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2024年11月2日，中国建筑材料联合会、中国混凝土与水泥制品协会（以下简称“协会”）受北京建筑大学、中铁十一局集团有限公司、中铁十一局集团桥梁有限公司、石家庄铁道大学的委托，联合组织召开“无碱速凝剂与喷射混凝土的高性能化研究与应用”科技成果鉴定会。![]()
本次成果鉴定委员会主任委员中国工程院院士暨南大学校长邢锋教授、副主任委员清华大学冯乃谦教授、中国建筑科学研究院有限公司副总工程师冷发光研究员、中国铁道科学院集团有限公司李化建研究员、北京工业大学刘晓教授、北京交通大学朋改非教授、中国冶金建筑研究总院有限公司主任郝廷宇正高、中国铁道科学研究院集团有限公司邹文浩副研究员、北京建筑材料科学研究总院有限公司首席专家章银祥正高等鉴定委员会专家审阅了鉴定资料，听取了项目组的工作报告、研究成果报告、项目应用考察报告，并对成果完成单位和考察报告内容进行质询，最后讨论形成了成果鉴定结论。![]()
协会特别副会长王肇嘉向出席本次会议的行业专家和代表表示热烈的欢迎，和衷心的感谢。他表示，恰逢北京建筑大学土木学院建筑材料专业办学20周年，中国建材联合会和中国混凝土与水泥制品协会联合对“无碱速凝剂与喷射混凝土的高性能化研究与应用”科技成果展开专业性、科学性、权威性的行业科技评价，对成果提出意见建议，必将有力推动本项目成果在喷射混凝土及相关工程领域的应用，促进相关行业的高质量创新发展。王肇嘉希望各位专家充分发挥专业优势，秉持客观、公正、严谨的态度，对项目成果进行全面、深入的评价，提出宝贵意见和建议。中国铁建股份有限公司一级专家、中铁十一局集团科技与数字化部部长唐达昆对各位专家表示热烈欢迎。唐达昆介绍，中铁十一局集团成立于1948年，经历70多年发展，承建了多项国家重点工程。十一局高度重视科技创新工作，与北京建筑大学紧密合作，发挥企业与高校的产学研优势，在高原铁路等项目开展了无碱液体速凝剂与高性能喷射混凝土的应用，取得了显著的经济效益与工程示范。北京建筑大学科学技术发展研究院执行院长周理安介绍，北京建筑大学材料工程系自2004年开始招收无机非金属材料工程（建筑材料）专业本科生，2019年调整本科生招生专业为土木工程（建筑材料方向），是国家级一流专业、教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业。“无碱速凝剂与喷射混凝土的高性能化研究与应用”由北京建筑大学建筑材料学科混凝土与外加剂李崇智、王林、王琴教授团队牵头，中铁十一局，石家庄铁道大学等单位参与，历经多年研究，是北京建筑大学建筑材料学科的一项重要科研成果。请各位专家多提宝贵意见，项目成果团队将对标专家的意见和建议，再接再厉，力争取得更高水平的科研成果。![]()
北京建筑大学李崇智教授代表研发团队汇报了本项目研究工作及科技成果。喷射混凝土作为一种采用射流成型的特种混凝土，其材料性能及工程应用问题较多，主要体现在力学性能发展缓慢甚至倒缩、密实性差、施工回弹率高等方面，高性能化的程度目前远远不够，喷射混凝土的高性能化是技术发展的方向。纳米含硅和铝材料对于喷射混凝土具有早强增强作用，同时不影响有利于后期强度发展且具有高耐久性；复合超细聚合物增粘材料（SAP）有利于降低喷射混凝土回弹率和抗裂性。本课题研究了喷射混凝土高性能化用的关键技术材料高性能无碱液体速凝剂和纳米增粘增强材料，对提高我国隧道结构质量和耐久性能具有极高工程应用价值和现实意义。其主要研究内容及成果如下：1.高性能无碱速凝剂的研制与性能试验研究
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在研究高性能无碱速凝剂的研制过程中，采用自制纳米晶核速凝早强材料Al-PCE和Si-PCE，充分发挥其晶核效应，促进水泥快速水化，大幅缩短水泥水化诱导期，同时优选硅酸镁锂稳定剂与氨基酸、氨基磺酸等作为pH调节剂和共同络合悬浮剂，pH值为3.0～4.0，降低硫酸铝含量，实现无碱、无氟、无氯，环保安全，提高了6~24小时强度与后期强度保留率等性能指标，解决了产品早强低、稳定性差的问题。![]()
2.复合纳米增粘增强材料对喷射混凝土性能的影响
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复合纳米增强材料掺量对喷射混凝土抗压、抗折强度的影响分别研究了硫铝酸盐水泥、超细矿粉、硅灰、气相二氧化硅以及纳米二氧化硅悬浮液、粘度调节剂等增强对掺无碱液体速凝剂水泥净浆、砂浆凝结时间、强度等的影响，进一步研制了粉体与液体两种状态的纳米复合增强材料。其中粉体纳米增粘增强材料由硫铝酸盐水泥、S95矿粉、S140超细矿粉、硅灰、气相二氧化硅和可再分散乳胶粉、粉体羧酸减水剂等按一定比例复合配制成，内掺胶凝材料的4-6%；液体纳米增粘增强材料则以纳米二氧化硅悬浮液、纳米级三氧化二铝、硫酸铝、液体聚羧酸高性能减水剂、二乙醇单异丙醇胺、有机硅消泡剂、聚丙烯酰胺类粘度调节剂等复配而成，掺量为胶凝材料的2-4%。将纳米增强材料应用于喷射混凝土中，提高喷射混凝土早期8~24小时抗压强度及粘结强度50%以上，回弹率可以降低到10%以下，降低喷射混凝土的收缩，具有非常好的抗渗抗裂作用。
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3.无碱液体速凝剂与水泥基胶凝材料的作用机理研究
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利用XRF分析测定水泥矿物及增强材料的化学组成，利用XRD、TG及SEM等分析无碱液体速凝剂、纳米增粘增强材料等对水泥水化产物及其微观结构变化的影响，深入探讨了有氟与无氟两种无碱速凝剂、粉体与液体两种纳米增粘增强材料与水泥混凝土材料之间的相容性、其作用机理等，明确了其缩短凝结时间、提高早期小时强度和后期强度不倒缩、降低混凝土回弹率的原因，为渗水等特殊环境下喷射混凝土施工方法提供了可靠依据。4.喷射混凝土的高性能化与高性能喷射混凝土工程应用研究采用无碱液体速凝剂和纳米增粘增强材料，使喷射混凝土高性能化，掺速凝剂前混凝土的初始坍落度200mm左右，混凝土加速凝剂后容易喷射施工，在空气中具有高粘性不分散、触变性良好，PM2.5值大大降低，回弹率5%-10%，喷射混凝土的实际抗压强度可达模筑混凝土抗压强度的75%左右。因此，对于I~III级围岩的初期支护，可以采用无碱无氯低氟的无碱液体速凝剂与粉体纳米增粘增强材料即可获得的C30左右高性能喷射混凝土，回弹率可降至5%以下，降低工程施工的综合经济成本；对于超大埋深富水地段、IV~VI级软弱破碎围岩、高地热环境等地质条件下，喷射混凝土施工作业难度极大，采用高性能无氯无氟无碱液体速凝剂、纳米液体增粘增强材料，可以配制具有优异触变性的C60以上高性能喷射混凝土，保证混凝土回弹率下降至10%以下。利用无碱液体速凝剂和纳米增粘增强材料的致密填充作用，大幅度提高喷射混凝土的早期小时抗压强度和粘结强度，保证喷射混凝土可喷性，提高混凝土强度，降低混凝土收缩，保证了混凝土结构的长期耐久性。高性能喷射混凝土能够很好解决I~III级围岩初期支护结构安全，以及超大埋深富水地段、IV~VI级围岩、高地热环境等严酷复杂环境下隧道围岩支护施工难的问题，对混凝土二次衬砌的复合结构有很好的保护作用。![]()
鉴定委员会委员、中国铁道科学研究院集团有限公司邹文浩副研究员，在项目负责人李崇智、董鹏的陪同下，考考察了中铁十一局集团桥梁有限公司西南建筑新材料分公司无碱液体速凝剂生产与应用项目，并汇报了本项目技术的应用情况。自主研发高性能无碱液体速凝剂与纳米增粘增强材料，研究其协同作用机理以及喷射混凝土高性能化应用技术。高性能无碱液体速凝剂无氟无氯解决了安全环保及24小时内强度发展慢与后期强度保留率不足、储存稳定性等问题，与纳米增粘增强材料配合，使C30以上喷射混凝土高性能化，其早期8小时抗压强度可以达到10MPa以上，回弹率10%以下，适合用于深水IV型围岩初期支护，对改善喷射混凝土工程施工环境条件、提高喷射混凝土力学性能与耐久性等具有重大意义，已经大量推广应用于高原、高铁工程。成果应用情况真实。各位专家也分别在对项目进行了质询后进行了认真的讨论，并形成了鉴定结论。本次会审结束后，协会将对成果鉴定结果进行公示，公示7天后，如无异议，将向成果完成单位颁发《科技成果鉴定书》。
