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《预制节段拼装用环氧胶粘剂》实施应用
一、编制背景
(一)编制背景
预制节段胶拼技术作为工业化建造的生产方式,能满足构件的装配式生产工厂化、标准化及快速化施工要求,具有安全、经济、绿色和施工质量易控制等优点,最早在欧美应用于桥梁工程建设中。自20世纪90年代胶拼技术被引进中国后,近年来在桥梁、风电、地铁等领域得到快速推广应用。
《预制节段拼装用环氧胶粘剂》T/CECS 10080—2020(以下简称《标准》)在节段胶拼技术中主要用于相邻节段间的粘接,使节段胶拼后的效果等同现浇,主要起粘接、密封防水和快速拼装的作用。国外仅有出版于1978的《环氧拼接胶在节段构造中应用的规范建议》(FIP/9/2/1978),国内缺少专项标准。工程应用需求的急剧增长与产品标准制定滞后的矛盾日益突出,给材料研发和生产、工程设计与选材、检测与验收等带来了很大困难,严重阻碍了我国预制节段胶拼技术的推广应用。
基于此,我们向中国工程建设标准化协会提出了制定该《标准》的申请。根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2017年第一批产品标准试点项目计划>的通知》(建标协字〔2017〕015号)的要求,由中国建筑科学研究院会同有关单位负责制定本标准。
(二)编制目的和意义
拼接胶作为胶拼工程接缝处的关键粘接材料,其性能直接影响结构工程的使用寿命。标准的缺失使得产品质量良莠不齐,检测评价无据可依,市场竞争杂乱无序,工程潜在风险突出,应用需求的快速增长与标准体系发展滞后之间的矛盾日益凸显。主要体现在产品分类不合理、指标设置不科学、技术要求不协调、检测方法不统一等方面。对此,编制组充分调研和分析国内外相关工程现状和研制水平,通过大量验证性试验和工程现场调查,从产品分类,技术要求,测试方法,检验规则和运输贮存等全环节系统构建拼接胶产品质量评价标准,保障胶拼工程质量安全,促进我国预制节段胶拼技术及其行业高质量发展的目的。
《标准》的制定将有力推动拼接胶产品自主研发、生产设备改造升级、企业效益有效提升,有序规范产品质量检验和检测的公正性评价,有效促进胶拼技术应用和推广的跨越式拓展,显著提高胶拼工程安全和耐久的可靠性水平,大力增进胶拼行业经济和社会效益的可持续发展。尤为重要的是,标准的应用支撑了胶品行业及其产业链更好地服务于“两新一重”等国家战略的实施,将推进中国产品和技术更好更快地走出去助力“一带一路”工程的建设。
二、技术内容
编制组基于统一性、协调性、适用性、一致性、规范性原则,在系统分析国内外研究成果、工程现状、生产水平的基础上,遵循国内标准体系规定,系统地制定了产品质量的评价体系,包括产品的适用范围、术语和定义、分类和标记、技术要求、试验方法、检验规则和包装运输等。
基于绿色环保、施工便捷、安全可靠和高效耐久的产品特性,编制组在保留部分FIP标准提出的物理力学性能指标的基础上,新增了环保性能、物理性能、粘接性能、长期使用性能和耐介质侵蚀性能检验项目和技术要求。重点解决了产品耐久性评定的技术难题,基于高温高湿、冻融循环、动荷载作用、长期应力作用(设计使用年限50年以上)及介质侵蚀等应用工况对拼接胶长期性能指标进行了全面规定。
根据拼接胶的应用特点和施工要求,编制组按照产品的施工温度适用范围将拼接胶分为3类,针对不同类型的拼接胶,建立了适用性、操作性和科学性更强的检测技术。对于与FIP一致的检测项目,制定过程中尽可能采用国内现有标准体系中等效的方法,并结合产品特性对测试条件做详细规定,包括吸水性、水中溶解率、收缩性、压缩强度等;对于新增项目,除借鉴现有环氧树脂胶粘剂的测试方法外,再结合实际工况制定适用性更强的测试条件和测试方法,主要包括不挥发物含量、有害物质限量、热变形温度、压缩弹性模量、钢对混凝土正拉粘结强度等。针对拼接胶产品应用工况复杂多样的特点,重点建立了拼接胶长期性能的检测方法。
三、创新性
《标准》主要有以下三点创新性:
(1)首次创建了拼接胶产品质量评价体系,填补了该领域的技术空白,满足了当前阶段胶拼行业高质量发展的迫切需求。
(2)首次全面提出了拼接胶产品的技术要求,首次创新性地将工程设计使用年限引入对拼接胶长期使用性能的评价中,解决了产品耐久性评定的技术难题。
(3)首次系统建立了拼接胶性能检验的测试技术及评价方法,解决了产品检测无据、评定无序的现实问题。
四、实施效果
(一)应用推广情况
《标准》为国内首部拼接胶产品标准,系统构建了拼接胶产品质量评价体系,填补了该领域的技术空白,相关成果已广泛应用于胶拼行业的研发、生产、设计、施工和检验检测等各环节,推广应用取得显著成效。
(1)被5部标准引用,其中地方标准1部、团体标准2部、企业标准2部。包括:《预制拼装桥墩设计与施工技术规范》DB33/T 2385-2021、《预制混凝土节段胶拼应用技术规程》T/CECS 1131-2022、在编中国工程建设标准化协会标准《铁路混凝土桥梁节段预制拼装用结构胶》、中国铁建股份有限公司企业标准《桥墩预制拼装技术规程》Q/CRCC 33501-2021等。
(2)被1部行业内知名专著引用。集合国内众多知名高校、科研院所的学者,由化学工业出版社出版的专著《现代胶黏剂应用技术手册》将本标准收编于《第11章胶黏剂在土木与建筑行业中的应用》中。
(3)4年多以来,依据该标准生产的产品销售额累计超过10亿元。行业内50余家企业已依据本标准的技术要求进行产品的研发、生产和销售,推动了近20家企业生产设备的自动化改造升级,助力5家标准参编单位评选为所在省市的“专精特新”企业称号。
(4)执行本标准生产的材料被应用于国内外300余项节段胶拼工程中,工程体量累计超过5000亿元,涵括铁道工程、交通工程、风电工程、港澳工程等,包括众多国家重大工程项目,如川藏铁路雅安至林芝段、港珠澳大桥、上海电力浙东风电项目等。
(5)本《标准》被5个国家级检验检测机构纳入到实验室资质认可范围内,包括国家建筑工程材料质量检验检测中心、国家建筑材料测试中心、国家建筑工程质量检验检测中心、国家化学建筑材料测试中心(建工测试部)、国家金属制品质量检验检测中心。
(6)2020年以来,建研院检测中心有限公司(原中国建筑科学研究院有限公司建筑工程检测中心)下属“国家建筑工程质量检验检测中心”“国家化学建筑材料测试中心(建工测试部)”开展拼接胶检测、咨询和科研工作,培养了10名技术骨干,其中1人晋升正高级职称,7人晋升中级职称。
(7)支撑了1项国家标准《预制混凝土节段拼装用环氧胶粘剂》GB/T 44543—2024的获批立项,进一步提升了拼接胶标准的影响力,规范了拼接胶应用的有序性,促进了胶拼技术行业快速健康发展。
(8)执行本《标准》生产的材料被应用于“一带一路”沿线国家重点建设工程,包括孟加拉、斯里兰卡、泰国等,有力地支持了中国产品和中国技术更好地走出去。
(二)效果情况
《标准》制定及发布实施以来,相关成果已广泛应用于指导胶品行业的研发、生产、设计、施工和检测等,获得以下良好社会、经济和环境效益:
(1)绿色环保、安全健康
根据国家发展改革委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》2016版,拼接胶属于新材料产业-先进结构材料产业-工程塑料及合成树脂的“高性能环氧树脂”领域。本标准产品对环保性能要求更高,执行强制性国家标准《建筑胶粘剂有害物质限量》GB 30982—2014的规定,有害物质限量均远低于其他相关标准的要求。满足国家大力推行绿色、环保、安全、健康产品的政策要求。
(2)施工过程智能低碳、高效节能
预制节段胶拼技术属于国家大力倡导的建筑工业化领域。拼接胶实现了预制节段的高效拼装,能够大大缩短工期、减少交通干扰、降低环境污染。采用传统的湿接缝技术需要现浇混凝土,并养护28d,而胶接缝只需要24h就能达到设计强度。本标准的推广和应用有利于建设工程的高效施工和节水、节能、节材,减少二氧化碳排放,减少粉尘排放,减少工程全生命周期的运维成本,节能减排成效显著,有助于早日实现“双碳”目标。
(3)推动技术进步,助力中国标准更好走出去
本标准提出了全面优于国际、国内相关标准的技术要求,预计未来将被更多的标准引用,被更多的检测机构纳入到认可范围内,将更有力的促进我国预制节段胶拼技术的进步与发展。通过占领预制节段胶拼技术竞争制高点,有利于中国标准更好地走出去服务于“一带一路”建设工程。
(4)拓展了新兴领域的应用,推动社会经济发展
节段胶拼工程在地铁、风电、管廊等领域取得了新的拓展。近几年来,国家大力发展风力发电,拼接胶在风电混塔建设中得到快速应用,已在国内超1万个风电塔筒的胶拼工程中得到应用;未来5年,预计每年均将有超过5000个风电塔筒的建设项目将采用胶拼技术。标准制定及发布实施4年多来,国内外30余家规模企业具备了拼接胶产品的研发生产实力,产品销售额过5亿元。
五、特点与亮点
该《标准》为国内第一项拼接胶产品标准,荣获2023年度中国工程建设标准化协会工程建设标准科技创新奖项目三等奖。由于该《标准》发挥的积极重要技术支撑作用,获批立项升级为国家标准《预制混凝土节段拼装用环氧胶粘剂》GB/T 44543—2024。
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