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2018年度陕西省科学技术奖公示信息

来源:  日期:2018-04-04  浏览次数:

 

一、项目名称

混凝土矿物掺合料应用关键技术开发

二、项目简介

该项目属于无机非金属材料开发与应用推广领域。

近年来高性能混凝土在各类土建工程中大量应用,而高效能矿物掺合料是其中的关键技术之一。粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料应用日益广泛,石灰石粉、煤矸石等新型矿物掺合料也不断涌现。但随着我国工程建设的不断迅猛发展,出现了大城市周边粉煤灰资源日益匮乏,品质不断劣化、碱矿渣混凝土抗碳化性较差、煤矸石活性较差、石灰石粉粉磨时容易产生团聚粘球现象,活性低,掺量低等技术难题。课题组长期以来针对这些问题进行相关技术开发与研究,获得了多项专利,并在工程中得到应用。项目的创新成果主要包括:

1)开发低成本石灰石粉专用助磨剂解决生产过程中石灰石粉易于团聚的技术难题。开发了用于提高水泥混凝土中掺用石灰石粉活性的添加剂。该添加剂的掺入可以显著提高石灰石粉的活性,提高了掺石灰石粉水泥浆体的3d强度、早期水化温升值和早期水化结合水量,3d时生成更多的水化碳铝酸钙,水化产物结构更加致密。可以使石灰石粉的掺量从通常的10%提高到20%~25%,已申请国家发明专利1 项。

2)在汉阴天元工业废渣科技开发有限公司建成年产10 万吨的石灰石粉磨生产线一条,于20165月投产,一年多已生产石灰石粉6.41 t,新增产值1153.8 万元,新增利润115.38万元,其产品目前供不应求。该厂生产的石灰石粉在安康地区被多个商品混凝土搅拌站使用,并获得良好经济效益。如汉阴县祥华建材有限公司一年多累计使用石灰石粉2.3 万吨,提高经济效益30 万元,石泉县三和建材有限责任公司一年多累计使用石灰石粉2.12 万吨,提高经济效益26.8 万元,陕西清珊新型建材有限公司一年多累计使用石灰石粉1.5 万吨,提高经济效益18 万元。

3)对石灰石粉与磨细矿粉、粉煤灰、磨细煤矸石等组成复合矿物掺合料的性能进行了系统研究。对复合掺合料性能进行了系统研究,优化了不同强度等级混凝土的配合比,已申请国家发明专利1 项。该成果已在中建西部建设北方有限公司(原中建商品混凝土西安有限公司)多个厂站的商品混凝土生产中得到应用,取得了良好的经济效益。

4)碱矿渣水泥是环境友好绿色胶凝材料,但碱矿渣混凝土的抗碳化能力较差,碳化会降低混凝土的碱性,使混凝土丧失对钢筋混凝土中钢筋的保护作用,影响混凝土结构的安全。针对此问题,课题组在陕西省教育厅专项科研项目《高性能碱矿渣混凝土抗碳化性能及碳化机理研究》研究基金的支持下,对碱矿渣混凝土的碳化机理进行了深入研究。研究表明,与硅酸盐水泥相比,碱矿渣胶凝材料碳化程度较大,碱矿渣水泥基胶凝材料硬化体碳化程度较大的主要原因是其水化产物中不存在Ca(OH)2,硬化体孔溶液碱性较高以及存在较高的干燥收缩。针对此机理,开发了以Zn(OH)2ZnCl2为主要成分的提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的添加剂,授权国家发明专利1项,授权号:ZL201510152902.1

5)煤矸石是一种大量堆积的固体废弃物,通过激发煤矸石的活性将其用作混凝土矿物掺合料,是处理这种废弃物的重要途径。但单一活性激发效果有限,无法在工业中应用。项目组开发了一种复合化学激发煤矸石的方法,以不同掺量和不同类型激发剂对煤矸石胶凝活性的作用,利用低温煅烧的活化固体废弃物煤矸石代替部分水泥,制备煤矸石-水泥胶凝材料,在拓宽煤矸石的应用领域方面具有实用价值,授权国家发明专利1项,授权号:ZL201410777293.4

本项目研究和应用过程中为企业创造利润和提高经济效益共计190.18万元,发表10 篇研究论文,其中CSCD 论文4篇,申请国家发明专利2项,授权国家发明专利2 项,培养硕士研究生2 名,本科毕业生4名。

综上所述,本项目在“产、学、研、用”几方面都取得了突出成果。

 

三、客观评价

    1)检测报告

项目组建成的石灰石粉磨生产线,粉磨效率高,有效缓解了安康地区混凝土矿物掺合料匮乏的问题。产品按照GB/T 30190-2013《石灰石粉混凝土》标准检测,各项指标均符合标准要求,比表面积505 m2/g7d活性指数为63%28d活性指数为72%

2)生产企业评价

项目的研究成果在汉阴天元工业废渣科技开发有限公司进行了应用,建成石灰石粉矿物掺合料生产线一条,目前产品供不应求。汉阴天元工业废渣科技开发有限公司对项目和技术评价认为:“该项目技术先进、生产可行、市场广阔,项目实施后具有较好的经济效益和社会效益。同时填补了安康地区混凝土掺合料产品的空白。公司中试结果表明:台时产量、产品品质达到了预期目标。产品抽样后经化验室检验及委托第三方相关检测单位检测,均优于《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》(JGJ/T 318-2014)技术指标要求。该产品被陕西安康兴达路桥集团新兴达混凝土有限公司、汉阴县祥华建材有限公司商混站、石泉三和建材有限公司商混站、陕西清珊新型建材有限公司商混站、安康市恒达建材有限公司沥青拌合站等公司成功应用,取得了较好的社会效益和经济效益。”

3)使用单位评价

1)陕西清珊新型建材有限公司采购汉阴天元工业废渣科技开发有限公司生产的石灰石粉用于商品混凝土的生产,取得良好技术经济效益。该公司评价认为:“利用石灰石粉替代水泥或矿粉复掺后,均提高了拌合物的施工性能,并且降低了C50及其以上强度等级混凝土拌合物的粘性,对混凝土拌合物的坍落度保持效果明显。各强度等级混凝土7d强度均有提高,最高可达5MPa以上。公司使用此种掺合料后,收到了施工单位的一致好评。均反映混凝土施工性能良好,且1h坍落度损失较小,混凝土施工性能比较稳定,有利的保障了工人的正常施工,提高了施工效率。从开始使用至今(201710月),共使用石灰石掺合料1.5万吨,节约水泥5000吨,提高经济效益18万元。”

2)石泉县三和建材有限责任公司采购汉阴天元工业废渣科技开发有限公司生产的石灰石粉用于商品混凝土的生产,取得良好技术经济效益。该公司评价认为:“使用石灰石粉高性能混凝土掺合料后,施工现场普遍反映混凝土施工性能明显提高,混凝土缺陷明显减小,同时提高了施工效率。从开始使用至今(201710月),共使用石灰石掺合料2.12万吨,提高经济效益26.8万元。”

3)汉阴县祥华建材有限公司采购汉阴天元工业废渣科技开发有限公司生产的石灰石粉用于商品混凝土的生产,取得良好技术经济效益。该公司评价认为:“使用石灰石粉高性能混凝土掺合料后,使混凝土拌合物性能明显提高,改善了混凝土拌合物的粘稠性,初始坍落度明显增大,1h坍落度经时损失量减小;混凝土7d抗压强度较基准混凝土增长了5MPa左右,缩短了工程现场的拆模周期,混凝土缺陷明显减少。从开始使用至今(201710月),共使用石灰石掺合料2.3万吨,提高经济效益30万元。”

 

四、主要知识产权目录(限10条,与推荐书主件一致)

 

五、推广应用情况

 

该项目的研究成果已在西安和安康地区的石灰石粉生产企业和商品混凝土生产企业实际应用,并收到显著的技术效益和经济效益,受到应用单位的一致好评,所生产的石灰石粉和所配制的混凝土技术指标均达到了预期的效果。

该项目的技术在安康市汉阴天元工业废渣科技开发有限公司和中建商品混凝土有限公司进行了应用,取得了良好的技术和经济效益。安康市汉阴天元工业废渣科技开发有限公司建成石灰石粉生产线一条,2016 5 月生产至今,总产量达6.41 万吨,创造产值1153.8 万元。被安康兴达路桥集团新兴达混凝土有限公司、汉阴县祥华建材有限公司商混站、石泉县三和建材有限公司商混站、陕西青珊新型建材有限公司商混站、安康市恒达建材有限公司沥青拌合站等单位成功应用,其中汉阴县祥华建材有限公司一年多累计使用石灰石粉2.3 万吨,提高经济效益30 万元,石泉县三和建材有限责任公司一年多累计使用石灰石粉2.12万吨,提高经济效益26.8 万元,陕西清珊新型建材有限公司一年多累计使用石灰石粉1.5 万吨,提高经济效益18 万元,取得了良好的社会效益和经济效益。

与中建西部建设北方有限公司(原中建商品混凝土西安有限公司)等企业共同对石灰石粉在商品混凝土中的应用技术进行研发,中建西部建设北方有限公司从2016 年开始采用石灰石分高性能混凝土掺合料,已在多个厂站商品混凝土生产中得到应用。

 

六、主要完成人情况

姓名

伍勇华

排名

1完成人

行政职务

建筑工程材料研究所副所长

技术职称

副教授

工作单位

云顶国际4008

完成单位

云顶国际4008

对本项目主要学术和技术创造性贡献

建立研究团队,长期对混凝土矿物掺合料及添加剂进行研究。在本项目中主持并完成横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的研究与应用,作为主要参与人完成横向课题《石灰石粉高性能混凝土掺合料的研究与推广应用》的研究与推广。完成了《一种用于提高水泥混凝土中掺用石灰石粉活性的添加剂》(201710286168.7)说明书的撰写,撰写相关科技论文4篇,申请发明专利1项,结合课题培养硕士研究生2名,本科毕业生4名。

姓名

南峰

排名

2完成人

行政职务

技术职称

工程师

工作单位

云顶国际4008

完成单位

云顶国际4008

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中主持并完成横向课题《石灰石粉高性能混凝土掺合料的研究与推广应用》的研发及生产指导,作为主要参与人完成横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的试验研究。并开发石灰石粉专用助磨剂,是石灰石粉生产线的设计及技术负责人。撰写相关科技论文2篇。参与培养硕士研究生2名,本科生2名。

姓名

何娟

排名

3完成人

行政职务

技术职称

副教授

工作单位

云顶国际4008

完成单位

云顶国际4008

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中参与横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的试验研究,完成矿渣基胶凝材料性能研究。参与撰写相关科技论文1篇,申请并授权发明专利《一种提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法》(ZL201510152902.11项,参与培养本科毕业生2名。

姓名

张凯峰

排名

4完成人

行政职务

技术质量部经理助理

技术职称

工程师

工作单位

中建西部建设北方有限公司

完成单位

中建西部建设北方有限公司

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中作为主要参与人完成横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的项目联系及研究组织工作。撰写相关科技论文1篇。参与石灰石粉在商品混凝土中的生产应用组织工作。

姓名

姚源

排名

5完成人

行政职务

研发员

技术职称

工程师

工作单位

中建西部建设北方有限公司

完成单位

中建西部建设北方有限公司

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中作为主要参与人完成横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的项目实施和研究工作。参与撰写相关科技论文1篇。参与培养本科毕业生2名。

姓名

孟刚

排名

6完成人

行政职务

助理总经理

技术职称

高级工程师

工作单位

中建西部建设北方有限公司

完成单位

中建西部建设北方有限公司

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中作为主要参与人完成横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的项目生产应用的组织管理工作。参与撰写相关科技论文1篇。申请发明专利《一种掺石灰石粉的泵送混凝土》(201610802309.11项。

姓名

陈畅

排名

7完成人

行政职务

技术职称

副教授

工作单位

云顶国际4008

完成单位

云顶国际4008

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中参与横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的研究与应用。参与撰写相关科技论文1篇,申请并授权发明专利《一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法》(ZL201410777293.41项,参与培养本科毕业生2名。

姓名

金瑞灵

排名

8完成人

行政职务

技术职称

工程师

工作单位

云顶国际4008

完成单位

云顶国际4008

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中参与横向课题《石灰石粉高性能混凝土掺合料的研究与推广应用》和《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的试验研究工作。参与撰写相关科技论文4篇。参与培养硕士研究生1名,本科生2名。

姓名

赵国红

排名

9完成人

行政职务

厂长

技术职称

工程师

工作单位

汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司

完成单位

汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中作为主要参与人完成横向课题《石灰石粉高性能混凝土掺合料的研究与推广应用》的生产线组建和生产协调工作。

姓名

赵世冉

排名

10完成人

行政职务

职员

技术职称

工程师

工作单位

中建西部建设北方有限公司

完成单位

中建西部建设北方有限公司

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中作为参与人完成横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的项目试验研究工作。撰写相关科技论文2篇。参与培养本科毕业生1名。

姓名

冯涛涛

排名

11完成人

行政职务

技术职称

工程师

工作单位

中建西部建设北方有限公司

完成单位

中建西部建设北方有限公司

对本项目主要学术和技术创造性贡献

在本项目中作为参与人完成横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》的项目试验研究工作。撰写相关科技论文1篇。参与培养本科毕业生1名。

 

七、完成人合作关系说明

 

伍勇华,南峰,何娟,陈畅和金瑞灵为云顶国际4008教师及教辅,从2011年开始对石灰石粉、粉煤灰、矿渣等矿物掺合料进行系统研究,在此期间发表《石灰石粉对自密实泵送混凝土性能的影响》、《复合硅酸盐水泥混凝土中粉煤灰最优掺量的研究》、《聚羧酸减水剂在水泥、矿粉和粉煤灰表面吸附行为研究》、《聚羧酸高效减水剂对分选和磨细粉煤灰作用差异研究》、《脱硫石膏-粉煤灰-水泥胶凝体系强度及耐久性能研究》等多篇科研论文,申请并获准《一种提高碱矿渣混凝土抗碳化性能的方法》、《一种以复合化学激发煤矸石为原料制备煤矸石-水泥胶砂试块的方法》2项发明专利。在此期间结合课题培养硕士研究生1名,本科毕业生2名。

汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司委托云顶国际4008开发石灰石粉,2016设立横向课题《石灰石粉高性能混凝土掺合料的研究与推广应用》,赵国红为项目中生产组织及参与人,与南峰、伍勇华、金瑞灵共同完成石灰石粉设计及生产运行。

2016年,云顶国际4008又与中建西部建设北方有限公司等企业共同设立横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》,张凯峰、姚源、孟刚、赵世冉、冯涛涛是企业方项目参与人。在此期间,校企双方联合攻关,共同培养硕士研究生1名,本科毕业生2名。发表《不同比表面积石灰石粉掺合料对C20C60混凝土性能影响的试验研究》、《石粉替代粉煤灰和矿粉对混凝土胶材体系流动性影响研究》、《采用磨细石灰石粉生产混凝土的研究》等论文多篇,申请《一种用于提高水泥混凝土中掺用石灰石粉活性的添加剂》、《一种掺石灰石粉的泵送混凝土》1专利2项。

 

八、主要完成单位排序及贡献

 

单位名称

云顶国际4008

排名

1完成单位

所在地

陕西西安

对本项目主要贡献:

在本项目中完成了石灰石粉矿物掺合料性能研究,完成了矿渣、粉煤灰等矿物掺合料性能研究。对石灰石粉在自密实泵送混凝土中的应用、矿物掺合料与外加剂相互作用机理、碱激发矿渣混凝土等课题进行了系统研究。研究开发了石灰石粉生产专用助磨剂,解决生产过程中石灰石粉产生的团聚现象,使粉磨效率和细度大大提高,所生产的石灰石粉符合国家相关标准的要求。发明了石灰石粉活性激发剂,可以使石灰石粉的掺量从通常的10%提高到20%~25%。从石灰石粉的生产制备、活性激发、配合比设计优化全过程进行研究和开发,为石灰石粉在高性能混凝土中的应用提供理论指导和技术支撑。发表相关研究论文6篇。获准相关发明专利2项。申请石灰石粉活性激发剂发明专利1项。结合相关课题培养硕士研究生2名,本科毕业生4名。

单位名称

中建西部建设北方公司

排名

2完成单位

 

所在地

陕西西安

对本项目主要贡献:

在项目中完成了石灰石粉在商品混凝土中的应用试验研究及工程应用,研究了石灰石粉-粉煤灰、石灰石粉-矿渣粉、石灰石粉-煤矸石粉二元体系,以及石灰石粉-粉煤灰-矿渣、石灰石粉-粉煤灰-煤矸石粉三元体系配制的复合掺合料,在C20~C60不同强度等级混凝土中应用使对混凝土拌合物性能和硬化混凝土性能的影响规律。针对不同强度等级泵送商品混凝土得到了最优配合比。并将石灰石粉在公司多个厂站进行应用,取得良好的经济效益。在企业建立学生实习基地。撰写相关论文4篇,申请《一种掺石灰石粉的泵送混凝土》发明专利1项。

单位名称

汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司

排名

3完成单位

所在地

陕西西安

对本项目主要贡献:

在本项目中建成年产10万吨石灰石粉生产线一条;于20155月开始投入使用,一年多已生产石灰石粉6.41 t,新增产值1153.8 万元。该厂生产的石灰石粉在安康地区被多个商品混凝土搅拌站使用,如汉阴县祥华建材有限公司、石泉县三和建材有限责任公司和陕西清珊新型建材有限公司等企业。

 

九、完成单位合作关系说明

 

汉阴县天元工业废渣科技开发有限公司委托云顶国际4008开发石灰石粉,2016设立横向课题《石灰石粉高性能混凝土掺合料的研究与推广应用》。

2016年,云顶国际4008又与中建西部建设北方有限公司等企业共同设立横向课题《石灰石粉在商品混凝土中应用研究》。


十、主要论文专著目录

十一、知情同意证明(扫描件,涉及项目需提供此部分扫描件)

无。

 
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