HCSA雙膨脹源高性能混凝土膨脹劑與應用成套技術是中國建筑材料科學研究總院(以下簡稱中國建材總院)趙順增教授團隊歷經14年深入研發(fā)的，填補了我國解決混凝土變形開裂世界性難題在關鍵材料和應用技術上的空白。該項成果經中國建筑材料聯(lián)合會組織鑒定，專家認為成果整體達到國際領先水平，并獲得2014年度建筑材料科技進步一等獎。項目已累計制備系列材料230余萬噸，成功應用于地鐵、高層建筑等地下空間及高鐵、核電、橋隧、水工建筑等上百項重點工程，達到混凝土結構抗裂防滲的預期目的，極大地推動了我國高性能混凝土和建筑、建工行業(yè)的技術進步，提升了高鐵、核電等戰(zhàn)略新興產業(yè)建設水平與國際競爭力，取得了顯著的經濟和社會效益，市場前景廣闊。
瞄準市場立項
混凝土是基礎設施、房屋建設不可或缺的材料，我國每年用量高達40億~50億立方米，提高混凝土性能和安全、耐久性是業(yè)內同行長期追求的目標?；炷灵_裂是迄今未能有效解決的世界性工程技術難題，引起的原因包括：載荷（結構性裂縫）、變形（非結構性裂縫）、載荷與變形耦合及堿骨料反應、凍融、安定性差等，其中變形（非結構性裂縫）所占比例高達80%以上。變形開裂是混凝土主要組分水泥凝固干縮和水化熱溫升引起的。摻加膨脹材料補償混凝土收縮變形，是業(yè)界公認的有效技術途徑，但國內外現(xiàn)有的膨脹材料，存在膨脹劑膨脹能低、絕濕膨脹小、膨脹速率慢、膨脹期長、與活性礦物摻合料適應性差、防裂效果不佳等問題?？販厥┕て毡椴捎梦锢斫禍?，拌料預冷卻、內部預埋冷卻管、外保溫、保濕養(yǎng)護等復雜措施，不僅消耗水資源且費時費力，代價高昂，平均每立方米耗資40~60元，仍未防止水化熱溫升變形?；炷磷冃危ǜ煽s、溫升）導致開裂、滲漏，不僅影響工程的安全性和耐久性，每年會造成1800億～3600億元經濟損失，嚴重的還會威脅人民群眾的生命安全。因此，無論從解決混凝土開裂技術角度來看，還是市場對膨脹能高、水化放熱慢、絕濕環(huán)境膨脹率高的變形控制材料替代現(xiàn)有材料的需求，都十分迫切。
成果國際領先
1998年，趙順增教授帶領團隊進行科技攻關，通過系統(tǒng)研究高性能混凝土膨脹劑和補償收縮混凝土的基礎理論、膨脹劑礦物成分設計和燒成工藝，完成實驗室成果。首次提出了基于固相反應機理的雙源膨脹設計理念，發(fā)明了一種以氧化鈣為主要膨脹源、無水硫鋁酸鈣和石膏為次要膨脹源的HCSA雙源高性能混凝土膨脹劑。經權威機構鑒定，HCSA膨脹劑的膨脹率高達0.17%，絕濕環(huán)境補償收縮能力目前國內外最強，實現(xiàn)不澆水也能膨脹，膨脹期短（7～10天）、無后期延遲膨脹風險，干燥收縮小，且能激發(fā)摻合料活性，性能優(yōu)于國內外同類產品，形成了從基礎理論、產品制備、成果應用、建立標準體系成套技術體系。
產業(yè)化規(guī)模生產
雙源膨脹熟料是制備HCSA系列高性能混凝土膨脹劑的母料和基礎，穩(wěn)定的熟料供應是規(guī)模化產業(yè)應用的前提。2003年中國建材總院與天津豹鳴股份有限公司就HCSA雙源膨脹劑技術成果轉化達成協(xié)議，著手實現(xiàn)雙源高性能膨脹劑由實驗室成果向產業(yè)化規(guī)模生產的轉化。中國建材總院專家和企業(yè)組成專門的生產、管理和技術團隊，依托企業(yè)現(xiàn)有的設備和工業(yè)基礎，成果從小樣、中樣到批量生產的配方優(yōu)化和燒成工藝，配套完成技術人員和工人的技術培訓，首次實現(xiàn)了雙源膨脹熟料的干法回轉窯工業(yè)化生產，建成年產3萬噸的熟料生產線。產品投入市場后，市場需求旺盛，供不應求。2012年，又與鄭州建文特材科技有限公司達成技術轉讓協(xié)議，在新密市建成年產10萬噸的熟料生產線，有效保障了高品質雙源膨脹熟料的供應。
典型工程應用
依不同工程提供的混凝土配制技術要求，通過雙源膨脹劑的組成與用量變化，調整混凝土膨脹率，中國建材總院開發(fā)了一系列工程應用技術，成功用于地下空間結構自防水、超長結構、自密實混凝土、大體積混凝土、灌注樁等不同現(xiàn)代混凝土工程，極大地推動了我國高性能混凝土和建筑、建工行業(yè)的技術進步，顯著提高了我國基礎設施的安全性和耐久性。迄今為止，累計節(jié)約水泥約492萬噸，減排CO2約400萬噸，節(jié)約了大量由石化原料制備的有機防水材料，環(huán)保意義巨大。研究成果提升了高鐵、核電等戰(zhàn)略新興產業(yè)建設水平與國際競爭力，社會效益顯著。
規(guī)范引領市場
為了規(guī)范混凝土膨脹劑的生產和應用，趙順增教授一直致力于相關標準、規(guī)范制定工作，經過多年努力，制定了產品、應用技術標準6部。尤其是2009年制定的我國首部混凝土膨脹劑產品國家標準GB23439-2009《混凝土膨脹劑》和首部補償收縮混凝土應用技術標準JGJ/T178-2009《補償收縮混凝土應用技術規(guī)程》，對規(guī)范和提高我國膨脹劑質量和膨脹劑混凝土的應用技術水平具有重要作用。新標準的實施和用戶對膨脹劑質量的重視，使得前些年充斥建筑市場的假冒偽劣膨脹劑大為減少，山寨廠大多垮臺，膨脹劑生產供應逐漸集中在幾個有信譽的大企業(yè)中，起到規(guī)范、凈化和引領和市場走向作用，為雙源膨脹劑成果規(guī)?；瘧锰峁┝吮Ｕ稀?
為了克服施工現(xiàn)場無法測量補償收縮混凝土限制膨脹率的難題，指導混凝土膨脹劑正確使用，杜絕攪拌站少摻或不摻膨脹劑。團隊開發(fā)了水泥混凝土膨脹收縮變形及凝結時間測定裝置，可以實時自動測量混凝土強度發(fā)展全程的變形量，編制的相應計算機軟件，利用互聯(lián)網(wǎng)通訊技術，實現(xiàn)混凝土變形全程遠程監(jiān)控，為混凝土工程控制變形提供了快捷簡便有效的檢測手段，為成果推廣提供檢測利器。
建設示范工程
建設雙源高性能膨脹劑應用示范工程，為科技成果轉化提供示范窗口，是加快成果轉化的有利途徑。團隊積極與北京、天津、山東等地的建筑設計研究院溝通，保持良好合作關系。通過結構自防水、超長結構連續(xù)施工及大體積混凝土控溫等典型工程應用技術在國家奧林匹克體育場（鳥巢）、高鐵北京南站、南京長江四橋、天津梅江暢水園、山東聊城市民文化中心等多項重點工程的示范建設，擴大了社會影響，展示了雙膨脹源高性能混凝土膨脹劑與應用成套技術的優(yōu)勢和經濟價值，讓觀摩考察的人更加直觀、真實地認識該成果的好處，使得成果能更快速推廣。
著力宣傳推廣
對雙源高性能膨脹劑的性能及配套應用技術，市場需要一個認知、了解和認可的過程。為了更加有助于推廣科研成果，團隊一方面積極與國內相關科研院所和高校的知名專家保持緊密合作，利用高性能膨脹劑的優(yōu)異性能，解決困擾各個領域專家的裂縫控制難題，提升雙源膨脹劑的科學價值，同時拓寬了其應用范圍。另一方面，由中國硅酸鹽學會水泥制品分會膨脹與自應力專業(yè)委員會主辦，趙順增教授擔任主編的《膨脹劑與膨脹混凝土》于2004年創(chuàng)刊。該刊主要收攬了國內外混凝土膨脹劑領域內的最新科研及工程應用成果，積極宣導膨脹劑和補償收縮混凝土知識。借助該平臺，團隊可以及時將雙源膨脹劑的科研成果及應用技術傳遞到設計、業(yè)主、施工方和生產商手中，為成果的推廣提供科學指導依據(jù)，有利推動了科技成果的轉化，引領行業(yè)技術進步。
