[01235814]基于多尺度设计的轻集料混凝土清洁生产技术及在公路工程中的应用

项目属于公路工程技术领域,针对普通混凝土结构在现代交通运输工程领域基础设施建养中表现出的自重大、高能耗、环保效益低、经济性差等缺点,开展了基于多尺度设计的轻集料混凝土清洁生产关键技术及其在公路工程中的应用研究,取得以下成果： （1）基于多尺度设计的高性能粉煤灰轻集料混凝土制备技术： 从轻集料空间分布和宏、细观特征对轻集料混凝土材料流变、力学、变形和耐久性影响的角度,依据轻集料空间形态的随机特性,运用多尺度均匀化方法,结合粉体复合胶凝材料最密实填充设计原理,提出了基于多尺度构造原理的粉煤灰轻集料混凝土精准设计原则,制备了兼具轻质、高强、抗裂、经济、环保等优点的高性能粉煤灰（钢纤维）轻集料混凝土。 （2）粉煤灰轻集料混凝土性能优化技术及细观损伤扩展规律： 基于多尺度设计理论制备了粉煤灰轻集料混凝土,开展了力学、变形和耐久性试验研究,探明了粉煤灰轻集料混凝土的性能提升规律,提出了粉煤灰轻集料混凝土的性能优化技术。并利用CT图像、裂纹扩展速率、断面CT数以及裂纹增速影响因子θ,定量表征了粉煤灰轻集料混凝土在荷载/非荷载作用下的细观损伤扩展规律。 （3）基于湿磨重力流化理论的粉煤灰轻集料混凝土清洁生产技术： 基于清洁生产理念,利用重力流化理论,开展轻集料混凝土中粉煤灰复合胶凝材料体系的湿法研磨,优化并提升了粉体胶凝材料的粒径分布特征和反应活性,改善了轻集料混凝土的宏-细-微观结构,大幅度提升了混凝土的力学性能和耐久性能。 （4）轻集料混凝土在公路工程中的应用实践及质量控制技术： 本项目开发的粉煤灰轻集料混凝土已在公路交通基础设施建设中开展了实践应用,包括：公路防撞栏、路面主体结构、涵洞等。工程应用结果表明：本项目成果有效实现了粉煤灰、机制砂以及人造轻集料在公路工程领域的规模化再生利用,轻集料的定向吸附作用可显著改善机制砂混凝土的起粉现象,大幅减轻了固体废弃物堆积和天然石料资源紧缺的压力,可降低材料成本8%~10%,丰富了混凝土结构在交通运输工程领域的设计理论和应用基础。 本项目的开展,共发表国内外高水平学术科研论文53篇,获得了国家发明、实用新型专利24项、软件著作权2项,出版了学术著作1部,培养了硕士研究生15名。项目研究成果可作为相关技术标准制定、修订和补充的依据,值得在公路工程领域进一步推广应用,同时,项目成果大量利用固体工业废渣,开展循环再生利用,具有显著的经济、社会和环保效益。