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      2020混凝土科學技術獎
      【科技進步類】三等獎:基于預拌廠廢渣活化的低碳摻合料及其高性能混凝土設計制備與應用
      時間:2021-01-06    來源:中國混凝土與水泥制品協會    分享:
      研制與水泥 - 復合摻合料膠凝體系相容性良好的專用外加劑,設計制備出工作性能優異、耐久性良好的 C20-C70 高性能 混凝土,掌握廢渣活化復合摻合料生產工藝與質量動態控制技術,建立廢渣活化復合摻合料工業化生產線, 編制相應的規范文件。





      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?科技進步類

      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。



      三等獎項目:基于預拌廠廢渣活化的低碳摻合料及其高性能混凝土設計制備與應用



      主要完成單中建商品混凝土有限公司



      主要完成人:趙日煦、楊文、高飛、黃漢洋、吳雄、代飛、包明、黃義雄、周輝、譙理格


      項目概況

      預拌混凝土廢棄物(廢渣)是混凝土預拌廠運營、維護過程中所產生的固體廢棄物,目前我國針對廢渣的處理方式主要是對其進行分離回收和再利用,分離的砂、石、廢水達到標準后可用于預拌混凝土生產,但產生的大量廢渣以外運傾倒、回填標高、低品質再生建材制造為主,資源化利用率不足10%。這些數量巨大、難以處理的廢渣以堆放或填埋處理需花費巨額的人力、物力和財力,同時造成環境污染與資源浪費。因此,無論是為了滿足預拌混凝土行業自身的發展需求,還是為了緊跟國家可持續發展的重大戰略,亟需開發一種環境友好、低成本、高附加值的廢渣回收再利用方法,實現廢渣的高效處置與資源化利用。

      對廢渣進行機械活化改性后作為摻合料用于制備水泥基材料是實現廢渣高附加值利用的可靠途徑。已有研究表明,將廢渣用作摻合料制備水泥基材料具有理論可行性,但在應用過程中存在以下問題:

      ①在預拌廠沉淀池中長時間浸泡形成的堿性水體使得廢渣的活性降低較明顯,對水泥基材料后期力學性能與耐久性產生較大的不利影響;

      ②廢渣在機械力活化處理時的分散性差,極易包球、粘球,現有助磨劑均無法解決這一現象,廢渣的單獨粉磨能耗高、效率低;

      ③廢渣石粉含量較高,水泥基材料工作性能控制難度較大。

      針對廢渣機械活化改性作為摻合料用于制備水泥基材料存在的技術問題,以“可用性-環保與經濟性-高附加值”為設計目標,基于“次中心質效應”和“協同-互補-疊加”效應基本理論,提出廢渣活化復合摻合料設計理論,設計開發出適用于水泥基材料的高活性廢渣活化復合摻合料,研制與水泥-復合摻合料膠凝體系相容性良好的專用外加劑,設計制備出工作性能優異、耐久性良好的C20-C70高性能混凝土,掌握廢渣活化復合摻合料生產工藝與質量動態控制技術,建立廢渣活化復合摻合料工業化生產線,編制相應的規范文件。

      主要創新點

       1. 基于廢渣的三元體系活化改性設計理論與方法

      系統探明了預拌廠廢渣的化學組成、礦物組成、微觀形貌等基本特性及其對水泥基材料性能的作用規律,創新性采用爐渣、水渣對廢渣的機械活化進行協同改性,深刻揭示了廢渣、爐渣與水渣在機械力活化處理中的活性協同、粉磨協同和工作性協同效應機理,發明了基于廢渣的三元體系活化改性設計理論與方法,解決了廢渣膠凝活性低和現有活化技術能耗高、效率低、活化效果差等難題,實現了預拌廠廢渣綠色循環再利用。

      2.大摻量復合摻合料高性能混凝土優化設計方法與制備關鍵技術

      復合摻合料包括預拌廠廢渣、電廠爐渣、鋼廠水渣,系統研究了水泥-膠凝體系與聚羧酸減水劑相容性影響規律,針對性整合了新型保坍、抗泥、多重改善三大功能組分,發明了復合摻合料專用外加劑,解決了廢渣用作摻合料需水比大、與外加劑相容性差等難題;揭示了復合摻合料對水泥基材料水化動力學、微觀結構及C-S-H凝膠的影響規律與作用機理,探明了復合摻合料水泥基材料水化硬化及微結構演變進程,設計并制備了工作性能優異、耐久性良好的C20-C70大摻量廢渣復合摻合料高性能混凝土。

      3.廢渣活化復合摻合料大規模工業化生產工藝設計

      系統設計了廢渣復合摻合料工業化生產工藝,研究并掌握了復合摻合料生產質量動態調控技術,發明了廢渣復合摻合料工業化生產與應用成套技術,建成了國內首條預處理、烘干和粉磨的復合摻合料的50t/h的工藝線,實現了預拌混凝土廢棄物復合摻合料大規模工業化生產,成功應用于超高層建筑、大型公共設施、市政橋梁建設等大型工程,取得了良好的效果。

      應用效果

      華科光電項目

      光谷大道改造項目

      項目成果在中建商品混凝土有限公司粉磨站實施廢渣活化復合摻合料工業化生產,累計生產廢渣活化復合摻合料40.02萬噸;所生產的復合摻合料在司屬江岸廠、青山廠、武昌廠、東西湖廠進行推廣試點,累計生產廢渣活化復合摻合料混凝土408萬方;所制備的混凝土在華科光電項目、光谷大道改造項目、中建大公館項目等工程中進行了應用,實現了項目成果在超高層建筑、大型公共設施、市政橋梁工程等大型工程中的推廣,工程應用效果良好。

      企業介紹

      中建商品混凝土有限公司是以生產預拌商品混凝土為主,專業化、多產業、跨區域的高新技術企業,擁有首家預拌混凝土行業的國家企業技術中心。為中國混凝土行業最大的上市公司和國內領先的建材產業綜合服務商(中國混凝土行業第二位)—中建西部建設股份有限公司(簡稱中建西部建設、股票代碼002302)的重要成員單位。

      在國家“一帶一路”、“長江經濟帶”戰略引領下,公司強化央企擔當,充分利用上市公司平臺,發展布局覆蓋“六省三國”。目前形成湖北、福建、江西、江蘇、安徽、山西等核心區域市場。2012年走出海外,先后進駐阿爾及利亞、馬來西亞、柬埔寨市場,2016年成立中建西部建設(馬來西亞)責任有限公司。按照“一體兩翼”戰略部署,實施產業互聯網協同和產業鏈協同,打造智慧工廠、創建公司商城、構建產業物聯網等。公司商城進一步升級為中建西部建設商城。

      公司堅持以科技創新為社會創造價值。技術中心被授予國家企業技術中心、湖北省工程技術研究中心,擁有40余項達到國際先進和領先水平的科研成果、150余項國家專利(其中發明專利70余項)、50余項省部級及以上科技獎,30余項省部級以上工法。公司形成的成套高強混凝土綜合施工技術,解決了高強混凝土工程結構易開裂的難題,保障了武漢中心、武漢綠地國際金融中心、武漢永清商務綜合區等多個高精尖項目的順利施工,在武漢綠地工程中匯集了高標號、大體量、大單次混凝土連續澆注施工記錄。另外,公司自主研發的自密實、清水、自養護、輕集料、彩色、透水、泡沫等特種混凝土產品,在眾多特殊工程、地標建筑、特色建筑得到應用。在武漢客運專線武漢站工程中,多項技術創造行業記錄;武漢中心工程中,LC40輕骨料混凝土泵送高度402米并應用了C150高強度混凝土。

      長期以來,公司堅持提質增效,走“效益+規模型”的高質量發展道路。公司簽約額過百億元,產量跨越千萬平臺。先后榮獲全國文明單位、全國五一勞動獎狀、全國工人先鋒號、中國混凝土行業綠色環保示范企業等榮譽。

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