创新突破！UHPC装饰构件关键技术斩获国家级科技进步奖

创新突破！UHPC装饰构件关键技术斩获国家级科技进步奖

2023年度中国混凝土与水泥制品协会混凝土科学技术奖科技进步类二等奖项目“超高性能混凝土装饰构件生产及应用关键技术研究”依托西湖大学建设工程等示范工程项目，对UHPC装饰构件生产工艺和产业化配套技术进行研究与优化，对UHPC装饰构件原材料性能及质量控制、制作加工、建筑和结构设计、安装施工技术及产品验收、维修与保养方法进行系统性研究，研发出具有美观、绿色、高档感的UHPC装饰构件产品。

2023年度中国混凝土与水泥制品协会混凝土科学技术奖工作于2023年3月启动，至2023年12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目45项。经过专家评审委员会的初评及终评，共计30个项目获奖，包括一等奖3项、二等奖16项、三等奖11项，其中“基础理论类”2项、“科技进步类”10项、“标准创新类”3项、“技术革新类”15项。

项目概况

为了推动装配式建筑向高品质、绿色化发展，推广超高性能混凝土（UHPC）外墙板产品技术的发展和应用，本项目依托西湖大学建设工程等示范工程项目，对UHPC装饰构件生产工艺和产业化配套技术进行研究与优化，对UHPC装饰构件原材料性能及质量控制、制作加工、建筑和结构设计、安装施工技术及产品验收、维修与保养方法进行系统性研究，研发出具有美观、绿色、高档感的UHPC装饰构件产品，为产品产业化发展提供基础，为绿色化建筑和全产业链发展提供助力。本项目主要研究内容包括：

1. 研发了超高性能混凝土装饰构件混凝土配制技术
   开发了白色超高性能混凝土（UHPC）装饰外墙板产品，形成了构件生产及质量控制体系，实现了超高性能钢架薄板复合的大尺寸装饰构件批量化生产。

抗拉强度试件、试验材料浇筑

2. 研发了基于3D雕刻技术的装饰混凝土造型模具制作技术
   采用基于3D雕刻技术的多功能数字化母膜制备工艺，形成了适用于UHPC装饰构件造型模具精确制造的成套关键技术。

硅胶模具、聚氨酯模具、玻璃钢模具

雕刻软件控制系统、多功能3D雕刻设备

3. 研发了超高性能混凝土装饰构件生产工艺及关键技术
   采用硅胶-玻璃钢复合模具实现了构件表面肌理一体化浇筑成型，研发了高流态UHPC高效布料装置，实现了UHPC装饰外挂墙板的高精度制备。

背附杠精校准、定位

主要创新点

1. 研发了高性能装饰造型混凝土模具高效使用技术
   研发了适用于UHPC装饰造型构件的硅胶、聚氨酯等不同造型模具制作和性能优化技术；研发了砂浆浇筑辅助装置，解决了因浇筑时振捣影响混凝土成型效果和对硅胶模具的破坏问题，有效提高了UHPC造型模具的使用寿命、成型精度，并降低了UHPC装饰造型构件的生产成本。

硅胶模具混凝土砂浆浇筑辅助装置

2. 研发了UHPC装饰外挂墙板高精度制作工艺技术
   通过硅胶-玻璃钢造型模具实现墙板表面条纹造型和凹凸肌理，墙板通过背附钢架与主体结构连接，制作过程中通过在浇筑UHPC浆料初凝前整体放入预连接螺栓的背附钢架实现多点位连接节点精准定位连接，同时通过在混凝土硬化过程中放松预埋螺栓实现连接螺栓附近混凝土应力约束释放，解决了因混凝土硬化收缩在预埋件周围产生应力集中而产生裂纹的问题，通过将模具尺寸扩大等技术，解决了因超高性能混凝土收缩较大引起的UHPC构件最终成型尺寸存在偏差值的问题。

背负钢架及角码开孔示意图

3. 研发了一种高流态UHPC高效布料装置
   针对高流态UHPC布料精度不高、落料易产生色差等问题，研发了一种高流态UHPC高效布料装置，该装置采用两边布料器较中间布料器延时滞后落料来避免同时落料时产生的色差，并通过更换伸缩容量调节管下管的管径和调整上管的插入深度实现精准定量布料，解决了布料精度不高、落料产生色差的问题，提高生产效率和降低成本。

科研成果及工程应用

基于上述创新成果，项目已获授权发明专利2件、实用新型专利1件、外观专利1项，编制团体标准《超高性能混凝土（UHPC）外墙围护和装饰板应用技术标准》1项，发表论文1篇，获高新技术成果转化项目认定1项，形成了具有自主知识产权的成套关键技术。

本项目所研发的UHPC装饰构件相关技术和成果已在西湖大学工程、海门市民农庄等多个工程中应用：

1. 西湖大学建设工程位于杭州市西湖区双桥单元，其中教学研究核心区四栋楼的檐口及外立面采用UHPC条纹造型毛面装饰幕墙挂板，总应用面积约15340m2，挂板性能、表观质量和工程实际应用效果良好。

UHPC条纹造型毛面装饰幕墙挂板

西湖大学建筑整体效果

2. 海门市民农庄位于临江新区沿江公路西海创路北侧，总建筑面积128518m2，外立面质采用UHPC镂空装饰板，项目应用了本项目研发的基于3D雕刻的图像UHPC预制构件生产技术，UHPC镂空板面积约5000平方，挂板性能、表观质量和工程实际应用效果良好。

UHPC镂空装饰板

海门市民农庄建筑整体效果

本项目通过以上等工程项目的实际应用，实现新增销售收入累计3626.87万元，新增利润304.3万元，新增税收417.25万元，具有良好的经济和社会效益。

完成单位简介

上海建工建材科技集团股份有限公司成立于1953年，是世界500强上海建工集团股份有限公司的全资子公司，是上海地区预拌混凝土、预制构件生产销售的龙头企业，业务范围辐射江苏、浙江、安徽、江西、海南等省份的多个重点城市，配套有建材石矿、外加剂、泵车运输等产业链。建材科技集团预拌混凝土年产量超5000万立方米，位居上海第一、全国第三、世界第五，具有超高泵送混凝土、特种混凝土等各类高性能功能化混凝土的研发和生产能力。拥有丰富的预制构件生产经验和强大的预制构件生产能力，年产能近75万方。拥有完善的科技研发三级体系，技术和产品广泛应用于超高层建筑、地铁隧道、市政建设、公共建筑、工业建筑和民用建筑等领域，拥有全国建筑业科技进步与技术创新先进企业证书和上海科委颁发的“高新技术企业”证书，一批小众精品混凝土引领行业技术新风尚。

砼创(上海)新材料科技有限公司成立于2015年，公司注册资金4900万元，总部位于上海市金山工业园区夏宁路666弄112栋，总部办公研发面积2000余平米。目前在华东地区拥有多个生产基地；公司秉承着守正务实、创新的企业价值观，多年来致力于GRC产品的研制与开发目前拥有100余名高素质的管理人员和技术骨干及资深的产品设计师，是绿色建材“砼创石”的专业供应商。