2018年最值得期待的六项建筑业新技术

  2018年最值得期待的六项建筑业新技术

  多物理效应协同雾化水灭火系统

  要说2017年行业最为重视的安全问题，防火肯定是其中之一了，接下来我们就来关注防火的新技术。“多物理效应协同雾化水灭火系统关键技术及应用”项目由北京航空航天大学宇航学院院长杨立军带领的团队完成，获得了2017年国家技术发明二等奖。其创新内容主要有以下3点。

  （1）针对国际雾化水灭火中的“小火灭火难、低压粒径粗、细滴输送难”3个核心技术瓶颈展开研究，解决了雾化技术领域“液滴直径较大，则蒸发速度太慢，影响灭火速度；液滴直径较小，则难以将液滴喷射到更远距离，降低灭火效率”的技术难题；发明了低压条件下将水超细雾化的喷嘴。

  （2）与国外最先进的喷嘴相比，该技术喷出的液滴直径减小40%；以气水雾系统代替原有高压系统，用1/10的压强提高3倍的喷射速度；形成气-热-雾多物理效应协同灭火关键技术及系统，成功解决技术矛盾，灭火时间仅为国外同类产品的1/10。

  （3）成果中大量使用航天设计思想和技术，突破民用灭火器单喷嘴，只能喷发同样大小、方向、速度的液滴，保护面积受限的难题，将多喷嘴设计思想引入到喷雾灭火器喷嘴设计中，彻底解决了保护面积的问题。

  该技术是一项凝结先进航天技术的创新成果，在无毒无污染灭火技术领域处于国际领先水平。建筑行业中运用航天设计思想和技术的案例不胜枚举，该技术未来在建筑行业中的应用前景值得关注。

  消能-承载双功能金属构件及减震结构

  说完防火，抗震技术在建筑安全技术方面也是另一重要内容。2018年1月8日，同济大学土木工程学院李国强教授团队的“消能—承载双功能金属构件及其高性能减震结构”项目荣获了2017年国家技术发明二等奖。其技术突破主要包括以下几点。

  （1）发明了消能-承载双功能构件制造、安装和防震断技术，突破了工程应用瓶颈；发明了消能-承载金属构件预张拉安装及巨型双功能构件分段制造和现场空间拼装技术，有效释放安装阶段附加应力，突破了消能构件与主体结构不能同步安装的瓶颈发明了防震断变形记录和变位限制装置，实现了减震结构失效预警及损伤控制。

  （2）形成了高性能金属减震结构体系成套技术。这些技术从消能-承载双功能理念出发，开发出基于多种线约束和单侧面约束机制的屈曲约束钢支撑、基于点-线-面结合的螺栓-骨架-面板夹层约束机制的屈曲约束钢板墙等，同时根据分散承载、协同消能的工作机制，发明了消能-承载双功能金属构件与典型结构的连接节点，从而构建了损伤可控、刚度可调、消能可设定的高性能框-撑、框-墙、框-筒减震结构。

  该项目主要成果被国家标准《建筑抗震设计规范》等8部技术规范采纳。项目成果在260多项工程中应用，取得了重大经济和社会效益。

  土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测技术

  2017年结构方面的技术突破不只抗震技术，监测技术也有重大突破。“土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术”项目也获得了2017年国家技术发明二等奖。其主要技术突破主要有以下几点。

  （1）发明了高性能长寿命光纤区域分布传感技术。率先研发了一专多能并具有损伤覆盖能力的长标距光纤传感单元，通过长标距化设计、刚度加强增敏等核心技术开发，实现了从传统点式传感到长标距-串联成网-区域分布宏微观监测的技术突破；通过玄武岩纤维封装、光纤滑移机理揭示、锚固端变刚度防滑移防脆断设计等发明，创新开发设计寿命为50年的光纤传感器技术与产品，经疲劳蠕变等各类耐久性试验显示其长期性能变化小于0.8%，现场自然老化试验证明其使用寿命超过20年。

  （2）发明了光纤光栅与光纤布里渊散射传感相互融合的一体化解调技术，通过放大器前置化与光源复用等关键技术突破,实现了大型结构区域分布传感网络的多种光纤传感系统实时共线监测，解决了现有光纤传感装置功能单一、兼容性差难题；发明光纤光栅解调技术与装置，通过体全息光栅光谱分析、温度自校准与误差自补偿技术实现了高解析度与低成本化，经鉴定较国际最先进产品分辨率提高10倍、成本降低50%；通过微波扫描鉴频等原创性技术开发的光纤布里渊散射解调装置，测速提高300倍，达到土木工程实用化水平。

  （3）建立了基于区域分布应变的结构动力分析新理论体系，基于所发明长标距传感能揭示结构宏微观信息的独特优势，实现了结构各类型参数及荷载的全面识别，结构宏观损伤与微小损伤的精准探测，解决了传统局部与整体传感技术均难以识别大型结构微小损伤的难题；首次提出基于区域分布传感的结构群协同监测与评估理念与方法，建立了结构群监测协同组网与系统构建等创新应用技术。

  该项目突破了现有监测系统耐久性差及现有技术无法进行结构“健康”评估的瓶颈，项目成果创新应用于30余处重要土建交通工程，建成世界最大规模的长江流域桥梁监测群，形成全国首个结构群监测数据中心取得了重大经济和社会效益。

  建筑废弃物再生骨料技术

  接下来我们来关注建筑材料方面。“建筑废弃物再生骨料关键技术及其规模化应用”项目由深圳大学邢锋主持完成，获得了2017年国家技术发明奖二等奖，其创新内容主要有以下几点。

  （1）发现再生骨料中水泥水化产物均为潜在活性可通过化学法激发的现象，揭示了纳米-二氧化硅和二氧化碳碳化法激发再生骨料潜在活性的机理。发明了化学法提升再生粗骨料品质技术，解决了再生骨料混凝土工作性难以控制，力学性能和耐久性差的难题，突破了结构混凝土中再生骨料用量最高20%的限制，实现了大掺量再生骨料混凝土的高性能化。

  （2）发现再生砂砂浆的高干缩率可通过内养护法减低的现象，揭示了再生红砖砂和锯末“二元增湿降压”的内养护机理，发明了添加再生添加剂制备干混砂浆技术，解决了干混砂浆开裂的难题。突破了再生砂在建筑砂浆中的应用限制，实现了大掺量再生砂干混砂浆无裂缝及高性能化。

  （3）发现多孔再生砂可吸附光催化剂和再生玻璃砂折射光可提高催化效率的现象，揭示了再生砂“吸附增效”和再生玻璃砂“折射增效”提高光催化效率的机理，发明了“二元增效”法制造可净化空气的混凝土铺路砖技术。解决了再生骨料铺路砖市场竞争力低的难题。实现了铺路砖的环保功能。发明了移动式建筑废弃物现场资源化利用系统，将项目发明的新技术应用于该系统，解决了建筑废弃物占用宝贵土地、转运过程污染环境等难题，实现了建筑废弃物再生产品“零外运”及建筑废弃物“零排放”。

  与传统方法比较，该项目技术实现了建筑废弃物再生骨料规模化应用及建筑废弃物“零排放”，技术达到国际领先水平，在多项工程中得到了应用，取得了重大经济和社会效益。

  水库高坝/大坝安全精准监测与高效加固技术

  说到监测技术，在2017年取得重大突破的也不仅一项，近年来我国水利工程技术领域一直处于国际领先地位，由三峡大学蔡德所教授和哈尔滨工业大学凌贤长教授团队共同完成的“水库高坝/大坝安全精准监测与高效加固关键技术”项目也获得了2017年国家技术发明二等奖。

  该项目自主发明了一种新型高效土坝堆石坝除险加固注浆材料，创新开发了混凝土坝除险加固的高性能胶粘剂／CFRP板材及其应用技术，创新开发了混凝土坝运行状态监测的先进装置与技术，建立了混凝土坝运行状态与强震安全评估的理论方法。该项成果从根本上解决了大坝除险加固的技术难题，大幅提升了大坝运行状态监测评估的理论水平，并成功应用于数十个工程。

  这项技术未来在水利工程中的应用前景值得期待。

  堆石混凝土坝

  说到水利项目，清华大学金峰教授带领团队完成的“堆石混凝土坝”项目也获得了2017年国家技术发明二等奖。其主要技术突破包括以下几方面。

  （1）通过堆石混凝土宏细观性能研究，发明了RFCD新坝型。

  （2）发明了“堆石入仓+高自密实混凝土浇筑”新工艺，可显著提高工效，建立相应的质量控制方法和标准体系。

  （3）在堆石混凝土施工原理研究基础上，发明水下自护混凝土等一系列衍生技术，推动堆石混凝土技术应用范围不断扩大。

  （4）与常态混凝土坝相比，堆石混凝土坝与碾压混凝土坝施工速度更快，综合造价更低，环境效益更好；堆石混凝土坝新坝型的发明，实现了坝工核心技术的突破。

  该项研究成果为水利水电工程筑坝技术开拓了新的途径，是混凝土筑坝方法的重大创新。取得了显著经济、社会和环境效益。成果达到国际领先水平。