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2024年遼寧省科學技術獎擬推薦項目公示

1.項目名稱：綠色高性能混凝土系列技術研發(fā)

2.科技進步獎及等級：遼寧省科學技術進步獎 二等獎

3.主要完成單位：遼寧省建設科學研究院有限責任公司、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.項目簡介：

本項目屬于國家十二五科技支撐計劃“煤矸石高性能混凝土技術研究與應用”（項目編號2012BAJ17B00）之煤矸石高性能混凝土加工制備技術及應用示范（2012BAJ17B01）的子課題，目前該國家支撐計劃已結題并通過驗收。

立項之初，遼寧省科學技術廳從國家循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，根據(jù)《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》 把“城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展” 確定為重點領域，其中的“建筑節(jié)能與綠色建筑”列為優(yōu)先主題，結合城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展領域所面臨的眾多亟待解決的技術難題，精心規(guī)劃，認真組織相關單位申請了綠色高性能混凝土系列技術研發(fā)項目，申請編號：2011230004, 項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難題，該項目利廢、環(huán)保，符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，形成示范效應后，具有良好的推廣應用前景。

本課題結合以往煤矸石及煤矸石混凝土研究與應用成果，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行了綜合研究，研發(fā)了燒結煤矸石陶粒技術，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行了深入的、具有開拓性的試驗及研究：    

（1）研發(fā)破碎煤矸石混凝土技術。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計配合比、選擇摻合料的方法也可達到現(xiàn)行JGJ/T385-2015《高性能混凝土評價標準》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應用。應用破碎煤矸石混凝土技術開發(fā)了煤矸石燒結磚、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目，取得了良好的應用和示范效果。

（3）既有自燃煤矸石混凝土建筑耐久性調研。經(jīng)過對朝陽、阜新、本溪等地多年來自燃煤矸石混凝土應用情況的全面調查，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用情況調查報告》、《自燃煤矸石輕骨料混凝土結構耐久性綜述》等多篇論文。在上述工作基礎上，提出了國內(nèi)領先的自燃煤矸石輕骨料混凝土建筑結構耐久性調查報告。

（4）自燃煤矸石混凝土長齡期性能研究。對遼寧省建設科學研究院保留國內(nèi)唯一一份數(shù)百塊近三十年齡期的自然養(yǎng)護煤矸石混凝土試塊進行了長齡期強度試驗及碳化試驗。在數(shù)十幢既有煤矸石混凝土建筑物的混凝土構件上鉆取標準芯樣達上百組，進行煤矸石混凝土長齡期強度試驗及碳化試驗和現(xiàn)場鋼筋腐蝕試驗。

（5）研發(fā)自燃煤矸石混凝土結構技術規(guī)程。依據(jù)國家輕骨料混凝土結構技術規(guī)程，總結調查及試驗、分析結果，編制了國內(nèi)第一部具有地方特色并符合地方實際的煤矸石混凝土地方標準--《自燃煤矸石混凝土結構技術規(guī)程》，在以往的研究基礎上，結合最新試驗成果，分析得出煤矸石混凝土受彎構件撓度和裂縫驗算公式。
  （6）研發(fā)燒結煤矸石陶粒技術。課題在研究煤矸石特性及其活化性能的基礎上，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，添加輔料和粘結劑等措施，在保證陶粒品質的基礎上，確定最大化利用煤矸石的原料配合比例；從預熱溫度、預熱時間、焙燒溫度和保溫時間四個方面進行了焙燒方案的優(yōu)化，確定了燒制陶粒的最佳焙燒工藝，通過基礎試驗探索了一套制備煤矸石陶粒的生產(chǎn)技術方案；通過開發(fā)煤矸石陶粒技術，解決了煤矸石組成復雜，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)及應用技術。朝陽華龍通過煤矸石陶粒開發(fā)技術，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)的陶粒堆積密度達到900級，筒壓強度不低于6.0MPa，性能較為穩(wěn)定。使用該陶?？膳渲芁C35及以下強度等級的全輕骨料混凝土，物理力學及耐久性能基本滿足輕骨料混凝土技術規(guī)程和混凝土耐久性檢驗評定標準的要求。實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并應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?；炷聊途眯浴⑹┕ば阅芴剿?。試驗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?；炷潦湛s率（28d）符合JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術規(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，煤矸石陶粒結構相對疏松、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?；炷潦湛s率；通過摻入適當?shù)囊龤鈩?，可以大幅提高煤矸石陶粒混凝土的抗凍性能；通過配合比設計等一系列措施，LC30煤矸石陶?；炷恋奶蓟疃?、電通量、抗凍性和抗?jié)B性分別達到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，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計與建造技術。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，并對其建筑設計及建造技術進行了研究。在建筑規(guī)模、結構形式及空間不發(fā)生變化的情況下，用陶?；炷列虏牧咸娲胀ɑ炷潦┕?，使該建筑工程綜合成本下降20.40%，綜合建筑節(jié)能率達到75%以上。

本課題對煤矸石及混凝土性能進行系統(tǒng)的、全面的研究，取得了許多有指導意義及廣泛應用價值的成果，為煤矸石在建筑結構方面綜合利用提供了有力的技術支撐，填補了煤矸石混凝土結構技術研究的空白，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益達到了國際先進水平；燒結煤矸石陶粒技術及工業(yè)化生產(chǎn)在國內(nèi)外尙屬首例；《自燃煤矸石混凝土結構技術規(guī)程》可操作性強，達到國內(nèi)領先水平。本項目發(fā)布并實施遼寧省地方標準1部，發(fā)表論文10余篇，獲得發(fā)明專利3項，完成了項目合同的指標要求。

6.主要知識產(chǎn)權和標準規(guī)范等目錄（不超過10件）