限公司國有控股上市企業(yè),為安徽省龍頭設(shè)計企業(yè),多年進(jìn)入全國設(shè)計企業(yè)50強(qiáng),榮獲第五屆安徼省人民政府質(zhì)量獎提名獎,多次在交通運(yùn)輸部公路建設(shè)從業(yè)企業(yè)全國綜合信用評價中獲AA信用評價。公司擁有工程勘察綜合、工程設(shè)計綜合、城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程咨詢、公路及水運(yùn)工程檢測和監(jiān)理等多項甲級資質(zhì),以及市政公用工程、公路工程、機(jī)電工程施工總承包一級資質(zhì),是通過質(zhì)量/環(huán)境/職業(yè)健康三證一體認(rèn)證的高新技術(shù)企業(yè)。


公司業(yè)務(wù)覆蓋交通與城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施、資源與生態(tài)及環(huán)境、智能與信息化系統(tǒng)等工程領(lǐng)域的投資、規(guī)劃、咨詢、項目管理、勘察設(shè)計、監(jiān)理、哈測、建造、運(yùn)維、裝備與建筑材料開發(fā)、總承包及對外承包工程等方面,是能夠為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及運(yùn)維提供一體化綜合技術(shù)解決方案的技術(shù)運(yùn)營商。目前,項目涉及國內(nèi)近30個省級行政區(qū),以及非洲、東南亞等國家和地區(qū),形成了面向國內(nèi)外市場,多領(lǐng)域、多元化的經(jīng)營格局。


公司以創(chuàng)新驅(qū)動企業(yè)與產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,持續(xù)推動科技成果和核心技術(shù)的工程化應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化推廣。依托國家企業(yè)技術(shù)中心、交通運(yùn)輸部節(jié)能環(huán)保和智能制造兩大研發(fā)中心、博士后科研工作站、勞模創(chuàng)新工作室等多個科技研發(fā)平臺,在新基建領(lǐng)域,著力發(fā)展工業(yè)化智能建造、工程智慧康養(yǎng)、智慧交通、數(shù)字化交付等技術(shù)。積極推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,作為交通強(qiáng)國建設(shè)試點項目承擔(dān)單位,公司大力推進(jìn)工程數(shù)智化技術(shù)與服務(wù)平臺融取得了豐碩成果。



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