科技成果公示


发布时间:

2020-06-22

科技成果公示

云南公路工程高性能混凝土质量控制关键技术与工程应用

一、项目基本情况

(一)项目名称:云南公路工程高性能混凝土质量控制关键技术与工程应用

(二)主要完成人:李昕成、李俊锋、党玉栋、黄文君杨亚新、许国伟、李东林、胡盛华、董晨辉

(三)主要完成单位:云南省建筑科学研究院、云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省公路科学技术研究院、云南建筑工程质量检验站有限公司。

(四)提名单位:云南省建设投资控股集团有限公司。

(五)提名等级:拟提名2020年云南省科技进步奖二等奖。

二、项目简介

云南省大部分地区属于山区或半山区,公路建设中桥梁和隧道所占的比重普遍超过40%,部分地区甚至高达70%,混凝土用量大,建设成本高。针对云南省公路工程混凝土质量控制普遍存在的如下问题:1)优质原材料匮乏且现行行业标准与就近取材的原材料不相适应,2)混凝土配合比设计过于追求早期强度而忽略抗裂和混凝土耐久性,3)混凝土生产和施工质量控制标准化程度低导致混凝土结构和构件质量问题频发,4)现行行业标准对公路工程混凝土无损测强曲线与云南省实际情况不符导致强度误判情况时有发生等。

本项目选取了在建的21条高速公路桥隧结构工程混凝土质量现状进行了全面调研,针对混凝土原材料选择和质量控制、配合比设计、混凝土生产施工质量控制关键技术和混凝土强度检测等方面的共性问题进行系统研究,最终提出了适用于云南省不同地区气候条件下的原材料控制、混凝土配合比设计、生产施工等关键环节的质量控制关键技术,建立了适用于云南省不同气候区域的回弹法和超声回弹综合法检测混凝土的测强曲线,并制定了相应的公路工程高性能混凝土应用技术和无损法检测混凝土抗压强度相关的地方标准。

本项目主要成果的创新点体现为:

创新点一:在日间平均最高气温大于30的炎热地区使用纯P·O 52.5水泥(即不能取得矿物掺合料)成功制备公路工程C50预应力混凝土箱梁,并采用箱梁内外均匀降温的温控抗裂技术解决了箱梁抗裂难题。

创新点二:就近取材地采用P.O 52.5水泥、石粉含量最高达14.4%的机制砂、掺或不掺S75级矿渣粉、掺或不掺级粉煤灰等原材料,制备了强度和耐久性均满足公路工程设计施工要求的C50C55混凝土,在云南应用并解决了抗裂难题。

创新点三:针对云南省不同气候带(热带、温带和寒带)和地方性材料的特点,研究提出了云南省就地取材使用地方原材料质量控制指标和强度、耐久性双控的配合比设计方法及关键控制参数,以及混凝土生产、运输、浇筑、振捣和养护等全过程质量控制关键技术,编制了《云南省普通混凝土配制规程》(DBJ 53/T-2-2016)和《云南省公路工程高性能混凝土应用技术规程》,为云南省不同气候带公路工程混凝土工程全过程质量控制提供了切实可行的参考依据。

创新点四:统计分析了压碎指标为15%~20%20%~25%JTG E42 T0316方法检测)两个区间的石灰岩碎石对C50C55混凝土抗压强度和弹性模量的影响,用压碎值最高24.2%的石灰岩碎石生产C55混凝土、用压碎值最高26.5%的石灰岩碎石生产C50混凝土,并在公路工程中成功应用,解决了云南省公路工程用粗骨料不能就地取材的难题。

创新点五:通过采用普通回弹仪测试中高强度混凝土的回弹强度,扩大了普通回弹仪测强曲线的覆盖强度范围,建立了适用于云南省公路工程回弹法和超声回弹综合法检测抗压强度为25MPa-70MPa范围的混凝土测强曲线,编制了《云南省公路工程回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(DBJ53/T-101-2020)、《云南省公路工程超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》(DBJ53/T-102-2020),解决了使用行业或团体标准误差大的问题。

创新点六:采用切片法定量研究了混凝土由表及里不同部位硬度、抗气体和水渗透性等物理性能的空间差异特征,证实了早期潮湿养护与混凝土材料物理性能的空间非均匀性特征密切相关,解决了混凝土表层与内部物理性能差异无法量化表征的难题。

三、候选人对项目的贡献情况

第一候选人李昕成,博士研究生,正高级工程师,现就职于云南省建筑科学研究院和云南建筑工程质量检验站有限公司,省内主要合作单位云南省交通运输厅工程质量监督局和云南省公路科学研究院,就本项目合作时间为2012年至今。在本项目中担任相关科技项目的技术负责人、科技项目研究工作总负责人,从技术层面总体负责云南省公路工程高性能混凝土质量控制关键技术的研究、示范工程应用和相关地方标准的编制。

第二候选人李俊锋,硕士研究生,正高级工程师,现就职于云南省交通运输厅工程质量监督局,省内主要合作单位为云南省建筑科学研究院、云南建筑工程质量检验站有限公司和云南省公路科学技术研究院,就本项目合作时间为2012年至今。在本项目中担任相关科技项目的项目负责人、示范工程应用的总负责人,主要负责项目成果的工程示范应用以及成果转化,作为主要人员编制相关地方标准。

第三候选人党玉栋,博士研究生,正高级工程师,现就职于云南省建筑科学研究院,省内主要合作单位为云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省公路科学技术研究院和云南建筑工程质量检验站有限公司,就本项目合作时间为2015年至今。在本项目中主要负责科技项目和示范工程应用具体实施,具体负责公路工程高性能混凝土质量控制关键技术以及混凝土测强曲线的试验研究和数据统计分析工作,作为主要编制人参与项目相关地方标准的编制。

第四候选人黄文君,硕士研究生,高级工程师,现就职于云南省建筑科学研究院,省内主要合作单位为云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省公路科学技术研究院和云南建筑工程质量检验站有限公司,就本项目合作时间为2013年至今。在本项目中主要负责科技项目的具体实施,具体参与公路工程高性能混凝土质量控制关键技术以及混凝土测强曲线的试验研究和数据统计分析工作,作为主要编制人参与项目相关地方标准的编制。

第五候选人杨亚新,本科,正高级工程师,现就职于云南省交通运输厅工程质量监督局,省内主要合作单位为云南省建筑科学研究院、云南建筑工程质量检验站有限公司和云南省公路科学技术研究院,就本项目合作时间为2012年至今。在本项目中作为主要负责人参与示范工程应用的具体实施,作为主要编制人参与项目相关地方标准的编制。

第六候选人许国伟,硕士研究生,高级工程师,现就职于云南省建筑科学研究院,省内主要合作单位为云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省公路科学技术研究院和云南建筑工程质量检验站有限公司,就本项目合作时间为2012年至今。在本项目中作为主要研究人员负责相关科技项目研发工作的具体实施和组织,作为主要编制人参与项目相关地方标准的编制。

第七候选人李东林,硕士研究生,工程师,现就职于云南省建筑科学研究院,省内主要合作单位为云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省公路科学技术研究院和云南建筑工程质量检验站有限公司,就本项目合作时间为2013年至今。在本项目中参与相关科技项目的试验研究及成果总结,参与示范工程应用工作,参与项目相关地方标准的编制。

第八候选人胡盛华,硕士研究生,高级工程师,现就职于云南省交通运输厅工程质量监督局,省内主要合作单位为云南省建筑科学研究院、云南建筑工程质量检验站有限公司和云南省公路科学技术研究院,就本项目合作时间为2012年至今。在本项目中参与相关科技项目的试验研究及成果总结,参与示范工程应用研究,参与项目相关地方标准的编制。

第九候选人董晨辉,硕士研究生,工程师,现就职于云南省建筑科学研究院,省内主要合作单位为云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省公路科学技术研究院和云南建筑工程质量检验站有限公司,就本项目合作时间为2012年至今。在本项目中参与相关科技项目的试验研究及成果总结,参与示范工程应用和技术咨询和培训工作,参与项目相关地方标准的编制。

四、候选单位对项目的贡献情况

第一候选单位云南省建筑科学研究院,主要从事基础设施建设相关的工程质量检测、技术咨询服务等,省内主要合作单位是云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省公路科学技术研究院和云南建筑工程质量检验站有限公司,就本项目的合作时间是2012年至今。在本项目中主要负责本项目研究工作的组织协调,包括调研、研发以及成果转化应用,负责云南省公路工程高性能混凝土关键技术和云南省公路工程无损法检测混凝土抗压强度的研究和地方标准编制工作,负责对依托项目进行调研、咨询、培训和成果应用效果反馈。

第二候选单位云南省交通运输厅工程质量监督局,主要从事云南省公路工程相关的行业质量监督和管理,省内主要合作单位是云南省建筑科学研究院、云南建筑工程质量检验站有限公司和云南省公路科学技术研究院,就本项目的合作时间是2012年至今。在本项目主要负责云南省公路工程高性能混凝土关键技术相关科技项目的组织和协调,重点负责本项目相关成果的转化和应用,参与对依托项目的调研工作,参与本项目相关地方标准的编制工作。

第三候选单位云南省公路科学技术研究院,主要从事公路工程相关的设计、检测、产品和技术开发、技术服务等,省内主要合作单位为云南省建筑科学研究院、云南建筑工程质量检验站有限公司和云南省交通运输厅工程质量监督局,就本项目合作时间是2012年至今。在本项目中主要参与公路工程混凝土测强曲线的研究工作,参与项目相关地方标准的编制工作。

第四候选单位云南建筑工程质量检验站有限公司,主要从事建设工程质量检测、技术咨询服务等,省内主要合作单位为云南省建筑科学研究院、云南省交通运输厅工程质量监督局和云南省公路科学技术研究院,就本项目合作时间是2012年至今。在本项目中主要参与公路工程高性能混凝土质量控制课题相关的示范工程抽样、检测和数据分析等,参与项目相关的地方标准的编制工作。

五、推广应用情况

本项目研究成果在云南省21个高速公路建设项目累计推广应用高性能混凝土457.27m3,产生直接经济效益约20.69亿元。项目承担单位在2013-2020年为高速公路项目提供混凝土质量控制技术咨询及检测服务,共实现技术业务合同收入1121万元。

本项目对全省21条高速公路指挥部管理人员以及各标段相关技术人员总计1492人次进行了混凝土质量控制以及外加剂进场快速检验方法进行了培训,这对于进一步提高公路工程混凝土质量管理和控制水平具有极其重要的意义。

本项目研究解决了云南省公路工程建设领域的关键难题,如原材料就近取材困难、混凝土早期收缩开裂、耐久性差、生产和施工的标准化水平较低、混凝土强度检测误差大等。混凝土耐久性和强度的稳定性得到提升,混凝土质量控制水平得到显著提高,混凝土出现质量事故的可能性得到降低,工期得到保证,对云南省近年来大力推进高速公路“能通全通”工程建设提供了有力的技术支持。同时,通过制定适用于云南省公路工程的回弹法和超声回弹综合法检测混凝土的测强曲线,使我省公路工程混凝土强度检测准确度和可靠性得到保证,减少质量评定误判、错判的发生,有效防范工程事故和避免经济损失。

六、获得知识产权情况(罗列出专利、工法、标准、论文等)

1)专利情况

本项目研发期间共获得授权专利9项,其中发明专利1项,实用新型专利8项,具体如表1

1申请专利情况

序号

专利

专利类型

专利号

主要发明人

专利

状态

1

一种测试混凝土钢筋保护层渗透性的装置及加速试验方法

发明专利

ZL201611126087.2

党玉栋、李昕成、李凯东、许国伟、赵勇、余明坤、赵宝生、郭清春、李东林、马晓杰、周学礼

授权

2

一种混凝土耐久性试验钻芯取样支座

实用新型

ZL201520442369.8

李东林、杨春寿、许国伟、党玉栋、余明坤、董晨辉、王浩、黄文君、石康胤、杨雁钦

授权

3

一种公路粗集料自动冲击试验机

实用新型

ZL201620329272.0

李东林、李昕成、赵宝生、许国伟、余明坤、陶卫东、皮特拉古、黄文君、董晨辉、王浩

授权

4

一种混凝土保温保湿养护布

实用新型

ZL201720485349.8

党玉栋、李昕成、马晓杰、黄文君、许国伟、余明坤、董晨辉、王浩

授权

5

一种全自动水泥抗硫酸盐侵蚀试验养护箱

实用新型

ZL201720726162.2

李昕成、党玉栋、许国伟、余明坤、董晨辉、王浩、杨雁钦

授权

6

一种混凝土振动台

实用新型

ZL201721499226.6

余明坤、许国伟、邱成江、党玉栋、

董晨辉

授权

7

一种道桥施工用振捣器移动装置

实用新型

ZL201721500224.4

许国伟、余明坤、邱成江、党玉栋、董晨辉

授权

8

一种道桥施工用混凝土搅拌机

实用新型

ZL201721499680.1

许国伟、余明坤、邱成江、党玉栋、董晨辉

授权

9

一种混凝土抗裂试验用导风装置

实用新型

ZL201821925534.5

董晨辉、祝海雁、党玉栋、杨矞涵、马晓杰、杨雁钦、李东林、林景诚、朱恩欢、曹春鹏、黄文君、王浩

授权

 

2)标准编制情况

本项目研发期间共编制地方标准4部,其中3部已发布实施,1部已报批,具体为:

1)云南省工程建设地方标准《云南省公路工程回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DBJ 53/T -101-20202020330日发布,202051日实施。主编单位:云南省建筑科学研究院,云南省交通运输厅工程质量监督局。参编单位:云南省公路科学技术研究院,云南建筑工程质量检验站有限公司。

2)云南省工程建设地方标准《云南省公路工程超声回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》DBJ 53/T -102-20202020330日发布,202051日实施。主编单位:云南省建筑科学研究院,云南省交通运输厅工程质量监督局。参编单位:云南省公路科学技术研究院,云南建筑工程质量检验站有限公司。

3)云南省工程建设地方标准《普通混凝土配制技术规程》DBJ 53/T-2-2016, 2016111日发布,201631日实施。主编单位:云南省建筑科学研究院,云南建工集团有限公司等。

4)云南省地方标准《云南省公路工程高性能混凝土应用技术规程》已于2020525日通过技术审查,已于202069日报请云南省市场监督管理局批准实施,主编单位:云南省交通运输厅工程质量监督局、云南省建筑科学研究院。

3)发表论文情况

本项目研发过程中,共发表学术论文18篇,其中SCI收录2篇,EI收录2篇,CSCD收录2篇,具体为:

1)李俊锋,李昕成,许国伟等. 云南省高等级公路桥梁结构高性能混凝土质量控制存在的问题及改进措施.公路交通科技,2015,2:198-200.

2)李东林,许国伟,余明坤等. 浅谈高性能混凝土中水分迁移.昆明理工大学学报(自然科学版),2015,40:257-260.

3)董晨辉,李昕成,许国伟等. C55连续梁预应力混凝土的施工措施与质量控制. 昆明理工大学学报(自然科学版),2015,40(1):391-394.

4)刘庆志,李俊锋,李东林等. 浅谈云南省公路工程外加剂质量控制.建材发展导向,2016,16:44-46.

5)胡盛华,李东林,李俊锋等. 外加剂减水率的快速测定方法研究.建材发展导向,2016,16:72-75.

6)黄文君,许国伟,赵志强等. 云南昭通地区高等级公路高性能混凝土冬期施工技术措施的探讨. 混凝土工作性调整,2016.

7)党玉栋,钱觉时,郭清春等. 内养护对硬化水泥浆体显微硬度影响的统计分析. 电子显微学报,2016,35(3): 246-252.

8Yudong Dang, Xianming Shi, Ning Xie,etc. Accelerated Laboratory Test Suggests the Importance of Film Integrity of Sealers for the Protection of Concrete from Deicer Scaling. Journal of Materials in Civil Engineering, 2016,28(9): 04016065-1~10.

9)董晨辉,杨雁钦,王浩等.骨料级配和浆骨比对混凝土收缩的影响.工业建筑,2017,8.68-72

10)杨亚新,宋进平,党玉栋等.拌合物含气量的影响因素及其对混凝土性能影响研究进展.工业建筑,2017,9.23-28

11)蒋雁,党玉栋,钱觉时等.表面状态对硬化水泥浆体显微硬度及其统计分布的影响. 硅酸盐学报,2017,45(2): 212-219.

12)党玉栋,许国伟,黄文君等.云南省高速公路混凝土工程可持续发展现状及建议.建材发展导向,2017,15(16):38-44.

13Yudong Dang, Xincheng Li. Statistical Characteristics of Microhardness of Hardened Cement Paste. Journal of Wuhan University of Technology (Materials Science),2018,33(4): 924-931

14)刘开俄,党玉栋,邱成江等.公路预应力T梁实体回弹强度非均匀性表现.建材发展导向,2019,17(12):87-90.

15)宋进平,王应斌,党玉栋等.早期养护及掺合料对混凝土抗盐冻剥蚀性能的影响.硅酸盐通报,2019,38(04):983-988.

16)党玉栋,马晓杰,董晨辉等. 混凝土材料物理性能的空间非均匀性表现. 建筑材料学报,2019,2:260-265.

17)王应斌,宋进平,党玉栋等.试验条件对新拌混凝土含气量测试值的影响.混凝土,2020(03):157-159.

18)宋进平,李建平,李昕成等.早期养护及掺合料对表层混凝土渗透性能的影响.混凝土,2020(02):45-48.

、项目曾获科技奖励情况

本项目2019年获得云南省建设投资控股集团有限公司科技进步一等奖。