2018年最值得期待的六項(xiàng)建筑業(yè)新技術(shù)

  多物理效應(yīng)協(xié)同霧化水滅火系統(tǒng)

  要說(shuō)2017年行業(yè)最為重視的安全問(wèn)題，防火肯定是其中之一了，接下來(lái)我們就來(lái)關(guān)注防火的新技術(shù)?！岸辔锢硇?yīng)協(xié)同霧化水滅火系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目由北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院院長(zhǎng)楊立軍帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成，獲得了2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。其創(chuàng)新內(nèi)容主要有以下3點(diǎn)。

  （1）針對(duì)國(guó)際霧化水滅火中的“小火滅火難、低壓粒徑粗、細(xì)滴輸送難”3個(gè)核心技術(shù)瓶頸展開(kāi)研究，解決了霧化技術(shù)領(lǐng)域“液滴直徑較大，則蒸發(fā)速度太慢，影響滅火速度；液滴直徑較小，則難以將液滴噴射到更遠(yuǎn)距離，降低滅火效率”的技術(shù)難題；發(fā)明了低壓條件下將水超細(xì)霧化的噴嘴。

  （2）與國(guó)外最先進(jìn)的噴嘴相比，該技術(shù)噴出的液滴直徑減小40%；以氣水霧系統(tǒng)代替原有高壓系統(tǒng)，用1/10的壓強(qiáng)提高3倍的噴射速度；形成氣-熱-霧多物理效應(yīng)協(xié)同滅火關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)，成功解決技術(shù)矛盾，滅火時(shí)間僅為國(guó)外同類產(chǎn)品的1/10。

  （3）成果中大量使用航天設(shè)計(jì)思想和技術(shù)，突破民用滅火器單噴嘴，只能噴發(fā)同樣大小、方向、速度的液滴，保護(hù)面積受限的難題，將多噴嘴設(shè)計(jì)思想引入到噴霧滅火器噴嘴設(shè)計(jì)中，徹底解決了保護(hù)面積的問(wèn)題。

  該技術(shù)是一項(xiàng)凝結(jié)先進(jìn)航天技術(shù)的創(chuàng)新成果，在無(wú)毒無(wú)污染滅火技術(shù)領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先水平。建筑行業(yè)中運(yùn)用航天設(shè)計(jì)思想和技術(shù)的案例不勝枚舉，該技術(shù)未來(lái)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用前景值得關(guān)注。

  消能-承載雙功能金屬構(gòu)件及減震結(jié)構(gòu)

  說(shuō)完防火，抗震技術(shù)在建筑安全技術(shù)方面也是另一重要內(nèi)容。2018年1月8日，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院李國(guó)強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)的“消能—承載雙功能金屬構(gòu)件及其高性能減震結(jié)構(gòu)”項(xiàng)目榮獲了2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。其技術(shù)突破主要包括以下幾點(diǎn)。

  （1）發(fā)明了消能-承載雙功能構(gòu)件制造、安裝和防震斷技術(shù)，突破了工程應(yīng)用瓶頸；發(fā)明了消能-承載金屬構(gòu)件預(yù)張拉安裝及巨型雙功能構(gòu)件分段制造和現(xiàn)場(chǎng)空間拼裝技術(shù)，有效釋放安裝階段附加應(yīng)力，突破了消能構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)不能同步安裝的瓶頸發(fā)明了防震斷變形記錄和變位限制裝置，實(shí)現(xiàn)了減震結(jié)構(gòu)失效預(yù)警及損傷控制。

  （2）形成了高性能金屬減震結(jié)構(gòu)體系成套技術(shù)。這些技術(shù)從消能-承載雙功能理念出發(fā)，開(kāi)發(fā)出基于多種線約束和單側(cè)面約束機(jī)制的屈曲約束鋼支撐、基于點(diǎn)-線-面結(jié)合的螺栓-骨架-面板夾層約束機(jī)制的屈曲約束鋼板墻等，同時(shí)根據(jù)分散承載、協(xié)同消能的工作機(jī)制，發(fā)明了消能-承載雙功能金屬構(gòu)件與典型結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)建了損傷可控、剛度可調(diào)、消能可設(shè)定的高性能框-撐、框-墻、框-筒減震結(jié)構(gòu)。

  該項(xiàng)目主要成果被國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等8部技術(shù)規(guī)范采納。項(xiàng)目成果在260多項(xiàng)工程中應(yīng)用，取得了重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  土木工程結(jié)構(gòu)區(qū)域分布光纖傳感與健康監(jiān)測(cè)技術(shù)

  2017年結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)突破不只抗震技術(shù)，監(jiān)測(cè)技術(shù)也有重大突破?！巴聊竟こ探Y(jié)構(gòu)區(qū)域分布光纖傳感與健康監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目也獲得了2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。其主要技術(shù)突破主要有以下幾點(diǎn)。

  （1）發(fā)明了高性能長(zhǎng)壽命光纖區(qū)域分布傳感技術(shù)。率先研發(fā)了一專多能并具有損傷覆蓋能力的長(zhǎng)標(biāo)距光纖傳感單元，通過(guò)長(zhǎng)標(biāo)距化設(shè)計(jì)、剛度加強(qiáng)增敏等核心技術(shù)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)點(diǎn)式傳感到長(zhǎng)標(biāo)距-串聯(lián)成網(wǎng)-區(qū)域分布宏微觀監(jiān)測(cè)的技術(shù)突破；通過(guò)玄武巖纖維封裝、光纖滑移機(jī)理揭示、錨固端變剛度防滑移防脆斷設(shè)計(jì)等發(fā)明，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)壽命為50年的光纖傳感器技術(shù)與產(chǎn)品，經(jīng)疲勞蠕變等各類耐久性試驗(yàn)顯示其長(zhǎng)期性能變化小于0.8%，現(xiàn)場(chǎng)自然老化試驗(yàn)證明其使用壽命超過(guò)20年。

  （2）發(fā)明了光纖光柵與光纖布里淵散射傳感相互融合的一體化解調(diào)技術(shù)，通過(guò)放大器前置化與光源復(fù)用等關(guān)鍵技術(shù)突破,實(shí)現(xiàn)了大型結(jié)構(gòu)區(qū)域分布傳感網(wǎng)絡(luò)的多種光纖傳感系統(tǒng)實(shí)時(shí)共線監(jiān)測(cè)，解決了現(xiàn)有光纖傳感裝置功能單一、兼容性差難題；發(fā)明光纖光柵解調(diào)技術(shù)與裝置，通過(guò)體全息光柵光譜分析、溫度自校準(zhǔn)與誤差自補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高解析度與低成本化，經(jīng)鑒定較國(guó)際最先進(jìn)產(chǎn)品分辨率提高10倍、成本降低50%；通過(guò)微波掃描鑒頻等原創(chuàng)性技術(shù)開(kāi)發(fā)的光纖布里淵散射解調(diào)裝置，測(cè)速提高300倍，達(dá)到土木工程實(shí)用化水平。

  （3）建立了基于區(qū)域分布應(yīng)變的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析新理論體系，基于所發(fā)明長(zhǎng)標(biāo)距傳感能揭示結(jié)構(gòu)宏微觀信息的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)各類型參數(shù)及荷載的全面識(shí)別，結(jié)構(gòu)宏觀損傷與微小損傷的精準(zhǔn)探測(cè)，解決了傳統(tǒng)局部與整體傳感技術(shù)均難以識(shí)別大型結(jié)構(gòu)微小損傷的難題；首次提出基于區(qū)域分布傳感的結(jié)構(gòu)群協(xié)同監(jiān)測(cè)與評(píng)估理念與方法，建立了結(jié)構(gòu)群監(jiān)測(cè)協(xié)同組網(wǎng)與系統(tǒng)構(gòu)建等創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)。

  該項(xiàng)目突破了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)耐久性差及現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)“健康”評(píng)估的瓶頸，項(xiàng)目成果創(chuàng)新應(yīng)用于30余處重要土建交通工程，建成世界最大規(guī)模的長(zhǎng)江流域橋梁監(jiān)測(cè)群，形成全國(guó)首個(gè)結(jié)構(gòu)群監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心取得了重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  建筑廢棄物再生骨料技術(shù)

  接下來(lái)我們來(lái)關(guān)注建筑材料方面?！敖ㄖU棄物再生骨料關(guān)鍵技術(shù)及其規(guī)?；瘧?yīng)用”項(xiàng)目由深圳大學(xué)邢鋒主持完成，獲得了2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，其創(chuàng)新內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)。

  （1）發(fā)現(xiàn)再生骨料中水泥水化產(chǎn)物均為潛在活性可通過(guò)化學(xué)法激發(fā)的現(xiàn)象，揭示了納米-二氧化硅和二氧化碳碳化法激發(fā)再生骨料潛在活性的機(jī)理。發(fā)明了化學(xué)法提升再生粗骨料品質(zhì)技術(shù)，解決了再生骨料混凝土工作性難以控制，力學(xué)性能和耐久性差的難題，突破了結(jié)構(gòu)混凝土中再生骨料用量最高20%的限制，實(shí)現(xiàn)了大摻量再生骨料混凝土的高性能化。

  （2）發(fā)現(xiàn)再生砂砂漿的高干縮率可通過(guò)內(nèi)養(yǎng)護(hù)法減低的現(xiàn)象，揭示了再生紅磚砂和鋸末“二元增濕降壓”的內(nèi)養(yǎng)護(hù)機(jī)理，發(fā)明了添加再生添加劑制備干混砂漿技術(shù)，解決了干混砂漿開(kāi)裂的難題。突破了再生砂在建筑砂漿中的應(yīng)用限制，實(shí)現(xiàn)了大摻量再生砂干混砂漿無(wú)裂縫及高性能化。

  （3）發(fā)現(xiàn)多孔再生砂可吸附光催化劑和再生玻璃砂折射光可提高催化效率的現(xiàn)象，揭示了再生砂“吸附增效”和再生玻璃砂“折射增效”提高光催化效率的機(jī)理，發(fā)明了“二元增效”法制造可凈化空氣的混凝土鋪路磚技術(shù)。解決了再生骨料鋪路磚市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力低的難題。實(shí)現(xiàn)了鋪路磚的環(huán)保功能。發(fā)明了移動(dòng)式建筑廢棄物現(xiàn)場(chǎng)資源化利用系統(tǒng)，將項(xiàng)目發(fā)明的新技術(shù)應(yīng)用于該系統(tǒng)，解決了建筑廢棄物占用寶貴土地、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程污染環(huán)境等難題，實(shí)現(xiàn)了建筑廢棄物再生產(chǎn)品“零外運(yùn)”及建筑廢棄物“零排放”。

  與傳統(tǒng)方法比較，該項(xiàng)目技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑廢棄物再生骨料規(guī)?；瘧?yīng)用及建筑廢棄物“零排放”，技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，在多項(xiàng)工程中得到了應(yīng)用，取得了重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  水庫(kù)高壩/大壩安全精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與高效加固技術(shù)

  說(shuō)到監(jiān)測(cè)技術(shù)，在2017年取得重大突破的也不僅一項(xiàng)，近年來(lái)我國(guó)水利工程技術(shù)領(lǐng)域一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位，由三峽大學(xué)蔡德所教授和哈爾濱工業(yè)大學(xué)凌賢長(zhǎng)教授團(tuán)隊(duì)共同完成的“水庫(kù)高壩/大壩安全精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與高效加固關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目也獲得了2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

  該項(xiàng)目自主發(fā)明了一種新型高效土壩堆石壩除險(xiǎn)加固注漿材料，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了混凝土壩除險(xiǎn)加固的高性能膠粘劑／CFRP板材及其應(yīng)用技術(shù)，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了混凝土壩運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的先進(jìn)裝置與技術(shù)，建立了混凝土壩運(yùn)行狀態(tài)與強(qiáng)震安全評(píng)估的理論方法。該項(xiàng)成果從根本上解決了大壩除險(xiǎn)加固的技術(shù)難題，大幅提升了大壩運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估的理論水平，并成功應(yīng)用于數(shù)十個(gè)工程。

  這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)在水利工程中的應(yīng)用前景值得期待。

  堆石混凝土壩

  說(shuō)到水利項(xiàng)目，清華大學(xué)金峰教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成的“堆石混凝土壩”項(xiàng)目也獲得了2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。其主要技術(shù)突破包括以下幾方面。

  （1）通過(guò)堆石混凝土宏細(xì)觀性能研究，發(fā)明了RFCD新壩型。

  （2）發(fā)明了“堆石入倉(cāng)+高自密實(shí)混凝土澆筑”新工藝，可顯著提高工效，建立相應(yīng)的質(zhì)量控制方法和標(biāo)準(zhǔn)體系。

  （3）在堆石混凝土施工原理研究基礎(chǔ)上，發(fā)明水下自護(hù)混凝土等一系列衍生技術(shù)，推動(dòng)堆石混凝土技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

  （4）與常態(tài)混凝土壩相比，堆石混凝土壩與碾壓混凝土壩施工速度更快，綜合造價(jià)更低，環(huán)境效益更好；堆石混凝土壩新壩型的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了壩工核心技術(shù)的突破。

  該項(xiàng)研究成果為水利水電工程筑壩技術(shù)開(kāi)拓了新的途徑，是混凝土筑壩方法的重大創(chuàng)新。取得了顯著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。