2014年度混凝土与水泥制品行业技术革新奖获奖项目展示（六）

三等奖项目

牺牲剂的合成及应用研究

完成单位

北京东方建宇混凝土科学技术研究院有限公司

该项目针对骨料含泥量对聚羧酸系减水剂使用性能影响的问题，研发了_一种新型外加剂（牺牲剂）配合聚羧酸系减水剂使用，通过牺牲剂与聚羧酸的叠加效应，改善减水剂与劣质骨料适应性，以拓展骨料含泥量和泥块含量的限制范围。

随着优质砂石资源的枯竭，砂石含泥量对混凝土性能及施工产生影响的问题凸显，特别是随着聚羧酸系减水剂的广泛使用，粘土对聚羧酸系减水剂的不利影响显现，成为迫切需要解决的问题。粘土类吸附性矿物对于聚羧酸系减水剂长侧链的吸附是导致聚羧酸系减水剂失效的重要原因，理论上可以合成一种更易被粘土吸附的小分子（牺牲剂），与聚羧酸复配使用，使其能够优先吸附在粘土颗粒上或层间隙，填充粘土的层间域，在空间位阻的作用下，聚羧酸分子就不易进入层间。

该项目在如前所述的牺牲剂作用机理上，通过改变单体摩尔浓度比、引发剂的用量以及优化反应条件等研究，试验合成了_一种有机阳离子聚合物。这种聚合物正电荷密度高，当加入水中后，电离出的有机阳离子可以通过静电作用优先吸附在粘土矿物颗粒的表面上或者进入粘土矿物的层间结构，使得聚羧酸系减水剂尽可能不被粘土吸附，以充分发挥其减水保坍作用，改善水泥浆体的流变性能。项目用粘土类矿物取代一部分粉料或骨料，通过净浆及胶砂流动度、混凝土坍落度及经时损失、混凝土抗压强度、抗氯离子渗透、碳化、抗硫酸盐侵蚀等一系列试验验证发现，复掺牺牲剂与聚羧酸系减水剂与单掺聚羧酸系减水剂对比，两种浆体能达到相同的初始状态，但是当体系引入高吸附性粘土类矿物后，单掺聚羧酸系减水剂的浆体流动保持性明显减弱，混凝土坍落度损失大，不能满足实际生产的要求；使用牺牲剂与聚羧酸系减水剂复配外加剂的混凝土试件，其耐久性能普遍优于单独使用聚羧酸系减水剂的混凝土试件，且28d抗压强度高于后者。

复掺牺牲剂与聚羧酸系减水剂的浆体具有较好的流动保持性和坍落度保持性，在不考虑成本的前提下加大牺牲剂的掺量，可以在更加恶劣的含泥条件下，起到更加明显的改善骨料含泥与聚羧酸系减水剂敏感的效果。根据实际工程应用经验，采用这种复掺外加剂的新拌浆体工作性能和硬化后混凝土的各项性能都达到了规定的设计要求，效果良好。此外，牺牲剂的应用能大量吸纳含泥较高的劣质骨料，省去水洗砂和购置优质砂石料带来的成本增加，具有明显的经济效益；同时解决了劣质骨料长期留置占地和对环境的污染问题，具有一定的社会效益。该项目也对聚羧酸系减水剂的进一步推广应用、对混凝土施工和建设工程的质量保证具有积极的推动作用。

三等奖项目

绿色掺和料在商品混凝土中的应用

完成单位

奇台新天山混凝土有限责任公司

该项目依据所在地区实际情况，从工业废渣资源化利用的角度出发，根据高炉矿渣、废石灰石、煤矸石、花岗岩粉等废渣特性分组粉磨，制备了绿色掺和料，在混凝土生产中得到实际应用，并取得了一定的经济和社会效益。

奇台地区石材厂众多，在石材矿裁制时产生的废弃物花岗岩石粉堆积较多。项目单位将花岗岩石粉应用到混凝土中，增加了混凝土的密实度，降低了细砂与粉料的使用量；可以大幅改善泵送性能，有利于控制混凝土坍落度，对混凝土的强度无不利影响，降低商品混凝土生产能耗和生产成本。花岗岩石粉在实际混凝土生产中从3%、5%，80/0的掺量代替砂石料的配比生产，取得了成功，掺加花岗岩石粉的混凝土和易性较好、损失率小，可以在生产中继续使用，最终在实际生产中确定配比为5%。该项技术革新在新疆地区具有一定技术进步意义。 此外，项目对高炉矿渣、废石灰石、煤矸石、花岗岩粉分组粉磨并进行混合配比后，成为一种绿色掺和料。试验证明，这种绿色掺和料取代水泥后，混凝土的和易性变好，有利于现场泵送施工。由于绿色掺和料中含有活性成分，且需水量没有增加，因此混凝土工作性能没有受到影响；硬化后混凝土的强度有所降低，但取代率在5%~15%范围内，强度变化不大。在不影响工作性能和混凝土强度的前提下，掺人这种绿色掺和料带来的经济效益显著。

该项目利用地域性废渣，确定合理的组成比例，通过粉磨制成混凝土掺和料，用来替代部分水泥，实现了环保、绿色、降耗、低成本的目的。项目实施后，已经取得较大的经济效益。消纳了大量工业废渣，能够显著减少环境负荷，实现可持续发展，社会效益巨大。

三等奖项目

采用尾矿砂配制超长距离泵送隧道衬砌混凝土

完成单位

深圳市安托山混凝土有限公司

该项目针对采用尾矿砂配制的混凝土拌合物工作性差、流动度保持时间短、长距离泵送难、裂缝控制难度大等问题，通过采用聚羧酸系减水剂并增强其保坍性能和增稠效果、利用粉煤灰和矿粉双掺效应、调整粗骨料粒径等技术，降低总胶凝材料，实现了尾矿砂取代部分天然砂比例高达50%。既能保证混凝土强度，又能大幅度提高流动性的同时，确保拌合物不泌水、不离析，改善了混凝土的工作性，特别是可泵性，从而实现采用一台泵机一次性超长距离泵送地铁T程隧道二次衬砌结构用C35PIO混凝土，最长水平泵送距离达到720m。施工过程泵送顺利，提高了施工效率，未出现有害裂缝，结构外观良好，混凝土的质量得到业主、监理、施工方的一致好评。

可泵性是现代预拌混凝土的重要指标之一，而远距离泵送又具有其特殊性，距离越远泵送难度越大，并且越难保持混凝土的工作性能。隧道二衬不能直接振捣，只能辅助振捣并且一次性浇筑距离较长，对混凝土性能要求较高。该技术革新使用了尾矿砂取代天然砂，并且远距离泵送，对混凝土的性能及性能的保持是一个巨大的挑战。

与现有技术相比，采用该技术可降低水泥用量至少60kg/m3，同时因地制宜，大量综合利用尾矿砂，节省天然砂资源400kg/m3，减少自然资源的消耗，解决石场尾矿砂堆积问题，同时提高了混凝土的匀质性、和易性，实现混凝土一次性长距离泵送250m—720m。采用该技术制备混凝土，大量利用固体废弃物，降低了水泥用量，从而使原材料运输量也相应减少，不仅降低混凝土成本，减少C0：排放量，还减少了货物运输，从而降低了能耗，相应降低了对空气的污染。此外，采用一次性泵送而非常规的两次或三次接力泵送，提高了施工质量及施工效率，节约机械工作量。该技术的创新点主要为：

(1)隧道二衬拱墙C35Pl0混凝土一次性最长水平泵送距离720m；

(2)采用尾矿砂取代天然砂比例达50%。

采用尾矿砂配置混凝土并且实现一次性超远距离泵送，该技术不仅做到了节能减排、变废为宝，并且提高了施T效率，降低了施工成本，技术成熟应用后将会带来显著的经济效益和社会效益。该项革新成果的技术水平明显高于普通混凝土的生产及普通的施工方法，对推动企业以及行业技术进步起到一定的作用。