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2023年遼寧省科學(xué)技術(shù)獎擬推薦項(xiàng)目公示

1.項(xiàng)目名稱：綠色高性能混凝土系列技術(shù)研發(fā)

2.科技進(jìn)步獎及等級：遼寧省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎 二等獎

3.主要完成單位：遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、朝陽華龍科建股份有限公司

4.主要完成人：由世岐、寧柱偉、由煒盛、陳光、金毅、孫順治、曲明富、朱紅超、徐健

5.項(xiàng)目簡介：

本項(xiàng)目屬于國家十二五科技支撐計(jì)劃“煤矸石高性能混凝土技術(shù)研究與應(yīng)用”（項(xiàng)目編號2012BAJ17B00）之煤矸石高性能混凝土加工制備技術(shù)及應(yīng)用示范（2012BAJ17B01）的子課題，目前該國家支撐計(jì)劃已結(jié)題并通過驗(yàn)收。

立項(xiàng)之初，遼寧省科學(xué)技術(shù)廳從國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，根據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》 把“城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展” 確定為重點(diǎn)領(lǐng)域，其中的“建筑節(jié)能與綠色建筑”列為優(yōu)先主題，結(jié)合城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展領(lǐng)域所面臨的眾多亟待解決的技術(shù)難題，精心規(guī)劃，認(rèn)真組織相關(guān)單位申請了綠色高性能混凝土系列技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，申請編號：2011230004, 項(xiàng)目致力于解決煤矸石資源化利用于高性能混凝土方面的技術(shù)難題，該項(xiàng)目利廢、環(huán)保，符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，形成示范效應(yīng)后，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

本課題結(jié)合以往煤矸石及煤矸石混凝土研究與應(yīng)用成果，對自燃煤矸石、混合破碎煤矸石及煤矸石混凝土各方面性能進(jìn)行了綜合研究，研發(fā)了燒結(jié)煤矸石陶粒技術(shù)，開辟了煤矸石資源綜合利用的新途徑，尤其在以下幾個方面進(jìn)行了深入的、具有開拓性的試驗(yàn)及研究：

（1）研發(fā)破碎煤矸石混凝土技術(shù)。通過破碎煤矸石為資源的綠色高性能混凝土的研究，通過配合比優(yōu)化，可配制C30及以下強(qiáng)度等級的全集料或粗集料混凝土，破碎煤矸石使用比例可占混凝土總質(zhì)量的60%～75%。通過正交、極差和方差分析方法研究了水膠比、煤矸石等因素對混凝土耐久性的影響程度。破碎煤矸石混凝土通過設(shè)計(jì)配合比、選擇摻合料的方法也可達(dá)到現(xiàn)行JGJ/T385-2015《高性能混凝土評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的要求。但由于破碎煤矸石堆積密度和表觀密度超出輕集料范疇，接近普通碎石，其配制的混凝土密度也類似普通混凝土。

（2）破碎煤矸石混凝土技術(shù)應(yīng)用。應(yīng)用破碎煤矸石混凝土技術(shù)開發(fā)了煤矸石燒結(jié)磚、煤矸石混凝土、煤矸石混凝土彩瓦、煤矸石混凝土路面磚等一系列產(chǎn)品，并大量應(yīng)用于朝陽華龍科建股份有限公司開發(fā)的“毓水蓬萊”住宅小區(qū)及其新建綜合辦公樓項(xiàng)目，取得了良好的應(yīng)用和示范效果。

（3）既有自燃煤矸石混凝土建筑耐久性調(diào)研。經(jīng)過對朝陽、阜新、本溪等地多年來自燃煤矸石混凝土應(yīng)用情況的全面調(diào)查，走訪了數(shù)十家煤矸石混凝土用戶及近百幢各類煤矸石混凝土建筑物，完成了《阜新、本溪兩地自燃煤矸石混凝土應(yīng)用情況調(diào)查報(bào)告》、《自燃煤矸石輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)耐久性綜述》等多篇論文。在上述工作基礎(chǔ)上，提出了國內(nèi)領(lǐng)先的自燃煤矸石輕骨料混凝土建筑結(jié)構(gòu)耐久性調(diào)查報(bào)告。

（4）自燃煤矸石混凝土長齡期性能研究。對遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院保留國內(nèi)唯一一份數(shù)百塊近三十年齡期的自然養(yǎng)護(hù)煤矸石混凝土試塊進(jìn)行了長齡期強(qiáng)度試驗(yàn)及碳化試驗(yàn)。在數(shù)十幢既有煤矸石混凝土建筑物的混凝土構(gòu)件上鉆取標(biāo)準(zhǔn)芯樣達(dá)上百組，進(jìn)行煤矸石混凝土長齡期強(qiáng)度試驗(yàn)及碳化試驗(yàn)和現(xiàn)場鋼筋腐蝕試驗(yàn)。

（5）研發(fā)自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。依據(jù)國家輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，總結(jié)調(diào)查及試驗(yàn)、分析結(jié)果，編制了國內(nèi)第一部具有地方特色并符合地方實(shí)際的煤矸石混凝土地方標(biāo)準(zhǔn)--《自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，在以往的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合最新試驗(yàn)成果，分析得出煤矸石混凝土受彎構(gòu)件撓度和裂縫驗(yàn)算公式。

??（6）研發(fā)燒結(jié)煤矸石陶粒技術(shù)。課題在研究煤矸石特性及其活化性能的基礎(chǔ)上，以朝陽華龍煤矸石為主要原料，通過優(yōu)選原料、優(yōu)化配比，添加輔料和粘結(jié)劑等措施，在保證陶粒品質(zhì)的基礎(chǔ)上，確定最大化利用煤矸石的原料配合比例；從預(yù)熱溫度、預(yù)熱時間、焙燒溫度和保溫時間四個方面進(jìn)行了焙燒方案的優(yōu)化，確定了燒制陶粒的最佳焙燒工藝，通過基礎(chǔ)試驗(yàn)探索了一套制備煤矸石陶粒的生產(chǎn)技術(shù)方案；通過開發(fā)煤矸石陶粒技術(shù)，解決了煤矸石組成復(fù)雜，原料可塑性低，均勻性差的問題，可以工業(yè)化生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的煤矸石陶粒，改善混凝土性能，為徹底消化利用煤矸石資源開辟了可行的新途徑。

（7）綠色高性能輕骨料混凝土生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)。朝陽華龍通過煤矸石陶粒開發(fā)技術(shù)，建成并投產(chǎn)了年產(chǎn)5萬立方米煤矸石陶粒生產(chǎn)線，其生產(chǎn)的陶粒堆積密度達(dá)到900級，筒壓強(qiáng)度不低于6.0MPa，性能較為穩(wěn)定。使用該陶粒可配制LC35及以下強(qiáng)度等級的全輕骨料混凝土，物理力學(xué)及耐久性能基本滿足輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程和混凝土耐久性檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)的要求。實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并應(yīng)用于朝陽華龍科建股份有限公司朝陽縣分公司年產(chǎn)5萬立方米煤矸石陶粒生產(chǎn)線工程辦公樓工程。煤矸石陶粒和煤矸石混凝土工廠化生產(chǎn)率均為100%，生產(chǎn)效率提高25%以上。

（8）改善煤矸石陶粒混凝土耐久性、施工性能探索。試驗(yàn)研究了煤矸石陶粒混凝土的收縮性能、抗氯離子滲透性能、抗凍性、抗碳化性能和抗?jié)B性能，盡管LC30煤矸石陶粒混凝土收縮率（28d）符合JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》對收縮性能的要求，但它要比普通混凝土的收縮率要大很多，煤矸石陶粒結(jié)構(gòu)相對疏松、吸水率較大決定了煤矸石陶粒及混凝土的收縮率較大，通過摻外加劑的方法很難降低煤矸石陶粒混凝土收縮率；通過摻入適當(dāng)?shù)囊龤鈩梢源蠓岣呙喉肥樟；炷恋目箖鲂阅埽煌ㄟ^配合比設(shè)計(jì)等一系列措施，LC30煤矸石陶粒混凝土的碳化深度、電通量、抗凍性和抗?jié)B性分別達(dá)到T-Ⅳ、Q-Ⅲ級、D200和＞P12，滿足高性能混凝土要求，能配制高性能混凝土。針對陶粒密度小，輕質(zhì)，易上浮的問題，通過減少振動時間、增加混凝土的粘聚性，能夠達(dá)到降低輕骨料上浮的目的。

（9）綠色高性能鋼筋混凝土高層建筑的設(shè)計(jì)與建造技術(shù)。采用煤矸石陶粒生產(chǎn)線所產(chǎn)陶粒及破碎煤矸石為骨料，生產(chǎn)混凝土，建設(shè)完成朝陽華龍科建股份有限公司朝陽縣分公司年產(chǎn)5萬立方米煤矸石陶粒生產(chǎn)線工程辦公樓示范工程，并對其建筑設(shè)計(jì)及建造技術(shù)進(jìn)行了研究。在建筑規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式及空間不發(fā)生變化的情況下，用陶粒混凝土新材料替代普通混凝土施工，使該建筑工程綜合成本下降15.40%，綜合建筑節(jié)能率達(dá)到65%以上。

本課題對煤矸石及混凝土性能進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的研究，取得了許多有指導(dǎo)意義及廣泛應(yīng)用價(jià)值的成果，為煤矸石在建筑結(jié)構(gòu)方面綜合利用提供了有力的技術(shù)支撐，填補(bǔ)了煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究的空白，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到了國際先進(jìn)水平；燒結(jié)煤矸石陶粒技術(shù)及工業(yè)化生產(chǎn)在國內(nèi)外尙屬首例；《自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》可操作性強(qiáng)，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。本項(xiàng)目發(fā)布并實(shí)施遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)1部，發(fā)表論文10余篇，獲得發(fā)明專利3項(xiàng)，完成了項(xiàng)目合同的指標(biāo)要求。

6.主要知識產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等目錄（不超過10件）

知識產(chǎn)權(quán)(標(biāo)準(zhǔn))類別	知識產(chǎn)權(quán)(標(biāo)準(zhǔn)) 具體名稱	國家 (地區(qū))	授權(quán)號 (標(biāo)準(zhǔn) 編號)	授權(quán)(標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布)日期	證書編號 (標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn) 發(fā)布部門)	權(quán)利人 (標(biāo)準(zhǔn)起 草單位)	發(fā)明人 (標(biāo)準(zhǔn)起草人)	發(fā)明專利(標(biāo)準(zhǔn))有效狀態(tài)
發(fā)明專利	一種煤矸石混凝土及其制備方法	中國	ZL200810240472.9	2011年08月10日	第821932號	朝陽華龍科建股份有限公司	曲明富等	有效
發(fā)明專利	掘進(jìn)矸石混凝土	中國	ZL200810240471.4	2011年06月08日	第792968號	朝陽華龍科建股份有限公司	曲明富等	有效
發(fā)明專利	一種以瘠性煤矸石工業(yè)廢渣為原料燒結(jié)制備陶粒的方法	中國	ZL 2013 1 0508355.7	2015年11月04日	第1834748號	東北大學(xué)	孫曉剛、邢軍、邱景明等	有效
地方標(biāo)準(zhǔn)	自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程	遼寧	DB21/T1521-2007	2007年6月20日	遼寧省建設(shè)廳、遼寧質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局	遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院	由世岐、金毅等	現(xiàn)行有效
論文	混合煤矸石作為混凝土粗骨料的試驗(yàn)研究	中國	CN37-1021/N	2014年3月	科技信息	遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院	寧柱偉
論文	次輕煤矸石混凝土在試點(diǎn)工程上應(yīng)用	中國		2010年10月	第十屆全國輕骨料及輕骨料混凝土學(xué)術(shù)討論會論文集	遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院、朝陽華龍科建股份有限公司	由世岐、曲明富
論文	次輕煤矸石骨料及次輕煤矸石骨料混凝土的應(yīng)用初探	中國		2010年10月	第十屆全國輕骨料及輕骨料混凝土學(xué)術(shù)討論會論文集	朝陽華龍科建股份有限公司	曲明富
論文	阜新、本溪兩地自燃煤矸石混凝土應(yīng)用情況調(diào)研報(bào)告	中國	CN21-1300/N	2006年12月	科技成果縱橫	遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院	由世岐
論文	自燃煤矸石輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)耐久性綜述	中國	CN31-1715/TQ	2005年4月	粉煤灰	遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院	由世岐
論文	進(jìn)一步加強(qiáng)遼寧省自燃煤矸石在建筑結(jié)構(gòu)中的研究與推廣應(yīng)用	中國	CN21-1376/TU	2004年3月	遼寧建材	遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院	由世岐
論文	自燃煤矸石輕骨料混凝土碳化性能綜述	中國	CN21-1259/TU	2004年6月	混凝土	遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院	由世岐

 

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