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智慧工程二航造(8)| 科技日報:新材料新工藝引領(lǐng)行業(yè)新方向 中交二航局超高性能混凝土噴射施工技術(shù)再升級

發(fā)布時間:2024-12-18閱讀次數(shù): 次
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今年以來,公司梳理智能建造關(guān)鍵技術(shù)、裝備和代表性工程,聯(lián)合《科技日報》《工人日報》《中國交通報》等媒體策劃“智慧工程二航造”專題宣傳,重點關(guān)注常泰大橋、張靖皋大橋、燕磯大橋、平陸運河等成功運用多項智能建造技術(shù)的明星工程,結(jié)合重大節(jié)點挖掘二航智造典型事跡和人物故事,在公司內(nèi)外部平臺推發(fā)系列深度報道。


今天,推出“智慧工程二航造”第8篇專題報道——《科技日報》(2024年8月30日第7版)刊發(fā)的題為《新材料新工藝引領(lǐng)行業(yè)新方向 中交二航局超高性能混凝土噴射施工技術(shù)再升級》,文章介紹了中交二航局超高性能混凝土噴射施工技術(shù)的自主研發(fā)過程和工程應(yīng)用情況等。 

當前,我國混凝土市場規(guī)模保持穩(wěn)定增長,但也面臨需求不足、原材料價格波動大、環(huán)保壓力增大、行業(yè)競爭激烈等挑戰(zhàn)。


為提升市場競爭力,中交第二航務(wù)工程局有限公司(以下簡稱“中交二航局”)技術(shù)中心自主研發(fā)超高性能混凝土噴射施工技術(shù),解決潮汐區(qū)鋼筋混凝土構(gòu)筑物修復(fù)窗口期短、異形結(jié)構(gòu)及頂板支模工藝復(fù)雜、耐久性不足等問題,大幅提升濱海構(gòu)筑物修復(fù)施工效率及其服役壽命。


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材料配方革新 解鎖UHPC噴射新篇章

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超高性能混凝土,即UHPC(Ultra-high Performance Concrete),是一種具有超高強度、超高韌性、超高耐久性和優(yōu)異工作性的新型水泥基復(fù)合材料。然而,要將這種新材料應(yīng)用于海洋構(gòu)筑物修復(fù),并非易事。UHPC因膠凝材料使用量大,水膠比超低,拌和出的材料通常黏度很大,因此多用于制備預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)澆施工,并需輔以高頻振動成型。要想將UHPC泵送后再噴射施工,首先必須解決黏度大的問題。建設(shè)團隊嘗試多次后,黏度問題仍如同“頑疾”,導(dǎo)致泵送噴射效果一直很不理想。


中交二航局技術(shù)團隊從材料組成和配比上尋找突破,探索通過添加一些特殊添加劑來改善UHPC黏度特性。“我們根據(jù)顆粒堆積最大密實理論,構(gòu)建噴射UHPC材料堆積模型,再通過摻入觸變劑調(diào)整UHPC的流變性能,配制出適用于噴射施工不同強度等級的UHPC?!敝薪欢骄旨夹g(shù)中心執(zhí)行總經(jīng)理張國志介紹。


以理論計算為堅實基石,技術(shù)團隊精心調(diào)配砂膠比與礦物摻合料的摻入量,設(shè)計了UC120、UC150兩種強度等級的配合比方案,每個環(huán)節(jié)都凝聚著對材料性能的深刻理解與精準把控。隨后,技術(shù)團隊使用專用減水劑,對UHPC的坍落度進行細致調(diào)整,并通過噴射試驗驗證,確定了新拌噴射UHPC適宜的坍落度范圍。值得一提的是,中交二航局技術(shù)團隊自主研發(fā)的HM-1型觸變劑,顯著增強了UHPC拌合物的觸變性與噴射施工的順暢性,展現(xiàn)了團隊在材料創(chuàng)新方面的深厚實力。


功夫不負苦心人,技術(shù)團隊基于UC120和UC150兩種強度等級的UHPC基體配合比,摻入觸變劑和纖維,并通過調(diào)整減水劑摻量控制噴射UHPC的坍落度在理想范圍內(nèi),最終研發(fā)出可噴射UHPC。


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設(shè)備構(gòu)造優(yōu)化 實現(xiàn)UHPC噴射新飛躍

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不過,UHPC具有黏度大、容重大、輸送慢等特性,這給連續(xù)噴射施工帶來困擾。為順利進行UHPC噴射施工,中交二航局技術(shù)團隊根據(jù)UHPC特性,對現(xiàn)有設(shè)備進行相應(yīng)改造和優(yōu)化設(shè)計,研制UHPC噴射專用設(shè)備。按照物料壓送方式,混凝土濕噴機一般分為風送式和泵送式。風送式噴射機內(nèi)部橡膠件較多、易磨損,且平均回彈率要大于泵送式噴射機,而UHPC中鋼纖維含量較高,增加了對設(shè)備的磨損,因此團隊選擇泵送式濕噴機進行改良優(yōu)化?!拔覀冎饕獜奶嵘锪衔胄省?yōu)化脈沖現(xiàn)象和改善進氣機制等三方面對設(shè)備進行改良優(yōu)化?!敝薪欢骄旨夹g(shù)中心先進材料技術(shù)部主任陳飛翔介紹。


中交二航局技術(shù)團隊通過對泵機系統(tǒng)的核心組件進行技術(shù)升級,實現(xiàn)UHPC材料的高效吸入與順暢傳輸,解決了因材料特性導(dǎo)致的吸料難題。同時,團隊創(chuàng)新調(diào)整噴漿管設(shè)計,有效改善物料流動過程中的脈沖現(xiàn)象,提升輸送平穩(wěn)性。此外,團隊采用全新進風方式,優(yōu)化料流噴出后的分散與霧化效果,進一步增強施工連續(xù)性和穩(wěn)定性。這些改進極大提高了設(shè)備性能,讓UHPC可以順利進行連續(xù)噴射施工。


日前,UHPC噴射修復(fù)加固技術(shù)在杭州灣跨海大橋和青島一海水浴場成功應(yīng)用。中交二航局從噴射UHPC材料研發(fā)、裝備研制到施工組織設(shè)計開展了一系列有益探索,進一步拓展UHPC應(yīng)用場景,對UHPC推廣應(yīng)用具有重要意義,有力促進海洋構(gòu)筑物向長壽命化和高耐久方向發(fā)展。

來源:科技日報

作者:吳純新   通訊員 王松林 金浪 陳飛翔


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