长江科学院-获奖成果详情湖北省科学技术进步奖

获奖名称: 大中型水利水电工程矿物掺和料的开发与应用

获奖等级: 二等奖

获奖类别: 湖北省科学技术进步奖

授奖单位: 湖北省人民政府

完成单位: 长江水利委员会长江科学院、中国水利水电科学研究院、中国长江三峡集团公司

获奖年度: 2016

获奖人员: 杨华全、董芸、陈改新、李文伟、严建军、周世华、石妍、纪国晋、肖开涛、陈霞

成果简介:项目背景情况 1958年，第一次三峡科研会议后，长江水利委员会长江科学院随即开展了三峡工程混凝土矿物掺和料的研究。1990年后，联同中国水利水电科学研究院、中国长江三峡集团公司成立了水利水电工程矿物掺和料研究团队。结合三峡、沙沱、溪洛渡、特克斯山口、Karot等水利水电工程，历经20多年的研究，建立和发展了大中型水利水电工程矿物掺和料开发及应用的技术体系，在多元胶凝材料组成与设计、掺和料品质指标与控制、水工混凝土设计与性能以及材料性能测试与评价等方面，取得了一系列创新性的研究和应用成果，对于推动新型矿物掺和料在大中型水利水电工程中的应用，拓展水工混凝土掺和料品种与范围，促进混凝土筑坝技术进步，具有重要意义。主要技术创新（1）首次提出多元胶凝体系功能协调的时空互补效应。阐明多元胶凝体系的颗粒堆积、水化历程、反应放热及相互间水化促进机理；揭示多元胶凝体系水化产物的时空互补特性；全面掌握粉煤灰、磷渣粉、天然火山灰、石灰石粉对水工混凝土凝结特性、和易性及强度发展、体积稳定性、耐久性能等的影响规律。（2）建立了现代水工大体积混凝土矿物掺和料标准体系。首次将天然火山灰、石灰石粉等新型矿物掺和料应用于水工混凝土；提出粉煤灰、磷渣粉、天然火山灰、石灰石粉等水工混凝土矿物掺和料的品质控制指标，规定不同水工建筑物工程部位应用矿物掺和料的限制掺量；制定系列水工混凝土掺用矿物掺和料技术规范。（3）形成了现代水工大体积混凝土设计理念和配制技术。提出“两掺一低”的现代水工大体积混凝土配合比设计理念；将矿物掺和料的开发与应用研究成果纳入系列水工混凝土应用技术标准；建立和发展现代水工大体积混凝土应用矿物掺和料技术体系。（4）创新性发展与完善了多元胶凝体系水工混凝土的性能测试与分析方法。提出基于核磁共振的多元胶凝体系C-S-H结构测试技术；发展了多元胶凝体系的化学收缩测试技术，建立多元胶凝体系的化学收缩时变模型；建立水工大体积混凝土抗裂性试验方法和评价体系；率先在国内水利水电行业提出矿物掺和料抑制碱-骨料反应试验与分析方法。推广应用情况项目出版专著5部，发表学术论文100余篇，依托项目成果制定了10余项技术标准。部分研究成果已应用于三峡、锦屏、沙沱、新疆特克斯山口、溪洛渡、水布垭、龙江、向家坝、Karot等水利水电工程中，不仅节约了工程投资，保障了工程的建设，而且推动了新型矿物掺和料在大中型水利水电工程中的应用，拓展了水工混凝土掺和料品种与范围，促进了混凝土筑坝技术进步，推动了资源节约和环境保护、经济的可持续性发展，取得了显著的经济效益与社会效益。据不完全统计，累计增收节支总额超过亿元。该成果可在水利水电工程中推广应用，其矿物掺和料开发与应用技术在建筑、交通、能源、铁路的行业中同样具有良好的应用前景。