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2023年辽宁省科学技术奖拟推荐项目公示

1.项目名称：绿色高性能混凝土系列技术研发

2.科技进步奖及等级：辽宁省科学技术进步奖 二等奖

3.主要完成单位：辽宁省建设科学研究院有限责任公司、朝阳华龙科建股份有限公司

4.主要完成人：由世岐、宁柱伟、由炜盛、陈光、金毅、孙顺治、曲明富、朱红超、徐健

5.项目简介：

本项目属于国家十二五科技支撑计划煤矸石高性能混凝土技术研究与应用（项目编号2012BAJ17B00）之煤矸石高性能混凝土加工制备技术及应用示范（2012BAJ17B01）的子课题，目前该国家支撑计划已结题并通过验收。

立项之初，辽宁省科学技术厅从国家循环经济发展战略出发，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》 把城镇化与城市发展 确定为重点领域，其中的建筑节能与绿色建筑列为优先主题，结合城镇化与城市发展领域所面临的众多亟待解决的技术难题，精心规划，认真组织相关单位申请了绿色高性能混凝土系列技术研发项目，申请编号：2011230004, 项目致力于解决煤矸石资源化利用于高性能混凝土方面的技术难题，该项目利废、环保，符合国家的可持续发展战略，形成示范效应后，具有良好的推广应用前景。

本课题结合以往煤矸石及煤矸石混凝土研究与应用成果，对自燃煤矸石、混合破碎煤矸石及煤矸石混凝土各方面性能进行了综合研究，研发了烧结煤矸石陶粒技术，开辟了煤矸石资源综合利用的新途径，尤其在以下几个方面进行了深入的、具有开拓性的试验及研究：

（1）研发破碎煤矸石混凝土技术。通过破碎煤矸石为资源的绿色高性能混凝土的研究，通过配合比优化，可配制C30及以下强度等级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总质量的60%～75%。通过正交、极差和方差分析方法研究了水胶比、煤矸石等因素对混凝土耐久性的影响程度。破碎煤矸石混凝土通过设计配合比、选择掺合料的方法也可达到现行JGJ/T385-2015《高性能混凝土评价标准》中的要求。但由于破碎煤矸石堆积密度和表观密度超出轻集料范畴，接近普通碎石，其配制的混凝土密度也类似普通混凝土。

（2）破碎煤矸石混凝土技术应用。应用破碎煤矸石混凝土技术开发了煤矸石烧结砖、煤矸石混凝土、煤矸石混凝土彩瓦、煤矸石混凝土路面砖等一系列产品，并大量应用于朝阳华龙科建股份有限公司开发的毓水蓬莱住宅小区及其新建综合办公楼项目，取得了良好的应用和示范效果。

（3）既有自燃煤矸石混凝土建筑耐久性调研。经过对朝阳、阜新、本溪等地多年来自燃煤矸石混凝土应用情况的全面调查，走访了数十家煤矸石混凝土用户及近百幢各类煤矸石混凝土建筑物，完成了《阜新、本溪两地自燃煤矸石混凝土应用情况调查报告》、《自燃煤矸石轻骨料混凝土结构耐久性综述》等多篇论文。在上述工作基础上，提出了国内领先的自燃煤矸石轻骨料混凝土建筑结构耐久性调查报告。

（4）自燃煤矸石混凝土长龄期性能研究。对辽宁省建设科学研究院保留国内唯一一份数百块近三十年龄期的自然养护煤矸石混凝土试块进行了长龄期强度试验及碳化试验。在数十幢既有煤矸石混凝土建筑物的混凝土构件上钻取标准芯样达上百组，进行煤矸石混凝土长龄期强度试验及碳化试验和现场钢筋腐蚀试验。

（5）研发自燃煤矸石混凝土结构技术规程。依据国家轻骨料混凝土结构技术规程，总结调查及试验、分析结果，编制了国内第一部具有地方特色并符合地方实际的煤矸石混凝土地方标准--《自燃煤矸石混凝土结构技术规程》，在以往的研究基础上，结合最新试验成果，分析得出煤矸石混凝土受弯构件挠度和裂缝验算公式。
（6）研发烧结煤矸石陶粒技术。课题在研究煤矸石特性及其活化性能的基础上，以朝阳华龙煤矸石为主要原料，通过优选原料、优化配比，添加辅料和粘结剂等措施，在保证陶粒品质的基础上，确定最大化利用煤矸石的原料配合比例；从预热温度、预热时间、焙烧温度和保温时间四个方面进行了焙烧方案的优化，确定了烧制陶粒的最佳焙烧工艺，通过基础试验探索了一套制备煤矸石陶粒的生产技术方案；通过开发煤矸石陶粒技术，解决了煤矸石组成复杂，原料可塑性低，均匀性差的问题，可以工业化生产出性能稳定的煤矸石陶粒，改善混凝土性能，为彻底消化利用煤矸石资源开辟了可行的新途径。

（7）绿色高性能轻骨料混凝土生产及应用技术。朝阳华龙通过煤矸石陶粒开发技术，建成并投产了年产5万立方米煤矸石陶粒生产线，其生产的陶粒堆积密度达到900级，筒压强度不低于6.0MPa，性能较为稳定。使用该陶粒可配制LC35及以下强度等级的全轻骨料混凝土，物理力学及耐久性能基本满足轻骨料混凝土技术规程和混凝土耐久性检验评定标准的要求。实现了工业化生产，并应用于朝阳华龙科建股份有限公司朝阳县分公司年产5万立方米煤矸石陶粒生产线工程办公楼工程。煤矸石陶粒和煤矸石混凝土工厂化生产率均为100%，生产效率提高25%以上。

（8）改善煤矸石陶粒混凝土耐久性、施工性能探索。试验研究了煤矸石陶粒混凝土的收缩性能、抗氯离子渗透性能、抗冻性、抗碳化性能和抗渗性能，尽管LC30煤矸石陶粒混凝土收缩率（28d）符合JGJ51-2002《轻骨料混凝土技术规程》对收缩性能的要求，但它要比普通混凝土的收缩率要大很多，煤矸石陶粒结构相对疏松、吸水率较大决定了煤矸石陶粒及混凝土的收缩率较大，通过掺外加剂的方法很难降低煤矸石陶粒混凝土收缩率；通过掺入适当的引气剂，可以大幅提高煤矸石陶粒混凝土的抗冻性能；通过配合比设计等一系列措施，LC30煤矸石陶粒混凝土的碳化深度、电通量、抗冻性和抗渗性分别达到T-Ⅳ、Q-Ⅲ级、D200和＞P12，满足高性能混凝土要求，能配制高性能混凝土。针对陶粒密度小，轻质，易上浮的问题，通过减少振动时间、增加混凝土的粘聚性，能够达到降低轻骨料上浮的目的。

（9）绿色高性能钢筋混凝土高层建筑的设计与建造技术。采用煤矸石陶粒生产线所产陶粒及破碎煤矸石为骨料，生产混凝土，建设完成朝阳华龙科建股份有限公司朝阳县分公司年产5万立方米煤矸石陶粒生产线工程办公楼示范工程，并对其建筑设计及建造技术进行了研究。在建筑规模、结构形式及空间不发生变化的情况下，用陶粒混凝土新材料替代普通混凝土施工，使该建筑工程综合成本下降15.40%，综合建筑节能率达到65%以上。

本课题对煤矸石及混凝土性能进行系统的、全面的研究，取得了许多有指导意义及广泛应用价值的成果，为煤矸石在建筑结构方面综合利用提供了有力的技术支撑，填补了煤矸石混凝土结构技术研究的空白，具有显著的社会效益和经济效益达到了国际先进水平；烧结煤矸石陶粒技术及工业化生产在国内外尙属首例；《自燃煤矸石混凝土结构技术规程》可操作性强，达到国内领先水平。本项目发布并实施辽宁省地方标准1部，发表论文10余篇，获得发明专利3项，完成了项目合同的指标要求。

6.主要知识产权和标准规范等目录（不超过10件）

知识产权(标准)类别	知识产权(标准) 具体名称	国家 (地区)	授权号 (标准 编号)	授权(标准发布)日期	证书编号 (标准批准 发布部门)	权利人 (标准起 草单位)	发明人 (标准起草人)	发明专利(标准)有效状态
发明专利	一种煤矸石混凝土及其制备方法	中国	ZL200810240472.9	2011年08月10日	第821932号	朝阳华龙科建股份有限公司	曲明富等	有效
发明专利	掘进矸石混凝土	中国	ZL200810240471.4	2011年06月08日	第792968号	朝阳华龙科建股份有限公司	曲明富等	有效
发明专利	一种以瘠性煤矸石工业废渣为原料烧结制备陶粒的方法	中国	ZL 2013 1 0508355.7	2015年11月04日	第1834748号	东北大学	孙晓刚、邢军、邱景明等	有效
地方标准	自燃煤矸石混凝土结构技术规程	辽宁	DB21/T1521-2007	2007年6月20日	辽宁省建设厅、辽宁质量技术监督局	辽宁省建设科学研究院	由世岐、金毅等	现行有效
论文	混合煤矸石作为混凝土粗骨料的试验研究	中国	CN37-1021/N	2014年3月	科技信息	辽宁省建设科学研究院	宁柱伟
论文	次轻煤矸石混凝土在试点工程上应用	中国		2010年10月	第十届全国轻骨料及轻骨料混凝土学术讨论会论文集	辽宁省建设科学研究院、朝阳华龙科建股份有限公司	由世岐、曲明富
论文	次轻煤矸石骨料及次轻煤矸石骨料混凝土的应用初探	中国		2010年10月	第十届全国轻骨料及轻骨料混凝土学术讨论会论文集	朝阳华龙科建股份有限公司	曲明富
论文	阜新、本溪两地自燃煤矸石混凝土应用情况调研报告	中国	CN21-1300/N	2006年12月	科技成果纵横	辽宁省建设科学研究院	由世岐
论文	自燃煤矸石轻骨料混凝土结构耐久性综述	中国	CN31-1715/TQ	2005年4月	粉煤灰	辽宁省建设科学研究院	由世岐
论文	进一步加强辽宁省自燃煤矸石在建筑结构中的研究与推广应用	中国	CN21-1376/TU	2004年3月	辽宁建材	辽宁省建设科学研究院	由世岐
论文	自燃煤矸石轻骨料混凝土碳化性能综述	中国	CN21-1259/TU	2004年6月	混凝土	辽宁省建设科学研究院	由世岐

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