乡村基础设施绿色环保水泥混凝土技术规程编制说明.docx
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1、新疆维吾尔自治区地方标准乡村基础设施绿色环保水泥混凝土技术规程编制说明目录一、工作简况21 .任务来源22 .起草单位、协作单位2二、制定(修订)标准的必要性和意义2三、主要起草过程5四、制定(修订)标准的原则和依据,与现行法律、法规、标准的关系6五、主要条款的说明75.1 原材料要求75.2 乡村基础设施环保水泥混凝土技术要求12六、重大意见分歧的处理依据和结果19七、采用国际标准或国外先进标准的.说明采标程度,以及国内外同类标准水平的对比情况19八、作为推荐性或强制性标准的建议及其理由19九、贯彻标准的措施建议20一、工作简况1 .任务来源2021年7月30日,由新疆交通建设集团股份有限公
2、司申请地方标准的立项,根据新整维吾尔自治区市场监督管理局通告(12021)58号),批准乡村基础设施绿色环保水泥混凝土技术规程(以下简称“本规范”)地方标准的制定。2 .起草单位、坏作单位起草单位:新疆交通建设集团股份有限公司协作单位:新疆大学、交通运输部公路科学研究院、新疆交通检测认证有限公司、中关村中科公路养护技术产业联盟、新疆交通职业技术学院、新啜兵团勘测设计院集团股份有限公司、新整生产建设兵团建设工程(集团)有限责任公司、新疆创福斯新型建材科技有限公司二、制定(修订)标准的必要性和意义随着国家“一带一路”发展战略的实施和“十三五”规划对社会基础设施建设力度的大力支持,特别是国家宏观发展
3、政策的支持,为实现全国2020年农村脱贫及今后持续乡村振兴总目标,新疆各等级遒路和相应基础设施均迎来了较大的发展机遇,特别是“村村通”的农村公路,占到了新疆新建公路里程中的主要部分。新蕤天然砂砾各项物理力学性能(如表现密度、压碎指标、坚固性等)指标良好,被广泛应用到各种基础设施建设中,但其也因关键技术指标,如级配差异大,级配不良、含泥量高等不满足规范要求,必需经过多次加工处理后才能应用于工程建设。对于级配不良的集料,需经过筛分后重新合成,以满足良好级配要求;而对含泥量高的天然砂砾,一般采取水洗去除0.075mm以下的粉黏砾颗粒,以满足规范使用要求,这就给新疆缺水的区域将天然砂砾作为混凝土集料的
4、应用带来一定的难度。含泥量是砂石材料一个重要的技术指标,常见的含泥包括材料中的黏土颗粒、淤泥和粉尘颗粒,粒径小于0.075mm。泥常包覆在砂、石集料的表面,会大大降低砂石集料与水泥石间的界面粘结力,使混凝土的强度降低。同时,泥的比表面积大,含量多时会降低混凝土拌合物的流动性,增加混凝土的干缩和徐变,并降低混凝土的耐久性。在普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ52-2OO6)中,对混凝土用粗、细集料含泥量指标均提出要求,为保证混凝土质量,对于C3O与C3O以上的混凝土,要求粗集料、细集料含泥量分别不大于1%和3%。高速公潞、一级公路、二级公路及有抗冻、抗盆冻要求的三级、四级公路的混凝土路
5、面使用不低于II类的粗、细集料。由于天然砂砾的含泥量往往大于3%,有的甚至超出10%,在新疆广阔地域内,极少见有天然砂砾直接用于混凝土结构的工程建设,特别是对使用性能要求较高的混凝土工程。对于新辍等级较低的农村公路和相关基础设施,结合环保及循环利用的巨大迫切需求,践行“青山绿水就是金山银山”的建设和环保和谐并重的理念,并且根据农村公路建设管理办法(交通运输部令2018年第4号)中第八条提出:鼓励在农村公潞建设中应用新技术、新材料、新工艺、新设备,提高建设质量的相关文件。若对不同种类就地取材高含泥量天然砂砾材料,无静水洗及多道筛分破碎工艺,直接就地取材、合理利用,在节约大量宝贵水资源同时,最大程
6、度上保护了生态、降低了污染,同时兼顾乡村基础设施混凝土实体使用性能和质量,无疑对于整个乡村振兴来说可实现国家倡导的绿色施工、绿色建筑。乡村基础设施环保水泥是一种新型环保无机特种胶凝材料,与普通硅酸盐水泥相比,其彻底颠覆了传统水泥“怕土”的致命弱点,在常温下可有效改善混凝土集料中小于0.075mm以下土、泥等(主要是0.045mm以下颗粒)对混凝土性能的不利影响,其可直接激活细颗粒土、泥中(主要是0.045mm以下颖粒)潜在的硅基、铝基和钙基成份,使其参与水化反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝物质,并能形成均匀、致密、连续、稳定的胶凝结构,从而大幅度提升相关混凝土的致密性、均匀性和耐久性。解
7、决和改善普通硅酸盐水泥因集料含泥量高或级配问题造成的胶凝强度不够、混凝土使用性能差的弱点,直接实现了高含泥量地材(天然砂砾、渣土、建筑垃圾、风积沙等)的就地取材、无需经传统水洗、筛分等多重工艺就可直接生产出乡村基础设施环保水泥混凝土。选用新疆广泛分布的天然砂砾直接制备乡村基础设施环保水泥混凝土,在乡衬振兴的同时完全符合建设资源节约型、环境友好型社会的需求,通过就地取材、废物利用,是惠及民生,解决交通出行最后一公里的最佳解决方案。在此基础上,结合农村基础设施分布零散、规模偏小的特点,以“乡村基础设施环保水泥及混凝土技术+移动式拌合设备”的成套技术作为“科技精准扶贫”项目得到新能科技厅的大力支持,
8、形成一种机械化程度高、操作方便、灵活的成套技术,推动农村劳动力就业和创业,为以南整为典型代表的绿色科技助力新墓乡村振兴工作献计献策。该技术将在和田地区进行规模化应用,其施工应用管理经验可为本标准的编制提供宝贵技术支撑。总体而言,乡村基础设施环保水泥及混凝土在新疆地区尚没有一套较为成熟、相对统一的技术标准,使得乡村振兴中缺少了一种绿色可持续建造的混凝土技术。因此,在结合新疆农村发展、劳动力技术水平、建设规模和机械化水平的基础上,规范乡村基础设施环保水泥及混凝土技术在农村基础设施建设中的应用及小场景的混凝土机械化生产就显得非常必要,可进一步助力乡村振兴发展。三、主要起草过程自2018年新疆交通建设
9、集团股份有限公司(以下简称“交建集团”)以“就地取材”的原则就天然砂砾集料在混凝土中的应用进行了相关的研究工作,并随后在一级公路、农村公潞、基础设施建设、产业园建设中不断得到工程实践,尤其是依托自治区科技厅“科技精准扶贫”就地取材、绿色环保、低造价混凝土在农村基础设施建设过程中推广与应用示范项目,在乡村基础设施中得到广泛应用。在前期工作中,以交建集团牵头,对集料(以高含泥量天然砂砾为主)现状、含泥量对混凝土性能的影响进行详细调研,并对乡村基础设施环保水泥的化学成分进行分析评价,安定性、初凝、终凝、细度、氯离子含量、含琉量等各技术指标符合国家规范要求。在充分了解乡村基础设施环保水泥性能的基础上,
10、进行乡村基础设施环保水泥强度试验和乡村基础设施环保水泥混凝土的室内试脸(强度试验及耐久性试脸),评价乡村基础设施环保水泥用于乡村基础设施中的乡村道路、田间水渠、场地等硬化工程的使用性能。2021年度新疆维吾尔自治区地方标准制修订项目计划的通知给予本标准的立项,编制组通过总结多个工程项目的应用技术经验和质量评价,为本规范的编制提供了宝贵技术支撑。结合前期试验和工程应用,编制组对国内外相关技术标准、规范进行了充分的调研,在充分吸收现有技术的基础上,对乡村基础设施环保水泥及混凝土的特点和工程性能进行总结、归纳,对规范内容、条目进行了反复补充完善,在此基础上形成本规范的工作组讨论稿。2022年12月至
11、2023年3月期间,由主编单位牵头开展了上述讨论稿的意见征集工作,征集单位涵盖速设管理、科研、设计、施工,具体有新疆交通投资(集团)有限责任公司、新疆交投建设管理有限责任公司、新疆路桥建设集团有限公司、新短交通规划勘察设计研究院有限公司、新破生产建设兵团公路科学技术有限公司,共计收集21条建议。编制组按照上述征集意见认真修改完善,正式形成本规范的征询意见稿。四、制定(修订)标准的原则和依据,与现行法律、法规、标准的关系本规范编制的首要原则是与现行国家、行业标准不冲突,满足上位标准对已有技术指标的要求。在充分学习、掌握水泥化学分析方法(GB/T176-2017)、通用硅酸盐水泥(GB175-20
12、23)和建设用碎石、卵石(GB/T14685-2022)中对乡村基础设施环保水泥化学成分的有关技术要求的基础上,结合公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTG3420-2020)、混凝土物理力学性能试验方法标准(GB/T50081-2019)、C普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(GB/T50082-2019)、公路土工试验规程(JTG3430-2020)、公路工程集料试验规程(JTG3432-024)、水泥混凝土路面施工技术细则(JTG/TF30-2014)、公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTG3420-2020)对乡村基础设施环保水泥及混凝土进行强度及耐久性试验分析,提出符合要求的
13、乡村基础设施环保水泥及混凝土的技术指标。在充分试脸、工程应用及跟踪检测的基础上,本规范结合羽行公路行业标准,以下位标准满足上位标准,完善了上位标准中以天然砂砾为集料的乡村基础设施环保水泥及混凝土没有相关约束的不足,起到有益补充,进一步助力新技术在乡村振兴中的应用。五、主要条款的说明本标准分为7章、1个附录,主要包括:1范围、2规范性引用文件、3术语、定义和符号、4一般规定、5原材料要求、6乡村基础设施环保水泥混凝土技术要求、7移动拌合站设备技术要求、附录A水泥改性指数试险方法(规范性)。5.1 原材料要求5.1.1 激发改性剂在通用硅酸盐水泥标准(GB175)中对六类硅酸盐水泥组分做了规定,以
14、熟料和石膏为主要材料,混合材是在水泥种类满足强度要求的情况下增加水泥经济价值为目的而加入的材料,与熟料相比活性较低或没有活性。乡村基础设施环保水泥的生产是在普通硅酸盐水泥生产过程最后的磨细阶段,加入适量激发改性剂与普通硅酸盐水泥的组成成分共同磨细而成,激发改性剂可减小集料中细颗粒物(OO75mm粒径以下)含泥量对强度的不利影响。因此,将熟料、石膏、混合材作为乡村基础设施环保水泥的通用原材料,并按普通硅酸盐水泥技术要求进行控制,保证乡村基础设施环保水泥水化反应强度的形成。激发改性剂中主要成分为活性金属氧化物和氢氧化物等。激发改性剂中对有害物质做出要求,MgO、f-CaO、SO3、氯离子应满足规程
15、要求。此外,激发改性剂掺量为水泥用量的1%5%,该指标主要根据集料含泥量的多少而定,做到经济合理。5.1.2 掺入激发改性剂的效果分析(1)化学分析普通桂酸盆水泥熟料主要矿物成分为硅酸三钙(CaS)、硅酸二钙(CzS)、铝酸三钙(CA)、铁铝酸四钙(C4AF),对水化胶凝具有决定性的成分为硅酸三钙。利用傅里叶红外光谱对普通硅酸盐42.5#水泥分析可发现(图5-1),在波峰876cm处特征峰强度大,根据无机非金属图谱可判定该处为硅酸三钙和桂酸二钙基团,波峰1128cm,为铁铝酸四钙,波峰1410CmT附近为铝酸三钙,在23002400cmT范围为硅酸三钙中掺杂的少量其他氧化物。if7.f-ffU
16、ft一掺入激发及1/俅水泥“2366*j件剂的水泥“1410j:I11281NI(876*.M“-一-033001.10M图5-1普通水泥红外光谱对比图乡村基础设施环保水泥是在普通水泥当中加入适量改性剂,同时含有少量FeQ3、Cao和MgO。图5-2为激发改性剂红外光谱图,可看到改性剂基本为纯矿物形式,主要为8001250cm波峰内的硅、铝基材料,与水泥熟料红外光谱特征峰很相似。通过将普通水泥与一定比例的改性剂混合研磨,制得具有较高胶凝性的水泥。对乡村基础设施环保水泥进行红外光谱分析可知,图5-1中水泥主要四大成分7501550cm/波峰面积约为60263,而普通硅酸盐水泥在相同波数范围内波峰
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