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中橋專利
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湖北中橋科技有限公司的高性能灌漿材料國際領先——靳洪允
- 發(fā)布日期：2023-04-06 14:21:20
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- 來源：灌漿料網(wǎng)
預應力管道高性能灌漿材料
研究項目簡介
一、前言
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國公路和鐵路建設進入一個迅猛發(fā)展的時期，其中橋梁所占的比例越來越大。保證橋梁的使用壽命，使橋梁預應力管道灌漿密實，減少預應力損失，并防止鋼筋銹蝕，是大型橋梁建設的關鍵性技術問題。在預應力結構中，灌漿材料質量的好壞將直接影響結構的安全性和可靠性。
在預應力管道灌漿領域，國內(nèi)外進行了大量的研究。在早期，預應力管道灌漿所使用的灌漿料一般為現(xiàn)場配制，施工時，采用水泥、水、減水劑、膨脹劑等進行現(xiàn)場配制，此做法通常存在各種外加劑兼容性不良、水泥與減水劑適應性差等問題，造成管道灌漿時漿體質量穩(wěn)定性差、流動性差、流動性損失快、體積穩(wěn)定性不良、硬化后漿體不密實、與預應力筋粘結不實等問題。國外已經(jīng)嚴令禁止現(xiàn)場配制罐漿料。近年來，對現(xiàn)場配制的傳統(tǒng)灌漿料進行了一定的改善，采用水泥、水和外加劑包進行配制，有效解決現(xiàn)場各種外加劑兼容性不良的問題，但由于各個地方用于生產(chǎn)水泥的原料性不同，生產(chǎn)出來的水泥差異很大，因而水泥與外加劑包適應性差的問題仍然存在。國外已經(jīng)開發(fā)了工廠預制灌漿料并大規(guī)模應用于工程實際，而國內(nèi)應用較少。
低水灰比(0.27)、高流動度、零泌水是灌漿材料的關鍵技術指標。不同類型水泥生產(chǎn)工藝和水泥礦物組分不盡相同，水泥理論水灰比在0.23-0.25之間。在灌漿料的制漿過程中，為了獲得必要的流動性，現(xiàn)有施工中常用的水灰比在0.33-0.45之間，比水泥水化的理論用水量超出很多，多余的水必然泌出，同時在體系中形成泌水通道和水泡，泌水通道和水泡中的水蒸發(fā)后形成孔隙，導致結構缺陷，這將大大減少混凝土抵抗荷載的實際有效斷面，影響灌漿料硬化后的后期強度和耐久性，造成安全隱患。目前關于灌漿材料的低水灰比研究，國內(nèi)外研究人員進行了大量理論和試驗研究，結果表明：水灰比大于0.28時必然產(chǎn)生泌水。
二、成果的創(chuàng)新性
湖北中橋科技有限公司研究團隊經(jīng)過3年的刻苦攻關，通過大量試驗室研究工作和工業(yè)化試驗，采用高效聚羧酸減水劑、新型高分子聚合物穩(wěn)定劑、國產(chǎn)水泥和超細礦物改性組分進行復合，解決了漿體流動性、泌水和收縮等難題，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權的大型橋梁用預應力管道高性能灌漿材料的產(chǎn)品配方和生產(chǎn)工藝（國家發(fā)明專利申請?zhí)枺?010101124516）。CG-100預應力管道高性能灌漿材料采用特殊復合礦物改性組分提高灌漿材料的流動性能，在水灰比0.27時，漿體初始流動度**低10秒、60分鐘后流動度25秒以內(nèi)，漿料不離析、不分層、不泌水。
該研究在國內(nèi)屬于開創(chuàng)性的研究課題，材料的研制成功將有望結束傳統(tǒng)的灌漿施工工藝，對于解決預應力橋梁的工程質量問題，延長預應力橋梁的使用壽命都具有重要意義。目前，已經(jīng)制定了該產(chǎn)品的企業(yè)標準，在交通運輸部公路科學研究院監(jiān)制下順利投產(chǎn)，產(chǎn)品經(jīng)交通運輸部質量監(jiān)督檢測中心檢驗合格。
2009 年12 月1 日，由交通運輸部科技司主持的“預應力管道高性能灌漿材料研究項目技術鑒定會”在北京召開。由交通運輸部總工程師周海濤教授、鳳懋潤教授等9 名專家組成鑒定委員會，通過了交通運輸部科技司組織的成果鑒定（交科鑒字[2009]第23 號），鑒定專家組一致認定該項成果總體達到國際領先水平。
專家委員會一致認為：湖北中橋科技有限公司的預應力管道高性能灌漿材料技術研究成果具有創(chuàng)新性和自主知識產(chǎn)權，解決了灌漿材料漿體流動性、穩(wěn)定性和耐久性等關鍵技術難題，中橋-CG100 的研制成功將徹底改變我國傳統(tǒng)的灌漿施工工藝，對于解決預應力橋梁的工程質量問題，延長預應力橋梁的使用壽命都具有重要意義。推廣應用意義深遠，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。
主要創(chuàng)新點有：
（1）研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的特殊超細礦物改性組分。
（2）研發(fā)了水泥基管道灌漿材料配方。
（3）研發(fā)了預應力管道高性能灌漿材料的制備工藝，研制了相關的工藝設備和檢測設備，制定了企業(yè)標準。
湖北中橋科技有限公司開發(fā)的預應力管道高性能灌漿材料與國內(nèi)外灌漿材料相比具有以下明顯優(yōu)勢：
（1）工廠預制產(chǎn)品，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，現(xiàn)場施工只需加水攪拌即可，有利于控制現(xiàn)場灌漿質量；
（2）水灰比低至0.27時流動性、流動性保持等施工性能優(yōu)良（流動度達10-17秒），無泌水、微膨脹，能更有效填充管道，對于超長管道灌漿有明顯優(yōu)勢；并且，湖北中橋科技有限公司制定的企業(yè)標準中流動度、30min 流動度、泌水率等主要技術指標規(guī)定高于歐洲、美國標準；
（3）經(jīng)檢測，硬化漿體抗?jié)B性能和抗凍性能高于國外產(chǎn)品指標；
（4）該灌漿材料不含氯鹽或其它類對預應力索有腐蝕性的組分，對預應力鋼筋和鋼絞線等提供額外防腐保護。
三、成果的推廣應用
目前，湖北省“十一五”規(guī)劃建設的交通重點建設項目——湖北荊岳長江公路大橋全線使用CG-100預應力管道高性能灌漿材料，中交武漢港灣工程設計研究院全程跟蹤，進行了多角度的應用研究。使用CG-100預應力管道高性能灌漿材料的制漿時加料速度快、制漿順利，初始流動度**低為10s，施工效率和質量都有保障。根據(jù)破損檢驗結果，CG-100預應力管道高性能灌漿材料用于超長預應力管道灌漿（320米長索構件）均能保證灌漿充實度，可灌性能優(yōu)于國外產(chǎn)品。目前，江蘇泰州大橋、長湘高速、九江二橋、杭瑞高速、麻武高速、大隨高速、十白高速、廣甘高速、南京四橋、宜巴高速等正在使用CG-100預應力管道高性能灌漿材料，應用效果良好。
專家預測，未來幾年我國橋梁新增2000km，需求灌漿材料約200萬噸；而國內(nèi)目前沒有相應的工廠預制管道灌漿材料產(chǎn)品，主要依賴進口；本研究產(chǎn)品經(jīng)中華人民共和國交通運輸部公路科學研究院監(jiān)制和檢驗。本項目的研究成果將解決采用水泥漿現(xiàn)場拌制的傳統(tǒng)灌漿施工工藝中存在的灌漿不飽滿、漿體不密實的質量通病，對于解決預應力橋梁的工程質量、延長預應力橋梁的安全使用壽命具有重要意義。
表1為湖北中橋科技有限公司企業(yè)標準中CG-100預應力管道高性能灌漿材料的技術指標。
表1 預應力管道高性能灌漿材料及其漿體的技術指標
