2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì )

混凝土科學(xué)技術(shù)獎●科技進(jìn)步類(lèi)

項目展示

2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì )混凝土科學(xué)技術(shù)獎工作于2021年5月啟動(dòng)，至12月圓滿(mǎn)完成。報名期間共收到有效申報項目44項。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家評審委員會(huì )的初評及終評，共計33個(gè)項目獲獎，包括一等獎1項、二等獎18項、三等獎14項，其中“科技進(jìn)步類(lèi)”16項、“技術(shù)發(fā)明類(lèi)”1項、“技術(shù)革新類(lèi)”16項。

三等獎項目

富水地區軌道交通地下車(chē)站結構混凝土裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)研究

主要完成單位：中交上海三航科學(xué)研究院有限公司、中交上海港灣工程設計研究院有限公司

主要完成人：李維洲、谷坤鵬、劉剛、胡楠、林榮安、李劍、張曉樂(lè )、張君韜、溫發(fā)培、張洪良

項目概況

在沿海城市，軌道交通工程地下車(chē)站的大多數混凝土結構處于地下水位以下，屬于富水環(huán)境，結構滲漏問(wèn)題極其需要關(guān)注?；炷潦┕て诔霈F的裂縫是造成滲漏的主要原因。軌道交通工程明挖車(chē)站混凝土豎向一般分3次澆筑施工，首先澆筑底板，其次澆筑側墻，最后澆筑頂板；分步澆筑的新、老混凝土由于不同步收縮以及溫度變化而產(chǎn)生大量裂縫，嚴重影響軌道交通結構安全和使用壽命。為了更好的解決現場(chǎng)混凝土裂縫問(wèn)題、優(yōu)化施工工藝、提高施工效率以及裂縫控制效果，項目完成單位組織科研力量，研發(fā)了富水地區軌道交通地下車(chē)站結構混凝土裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)。

為解決富水地區軌道交通地下車(chē)站主體結構混凝土不同步澆筑收縮裂縫以及溫度裂縫問(wèn)題，本項目開(kāi)展了下列研究工作：①開(kāi)展了混凝土工作性、絕熱溫升、電通量、混凝土模型等試驗，研究了材料改性抗裂混凝土的性能變化情況以及礦物摻合料、抗裂劑等對混凝土溫度的影響規律，②優(yōu)化設計混凝土配合比，提出了高耐久性清水混凝土制備方法，通過(guò)提高混凝土本身質(zhì)量以利于裂縫控制，實(shí)現混凝土裂縫控制新材料的應用；③結合理論計算、有限元模擬等手段明確新型混凝土裂縫控制工藝和系統，研制形成自主創(chuàng )新的溫度場(chǎng)自平衡系統控裂方法；④結合試點(diǎn)采用溫度協(xié)同工藝或新材料技術(shù)開(kāi)展裂縫控制典型施工，得出基于新材料以及溫度場(chǎng)自平衡系統復合應用技術(shù)。

▲富水地區軌道交通地下車(chē)站側墻控裂成效

▲富水地區軌道交通地下車(chē)站建成后的站廳層整體效果

主要創(chuàng )新點(diǎn)

1.開(kāi)發(fā)了混凝土控裂的新工藝——溫度場(chǎng)自平衡系統。該技術(shù)利用上部后澆筑混凝土的水化熱加熱下部先澆筑的混凝土，減小兩者之間的溫度差異，實(shí)現整體的溫度場(chǎng)平衡，從而減少分步澆筑的混凝土之間的約束變形及溫度應力，降低軌道交通地下車(chē)站結構混凝土的開(kāi)裂風(fēng)險，同時(shí)因利用自身能量的循環(huán)，節能且環(huán)保。

2.為實(shí)現溫度場(chǎng)平衡的新控裂工藝，設計了一套用于協(xié)同軌道交通地下車(chē)站分步澆筑混凝土內部溫度場(chǎng)的水循環(huán)控制系統。該系統包括循環(huán)水池、流量控制和通水系統等，通過(guò)循環(huán)水將上部熱量帶至下部，可實(shí)現對分步澆筑的混凝土結構內部溫度調節和控制。

3.綜合采用及配置礦物摻合料、水泥水化熱調控材料、新型抗裂劑等材料，實(shí)現了對混凝土收縮變形及溫度變形的調控，形成了軌道交通工程地下車(chē)站混凝土裂縫控制新材料運用技術(shù)。

應用效果

馬青路站為廈門(mén)市地鐵2號線(xiàn)第九座車(chē)站，處于富水環(huán)境下。車(chē)站寬20.7m，長(cháng)218m。底板厚1.0m，側墻厚70～80cm，中板厚40cm，頂板厚80cm。設計年限為100年，車(chē)站主體結構采用抗裂防水混凝土，頂板、底板、側墻混凝土強度等級為C45，底板、最下層側墻抗滲等級P10，其余抗滲等級P8。地下車(chē)站結構由于混凝土不同步澆筑導致的不同步收縮和溫度變化產(chǎn)生大量裂縫，在富水地區會(huì )產(chǎn)生嚴重滲漏，影響結構安全和使用壽命。本項目技術(shù)采用抗裂劑和水化熱抑制劑等新型材料，并結合大摻量礦物摻合料，根據優(yōu)選的參數范圍進(jìn)行混凝土適配，配制出了高性能抗裂混凝土；同時(shí)，設計并采用了協(xié)同軌道交通地下車(chē)站新、老混凝土內部溫度場(chǎng)的水循環(huán)控制系統，系統包括循環(huán)水池、流量控制系統和通水系統等，利用新澆筑混凝土水化熱加熱老混凝土，實(shí)現了對新、老混凝土內部溫度調節和控制，降低了混凝土不同步收縮應力和溫度應力。馬青路站中側墻裂縫數量由原來(lái)的10-14條/段減少到1條/段，且裂縫寬度由原來(lái)的0.1-0.2mm降低到0.07mm，屬于無(wú)害裂縫。工程質(zhì)檢結果表明：地下車(chē)站結構混凝土施工質(zhì)量良好，滿(mǎn)足100年的設計要求。

▲廈門(mén)地鐵2號線(xiàn)馬青路站

企業(yè)介紹

中交上海三航科學(xué)研究院有限公司，是我國水運工程行業(yè)重要的科研機構，其前身為1957年建立的局中心試驗室。1960年2月，為加強對筑港工程的技術(shù)試驗研究工作，成立上海筑港工程局港工科學(xué)研究所。1978年11月更名為交通部第三航務(wù)工程局科學(xué)研究所。2002年經(jīng)中港集團批準交通部第三航務(wù)工程局科學(xué)研究所更名為上海第三航務(wù)工程局科學(xué)研究所。2006年中交集團上市，更名為中交上海三航科學(xué)研究院有限公司。

公司現已成為開(kāi)展行業(yè)應用基礎研究、聚集和培養優(yōu)秀科技人才、開(kāi)展科技交流的重要基地，成為發(fā)展共性關(guān)鍵技術(shù)、增強技術(shù)輻射能力、推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研相結合的重要平臺。未來(lái)，公司將以“五商中交”為引領(lǐng)，圍繞三航局“國際化、多元化、信息化、一體化、精益化”的戰略目標，加快推進(jìn)信息化與傳統產(chǎn)業(yè)技術(shù)深度融合，加強新技術(shù)、新材料、新設備和新工藝的開(kāi)發(fā)和應用，爭取取得一批具有自主知識產(chǎn)權的、達到國際先進(jìn)或領(lǐng)先水平的科技成果，進(jìn)一步提高交通運輸企業(yè)自主創(chuàng )新能力，加快交通科技創(chuàng )新體系建設，發(fā)揮科研企業(yè)在技術(shù)創(chuàng )新中的主體作用，推廣應用以綠色、智能、協(xié)同為特征的先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步提高科技成果轉化率，引領(lǐng)我國交通水運建設行業(yè)和綠色水運工程的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。

中交上海港灣工程設計研究院有限公司，是中交第三航務(wù)工程局有限公司下屬的科研設計中心，是高新技術(shù)企業(yè)，是集科技研發(fā)、成果轉化、工程設計、信息技術(shù)、特種施工和試驗檢測為一體的綜合型科研設計院。

公司立足于水運工程設計、成果轉化、新結構研發(fā)、結構耐久性技術(shù)研究、樁基礎研發(fā)、檢（監）測技術(shù)、軟基加固、深基坑支護、工程原體觀(guān)測、工程材料、結構防腐、材料試驗、施工監控、工程防腐蝕等領(lǐng)域，先后承擔了4000余項設計和科研服務(wù)項目，其中各類(lèi)工程可行性研究、規劃勘測設計項目達450余項，多次承擔國家及部級的重大工程。先后參與上海的南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋、內環(huán)線(xiàn)高架道路、滬閔高架道路、浦東國際機場(chǎng)、東方明珠電視塔、浦東金茂大廈、寶鋼新建碼頭、上海外高橋新建碼頭、上海地鐵M8線(xiàn)、洋山深水港碼頭、東海大橋、外高橋30萬(wàn)噸級船塢及廣深高速公路、寧波北侖港、南京龍潭港、杭州灣跨海大橋、澳門(mén)國際機場(chǎng)、港珠澳大橋、太湖隧道、馬來(lái)西亞沙巴尿素碼頭、恒逸（文萊）PMB石油化工項目港口工程、東海風(fēng)電場(chǎng)等重大工程建設。