[01128430]地下工程现代预制混凝土构件性能提升与应用关键技术

预制混凝土构件是国家投资巨大的地下工程的基础材料,基础工程用预应力混凝土管桩、隧道用预制混凝土衬砌管片及地下空间综合管廊用箱涵、输水工程用预应力混凝土钢筒管是其中应用最多、体量最大的预制混凝土构件。作为新型大型地下工程用装配式预制构件,正在为缓解交通拥堵、方便民众出行、消除“马路拉链”、解决 “空中蜘蛛网”、治理环境污染、减少资源浪费、节约地上和地下空间等发挥着越来越大的作用。地下工程一次性投入资金巨大、维修改建或拆除困难,因此保证预制混凝土构件的安全性能和耐久性能,从而保证地下工程的正常运行意义深远。 在役预制混凝土构件多存在非结构性裂缝、安全性和耐久性问题。共性问题在于受荷载、环境耦合作用而导致的损伤开裂和耐久性能下降,在运输、安装及使用中破损开裂,这些问题引起工程结构发生渗漏、腐蚀甚至整体性破坏;而个性问题则在于这些预制构件在生产制备、工程建设过程及后期运营过程中的差异,出现损伤的原因和特殊性能要求均存在一定区别。因此需要逐一分析、有针对性地进行性能提升,以满足大型地下结构设计长期寿命的要求。 本项目以量大面广的基础工程和地下公共空间用四类大型预制混凝土构件为研究对象,针对生产及使用过程中存在的共性和个性问题开展工作,在基础理论研究、新材料研发、产品性能提升、应用推广及标准化等多方面取得丰厚的成果,全面掌握系列地下工程现代预制混凝土构件研发、性能提升以及工程应用关键技术,起到引领和规范行业健康发展的作用。取得了如下科技创新： （1）理论创新：率先构建了针对不同环境类别的纤维混凝土服役寿命预测模型;揭示了冲击方式和纤维掺量对材料动态力学性能的影响规律,构建了超高性能纤维混凝土动态增长因子DIF模型解析式;率先构建了热-力耦合作用下纤维混凝土损伤本构模型。为新材料研发提供理论基础。 （2）材料创新：以耐久性指标为设计依据,率先研发了不同强度等级的复合增韧纤维混凝土。自主研发了阻裂增韧耐高温防火用新型纤维产品,纤维混凝土高温稳定性提高31.3.2~55.4%,高温损伤峰值时间推迟了22.2~38.3%;自主研发了高性能新型耐碱玻璃纤维产品,耐碱性能提高78.6%,显著提高混凝土的拉压比,增强混凝土的韧性;自主研发了强化混凝土裂后弯曲强度的新型高伸长率钢纤维产品,中间抗拉强度≥1000MPa,纤维混凝土裂缝宽度可减小40%~50%。 （3）技术创新：构建不同地下工程领域用预制混凝土构件技术体系,解决地下工程用大型构件生产过程易开裂、运输过程易破损,从而造成耐久性下降的共性问题,以及预应力管桩耐捶打性能提升、管片和箱涵地下空间用构件防火抗爆裂性能提升、预应力钢筒管预应力钢丝和钢筒防腐性能提升等个性问题。为预制混凝土构件产品标准制定及推广应用提供了技术支撑。 （4）规范化和标准化创新：主持制定或修订地下工程现代预制混凝土构件系列标准,引领和规范行业健康发展;助力大型构件在国家大型或特大型工程中推广应用,取得高性能高耐久低能耗低成本的技术经济和社会效益。 授权发明专利30项,实用新型专利8 项,软件著作权1项,制定国家标准及行业标准28部,出版著作2部,共发表论文84篇,其中SCI 收录27篇,EI 收录21篇,CSCD收录10篇;SCI被引频次总计373次;培养研究生30余人。支撑多项重点工程及项目成功问鼎国家“詹天佑奖”、“茅以升奖”、中国专利优秀奖、国家标准创新贡献奖。