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2024年遼寧省科學技術(shù)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(shù)研發(fā)
2.科技進步獎及等級：遼寧省科學技術(shù)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(shù)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(shù)及應用示范（2012BAJ17B01）的子課題，目前該國家支撐計劃已結(jié)題并通過驗收。
立項之初，遼寧省科學技術(shù)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(shù)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(lǐng)域，其中的“建筑節(jié)能與綠色建筑”列為優(yōu)先主題，結(jié)合城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展領(lǐng)域所面臨的眾多亟待解決的技術(shù)難題，精心規(guī)劃，認真組織相關(guān)單位申請了綠色高性能混凝土系列技術(shù)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(shù)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(jié)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(jié)煤矸石陶粒技術(shù)，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(shù)。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(zhì)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(shù)應用。應用破碎煤矸石混凝土技術(shù)開發(fā)了煤矸石燒結(jié)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(diào)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(diào)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(diào)查報告》、《自燃煤矸石輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)耐久性綜述》等多篇論文。在上述工作基礎(chǔ)上，提出了國內(nèi)領(lǐng)先的自燃煤矸石輕骨料混凝土建筑結(jié)構(gòu)耐久性調(diào)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(gòu)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。依據(jù)國家輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，總結(jié)調(diào)查及試驗、分析結(jié)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，在以往的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合最新試驗成果，分析得出煤矸石混凝土受彎構(gòu)件撓度和裂縫驗算公式。
??（6）研發(fā)燒結(jié)煤矸石陶粒技術(shù)。課題在研究煤矸石特性及其活化性能的基礎(chǔ)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(jié)劑等措施，在保證陶粒品質(zhì)的基礎(chǔ)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(chǔ)試驗探索了一套制備煤矸石陶粒的生產(chǎn)技術(shù)方案；通過開發(fā)煤矸石陶粒技術(shù)，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(shù)。朝陽華龍通過煤矸石陶粒開發(fā)技術(shù)，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。使用該陶粒可配制LC35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(shù)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）改善煤矸石陶粒混凝土耐久性、施工性能探索。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煤矸石陶粒混凝土收縮率（28d）符合JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)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(jié)構(gòu)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粒混凝土收縮率；通過摻入適當?shù)囊龤鈩梢源蠓岣呙喉肥樟；炷恋目箖鲂阅埽煌ㄟ^配合比設計等一系列措施，LC30煤矸石陶粒混凝土的碳化深度、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(zhì)，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(shù)。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(shù)進行了研究。在建筑規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式及空間不發(fā)生變化的情況下，用陶粒混凝土新材料替代普通混凝土施工，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(jié)構(gòu)方面綜合利用提供了有力的技術(shù)支撐，填補了煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)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(jié)煤矸石陶粒技術(shù)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》可操作性強，達到國內(nèi)領(lǐng)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。
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6.主要知識產(chǎn)權(quán)和標準規(guī)范等目錄（不超過10件）
知識產(chǎn)權(quán)(標準)類別 | 知識產(chǎn)權(quán)(標準) 具體名稱 | 國家 (地區(qū)) | 授權(quán)號 (標準 編號) | 授權(quán)(標準發(fā)布)日期 | 證書編號 (標準批準 發(fā)布部門) | 權(quán)利人 (標準起 草單位) | 發(fā)明人 (標準起草人) | 發(fā)明專利(標準)有效狀態(tài) |
發(fā)明專利 | 一種煤矸石混凝土及其制備方法 | 中國 | ZL200810240472.9 | 2011年08月10日 | 第821932號 | 朝陽華龍科建股份有限公司 | 曲明富等 | 有效 |
發(fā)明專利 | 掘進矸石混凝土 | 中國 | ZL200810240471.4 ? | 2011年06月08日 | 第792968號 | 朝陽華龍科建股份有限公司 | 曲明富等 | 有效 |
地方標準 | 自燃煤矸石混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 | 遼寧 | DB21/T1521-2007 | 2007年6月20日 | 遼寧省建設廳、遼寧質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 | 遼寧省建設科學研究院 | 由世岐、金毅等 | 現(xiàn)行有效 |
論文 | 混合煤矸石作為混凝土粗骨料的試驗研究 | 中國 | CN37-1021/N | 2014年3月 | 科技信息 | 遼寧省建設科學研究院 | 寧柱偉、孫順治、朱紅超、徐健 | |
論文 | 次輕煤矸石混凝土在試點工程上應用 | 中國 | 2010年10月 | 第十屆全國輕骨料及輕骨料混凝土學術(shù)討論會論文集 | 遼寧省建設科學研究院、朝陽華龍科建股份有限公司 | 由世岐、曲明富 | ||
論文 | 阜新、本溪兩地自燃煤矸石混凝土應用情況調(diào)研報告 | 中國 | CN21-1300/N | 2006年12月 | 科技成果縱橫 | 遼寧省建設科學研究院 | 由世岐 | |
論文 | 自燃煤矸石輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)耐久性綜述 | 中國 | CN31-1715/TQ | 2005年4月 | 粉煤灰 | 遼寧省建設科學研究院 | 由世岐 | |
論文 | 進一步加強遼寧省自燃煤矸石在建筑結(jié)構(gòu)中的研究與推廣應用 | 中國 | CN21-1376/TU | 2004年3月 | 遼寧建材 | 遼寧省建設科學研究院 | 由世岐 | |
論文 | 自燃煤矸石輕骨料混凝土碳化性能綜述 | 中國 | CN21-1259/TU | 2004年6月 | 混凝土 | 遼寧省建設科學研究院 | 由世岐 | |
論文 | 燒結(jié)煤矸石陶粒作混凝土粗骨料的試驗研究 | 中國 | ISSN 2095-6630 | 2019年4月 | 建筑工程技術(shù)與設計 | 遼寧省建設科學研究院有限責任公司 | 寧柱偉、朱紅超、徐健 |
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