科创中国
一种结构化胶结颗粒材料及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-12-14 00:22:50
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 董娇 | 2023-12-14 00:22:50
病险堆石坝和土石坝坝身和基础、堰塞体、病害边坡、深基坑和海堤和地基通常灌注无机灌浆材料或化学灌浆材料进行加固。灌浆加固方法具有施工工艺简单，工程量小等优点，同时以水泥为主的无机灌浆材料具有对环境污染小，形成的胶结体强度高等优点。现有工程灌浆无法控制浆体的流动路线以及灌浆后胶结体的密实度，灌浆加固的控制指标主要以控制灌浆量为主，很少关注胶结体大小、形状和位置对加固效果的影响，造成水泥浆体的不必要的浪费，增加工程成本。灌浆所用的水泥浆体以水泥净浆和水泥砂浆为主，对于大块石(粒径大于300mm)形成的堆积体很少涉及。同时，在很多工程中，由于无法控制灌浆后胶结体的密实度，导致胶结体的密实度无法满足工程需要，例如碎石桩地基加固工程，灌浆虽然提高碎石桩的强度和刚度，但浆体将碎石桩空隙完全密实填充使得碎石桩丧失作为周围土体固结排水通道的功能，灌浆形成的胶结体与周围散粒材料未形成具有整体力学性能的材料；本发明提出一种结构化胶结颗粒材料及其制备方法，所述结构化胶结颗粒材料具有散粒材料变形性，高透水性，又具有胶结材料强度高、模量大、抗冲刷的特点。
由于结构化胶结颗粒材料由散粒体形态的颗粒料和胶结体胶结颗粒料构成，保持了颗粒料适应变形的能力，具有较大塑性变形的优势，胶结颗粒料采用自密实水泥基胶结材料填充颗粒料的颗粒间隙得到，强化了颗粒料的强度、刚度和变形模量，同时可以通过对自密实水泥基胶结材料的流动性、粘性和浇筑量的控制获得不同的胶结型式、形状和体积的胶结颗粒料，适用于不同的工程条件。
堆石混凝土系列技术的研发和工程应用表明了创新技术具有显著的经济优势，质量优良，工艺简单，环境友好，丰富的研究成果和宝贵的工程应用经验为堆石混凝土系列技术的推广应用奠定了坚实基础，堆石混凝土系列新技术必将为我国和“一带一路”国家的水利水电工程建设发挥更大作用。
清华大学金峰教授团队发明的堆石混凝土筑坝技术，是近20年来中国以至全世界发展最迅猛的大坝设计与施工技术之一，该技术充分利用原材料，环境友好，通过一系列的室内和现场试验研究表明，堆石混凝土具有良好的综合性能，并在简化工艺、取消温控和提升材料抗裂性能等方面有突破性进展，成功解决了温控防裂这个混凝土坝领域百年来的核心难题。截至目前，在金峰团队的技术支持下，在祖国20余个省、市、自治区推广应用了200余个堆石混凝土工程，建成了超过150与座堆石混凝土大坝。
本成果能够有效地降低工程造价，且适用性广阔；研发过程中累计投入200余万元，直接产生经济效益1200余万元。在当前基础上，未来将在智能信息化上加大研发力度，计划后期将投入300万元助力科技化和智能化。
本技术基于国家发明专利——结构化胶结颗粒材料及其制备方法，通过一系列的工程经验实践验证了其可行性。后期将通过技术咨询、技术服务等方式与需求单位展开深度合作。
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