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2023年度基礎(chǔ)理論類一等獎

成果名稱：鋼渣粉在混凝土中應(yīng)用的關(guān)鍵理論研究

完成單位：清華大學(xué)

項目概況：

實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是我國發(fā)展的重大戰(zhàn)略決策。鋼渣是煉鋼過程的副產(chǎn)品，是一種大宗工業(yè)廢渣，將鋼渣作為礦物摻合料用于混凝土中是資源化利用鋼渣的重要途徑，也是發(fā)展低碳水泥的有效手段。然而，鋼渣在混凝土中的應(yīng)用存在一些關(guān)鍵的科學(xué)和技術(shù)問題，嚴(yán)重限制了鋼渣在混凝土中應(yīng)用的安全性、科學(xué)性和高效性。

本項目聚焦制約鋼渣在混凝土中應(yīng)用的五個關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)問題：活性低、異常凝結(jié)、安定性差、大摻量鋼渣混凝土制備關(guān)鍵技術(shù)、鋼渣與其他固廢多元協(xié)同利用關(guān)鍵技術(shù)，遵循從理論到應(yīng)用、從規(guī)律到機(jī)理、從微觀到宏觀的研究思路，層層遞進(jìn)，進(jìn)行系統(tǒng)而深入的研究。本項目主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)如下：1.揭示了鋼渣的水化機(jī)理，創(chuàng)新了鋼渣活性評估方法，提出了提升鋼渣活性的科學(xué)途徑。2.提出了水泥鋼渣復(fù)合膠凝材料的反應(yīng)機(jī)理，揭示了鋼渣對水泥水化和凝結(jié)的影響規(guī)律和作用機(jī)制。3.揭示了鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂在不同條件下的反應(yīng)機(jī)理及其對鋼渣安定性的影響機(jī)制。4.揭示了等水膠比和等28天抗壓強度條件下鋼渣對混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，發(fā)展了大摻量鋼渣混凝土制備的關(guān)鍵技術(shù)。5.揭示了水泥礦渣鋼渣多元復(fù)合膠凝體系中各組分的作用和貢獻(xiàn)，以及鋼渣和礦渣的相互影響機(jī)制，發(fā)展了鋼渣與其他固廢多元協(xié)同利用的關(guān)鍵技術(shù)。

鋼渣中影響水泥水化的主要物相和作用機(jī)制

2020年度基礎(chǔ)理論類二等獎

成果名稱：基于顆粒緊密堆積理論的超高性能纖維增強混凝土的設(shè)計與性能調(diào)控

完成單位：武漢理工大學(xué)

項目概況：

在超高性能混凝土（UHPC）體系中，形成內(nèi)部最緊密堆積是保證其優(yōu)異性能的基礎(chǔ)。目前UHPC的設(shè)計缺乏系統(tǒng)全面的堆積理論的指導(dǎo)，纖維、水和減水劑的設(shè)計不夠精細(xì)，容易導(dǎo)致制備出來的混凝土存在勻質(zhì)性不好、密實程度不足、纖維利用率不高、以及高能耗高成本等問題。

本項目將顆粒緊密堆積理論應(yīng)用于超高性能纖維混凝土的設(shè)計中，在UHPC優(yōu)化設(shè)計、耐久性提升、纖維取向研究和細(xì)觀參數(shù)調(diào)控和UHPC體積穩(wěn)定性等方面取得了理論性創(chuàng)新成果。重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)包括：1.研究了UHPC材料的顆粒緊密堆積體系并提出了優(yōu)化設(shè)計，將鋼纖維以等效直徑的形式納入UHPC堆積體系；2.引入再生骨料、尾礦等固廢材料取代UHPC中的水泥等組分，建立了生態(tài)型UHPC設(shè)計理論；3.基于漿體流動特性及邊壁效應(yīng)提出了UHPC的優(yōu)化澆鑄方法，獲得了能使纖維獲得更好取向和分布的具有操作性的控制參數(shù)，提出了UHPC澆注過程中纖維運動的模型；4.研究了體積穩(wěn)定性的調(diào)控機(jī)制，考慮了輔助膠凝材料與膨脹劑協(xié)同作用對自密實UHPC性能影響；5.提出了適用于惡劣環(huán)境的UHPC最佳纖維參數(shù)及其對電化學(xué)腐蝕的影響。

全材料尺度UHPC最緊密堆積設(shè)計理論

生態(tài)型UHPC設(shè)計理論

纖維動力學(xué)模型及纖維搭接機(jī)理

來源：CCPA科技工作部

編輯：陳麗媛

審核：陳玉

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