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中共广州市委党史文献研究室

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研制成功海洋环境高性能混凝土配制成套技术
  • 来源:中共广州市委党史文献研究室
  • 日期:2015-12-28
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国内外的工程实际及研究结果表明,海洋环境是钢筋混凝土最恶劣的腐蚀环境之一,海洋环境中混凝土结构的腐蚀状况要比其他环境下的严重得多。海洋工程维修技术难度大、成本高,尤其因维修停产所造成的间接损失更是惊人。据统计,由于海洋环境中氯离子的侵蚀,欧、美、澳大利亚等国在20世纪50年代至70年代建的海工结构,一般不到20年就出现钢筋严重腐蚀破坏。中国大规模修建海洋混凝土工程的历史并不长,但是氯盐腐蚀已经造成了很大的损失。

为保证海洋环境重点工程的质量,提高氯盐腐蚀环境中混凝土结构的耐久性,延长结构物的安全使用年限,促进交通建筑行业科技进步,中国交通建设集团有限公司(原中国港湾建设集团总公司)于20013月集中集团内4个航务工程研究院(所)的技术力量,以中交四航工程研究院有限公司为总牵头单位,组建项目组进行联合技术攻关,开展抗盐污染高性能混凝土配制成套技术研究。中交四航工程研究院有限公司教授潘德强,作为抗盐污染高性能混凝土配制成套技术研究项目的负责人全面主持了该项目的研究工作。年近7旬高龄的潘德强,有着超过年轻人的工作热情,对立项、研究大纲的制定到整个科研过程中的各个细节,均投入了极大的心血,并以其丰富的理论、实践经验引导着研究工作的前进。潘德强在国际上率先提出了抗氯盐污染高性能混凝土的概念,创立了以低水胶比、大掺量活性掺和料匹配高效减水剂的方法,配制出抗盐污染高性能混凝土,其抗氯离子渗透性比普通混凝土高3倍以上,抗冻次数达1000次以上,并且节能环保,突破了原有规范对掺和料掺量的限定范围。抗盐污染高性能混凝土配制成套技术研究项目成果成功地解决了大型工程中混凝土结构耐久性关键问题,可确保码头桥梁使用50年甚至100多年不大修,成为国家“十五”期间建筑业10项新技术之一,获2004年度中国航海学会科技进步二等奖,并成为制订或修订国内交通行业领域《水运工程普通混凝土质量控制标准》及《水运工程高性能混凝土质量控制标准》的依据。该项技术广泛应用于巴基斯坦瓜达尔港和盐田港、湛江港、大连港、杭州湾大桥、东海大桥、洋山深水港工程、金塘大桥、崇明越江通道长江大桥、青岛海湾大桥、哈大客运专线等国内外十多项大型重点工程,对提高海港工程混凝土结构耐久性和延长结构物使用寿命发挥了重要作用。

研究成果在广州洲头咀沉管隧道工程中应用针对桩基结构建成后腐蚀严重,水下混凝土质量低下以及水下混凝土施工无相关规范可依据的现状,20026月,中交四航工程研究院有限公司总工程师、教授级高级工程师王胜年作为第一项目负责人主持了研究工作,带领下属的建筑材料研究所科研团队,承担了交通部西部交通建设科技项目水下混凝土材料及耐久性研究,开展水下混凝土配置技术、耐久性、施工工艺和质量检验技术、结构设计、温控抗裂及自应力检测技术等方面的研究。通过三年多的辛勤工作,研究团队利用自行研制开发的高效减水剂和不分散剂技术制备的水下自密实混凝土,突破了长期以来经验公式的制约,通过项目成果集成制订《水下混凝土材料及耐久性设计施工指南》,解决了水下混凝土的材料组成、配合比设计、性能表征、施工工艺及其验收等技术问题,该项目荣获2006年度中国公路学会科技进步二等奖。成果已经应用于宁夏银川银古高速公路黄河大桥扩建工程、广东佛山市高明大桥扩建工程、盐田港集装箱码头三期工程、江西省峡江县赣江大桥工程等大型工程。该项成果所形成的《水下混凝土设计与施工指南》,结束了国内交通行业水下混凝土设计、施工无规范可依的局面。

抗盐污染高性能混凝土是应高耐久性要求而产生的一种新型混凝土材料,具有工作性良好、体积稳定性高、耐久性高以及技术经济、社会和环境效益显著等特点。但是,高性能混凝土在施工中容易开裂,针对这一问题,于2004年,中交四航工程研究院有限公司建筑材料研究所所长、高级工程师王迎飞主持开展高性能混凝土的裂缝控制技术研究。整个项目组通过一年半的辛勤工作,提出低热低收缩的混凝土制备理念并形成一套完整的材料组成、配合比设计、抗裂性能评价、辅助抗裂材料研制、有限元仿真分析等成套技术,成功地解决了工程早期开裂问题,项目成果成为制订《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》提供了相应的参考及支撑,荣获2008年度中国航海协会科技进步三等奖。

研究成果在青岛海湾大桥工程中应用

至此,通过“抗盐污染高性能混凝土配制成套技术研究”、“水下混凝土材料及耐久性研究”以及“高性能混凝土的裂缝控制技术研究”三个课题的连续性研究,形成了集自密实、高耐久、高抗裂于一体的高性能混凝土设计施工系列研究成果,达到国际先进水平。应用该系列研究成果的结构物安全使用寿命比采用普通混凝土延长2—3倍,大大减少后期使用的维修、维护费用和因维修造成的经济损失,体现了巨大的经济和社会效益。2004—2009年,应用该项目研究成果创造了123亿元的新增利润,6435万元的新增税收,直接经济效益显著。

随着经济建设的发展和科技水平的提高,建造的国家大型重点工程均要求50年以上的使用寿命,特别是当前海洋工程向大型、跨海、外海发展,提高和保证这些重点工程的安全使用寿命,关系到国民经济持续发展的百年大计。应用该项目研究成果配制出的海工高性能混凝土,在不增加或少增加工程成本的基础上可以显著提高混凝土的耐久性,已成为海港工程、跨海大桥提高混凝土耐久性的首选措施,还可应用于寒冷地区需撒除冰盐的路桥工程、盐碱地区工程等。该项目的研究成果已经从传统的港口水工建设领域向跨海桥梁、高速公路以及高速铁路等新的建设领域推广应用,并开始向国际工程领域发展。

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