《隧道火灾作用下气凝胶复合高性能混凝土抗剥落技术创新与产业化》

奖项类别：中国产学研合作促进会产学研合作创新成果优秀奖

技术简介：

项目组历经多年攻关，突破了气凝胶复合材料防火层的火灾剥落定量控制、与基础设施等寿命、火灾防控安全可靠性高的关键技术，创新研发了隧道工程火灾安全防控专用气凝胶系列产品与装备，并实现产业化应用。项目取得以下技术创新：（1）根据火灾剥落的蒸汽压机理，揭示了气凝胶砂浆性能与厚度对基础设施高温爆裂剥落的调控机制，开发了隧道火灾下控制爆裂剥落的预拌气凝胶砂浆涂层技术，相比国内外先进技术导热系数降低30%-65%，爆裂剥落时长缩短50%以上，爆裂剥落率＜1%。创建了火灾后强度退化剥落与衰减模型，开发了控制强度退化剥落与衰减的外加剂技术和养护及测试技术，强度退化剥落率＜1%，强度衰减系数降低至0.1以内。（2）揭示了隧道工程火灾下及火灾后的可靠度指标与气凝胶砂浆性能及厚度、外加剂种类及掺量、可持续发展指数、环境负荷、生产成本之间的约束机制，基于可靠度原理和能值分析理论，开发了与隧道结构等寿命的高性能气凝胶复合材料防火安全可靠的设计技术，相比国内先进技术使用寿命提升至50年以上（与基础设施寿命相匹配），1100℃高温下耐火时间提高0.5 h以上，防火层厚度减少⅓-½，火灾安全失效概率降低至3%以内，环境负载率<2，可持续发展指数>10。（3）基于上述成果，创新研制了“预拌气凝胶防火砂浆制备”、“防火气凝胶复合材料用外加剂制备”、“防火气凝胶复合材料养护及测试”成套装备，攻克了防火气凝胶复合材料缺乏专用生产设备的技术瓶颈，开发出长寿命预拌气凝胶防火砂浆、气凝胶保温防火装饰一体板、防火气凝胶复合材料外加剂等系列产品。装备与产品应用于全国51项火灾安全防控项目，预拌气凝胶防火砂浆生产规模达到280吨/天。项目获发明专利15件，实用新型专利11件，公开发表论文8篇，编制国家与行业标准5部。经范维澄院士、张来斌院士、孙金华院士等专家鉴定，项目解决了隧道工程火灾剥落控制效率低、防火层材料与基础设施寿命不匹配、防控安全可靠性不高的难题，总体技术处于国际先进水平。项目成果成功应用于南京红山路隧道和太湖隧道等重大工程，近三年实现经济效益约21.5亿元，社会、环境和经济效益显著，有力推动了我国隧道工程行业的技术进步。

研发人员：朱平华,刘惠,张朝辉,潘必义,钱中秋,潘成清,董延龙,徐本梁,王新杰,陈春红