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二、项目名称:水泥混凝土路面快速维修与高效再利用关键技术

(一)申报奖种:国家科学技术进步奖一等奖

(二)所在专业评审组名称:223公路水路及航空运输专业组

(三)项目简介:

本项目属交通运输科学技术领域.

我国公路水泥混凝土路面里程超过165万公路,是沥青路面公路里程的2.58倍,维修与改造的任务艰巨.本项目针对当前水泥混凝土路面维修技术存在工期长,成本高,环境污染大,改造技术存在废料利用率低,资源浪费,技术工艺不成熟等问题,历经十年的系统研究,提出水泥混凝土路面使用性能的快速评价技术,合理确定水泥混凝土路面的维修改造方式,提高路面改造过程中旧水泥混凝土料利用水平,延长旧水泥混凝土路面沥青路面加铺层的使用寿命..

主要技术创新如下:

(1)研发了系列水泥混凝土路面无损检测设备,实现了水泥混凝土路面使用状况的快速检测.自主研发了"水泥混凝土路面检测宽度可调的连续测空仪(ZL200720031791.X),"刚性路面结构连续性检测仪"(ZL201620032785.5),"激光路面构造深度测定仪(ZL200610105075.1)","路面病害调查处理方法(ZL201610064888.4),利用声学理论和热电转换方法,数字化技术,自动快速检测水泥混凝土路面板底脱空状况,形成了水泥混凝土路面板底连续性检测新技术,发明了"基于结构光视觉的水泥混凝土路面错台检测装置(ZL201610143937.60)","基于图像的水泥混凝土路面嵌缝料损坏类型识别分类方法(ZL201610143925.30)"等无损检测装备,提出了基于数字图像的水泥混凝土路面使用性能检测新方法,为水泥混凝土路面维修与改造方案选择提供了科学依据.

(2)研发了水泥混凝土路面结构高效就地原位利用和沥青路面加铺层性能评价成套设备,提升了旧水泥路面原位再利用水平和沥青路面加铺层使用性能.研发了水泥混凝土路面原位破碎利用系列设备"多锤头水泥路面破碎机(ZL200520113623.6)","门板式水泥路面破碎机(ZL200620008249.8)",并实现了工程化应用.经过多年实践提升,相关成果纳入了《旧水泥混凝土路面碎石化技术规程》(山东省标准DB37T1160-2016),《旧水泥混凝土路面多锤头式及门板式破碎再生利用关键技术》(2016002),研发了"沥青混合料冻融劈裂试验真空饱水与浸泡方法(ZL201610025556.0)"和"沥青路面精细抗滑保护层及其铺筑方法(ZL201610303375.6)",提升了沥青路面加铺层抗高温,抗水损害和抗疲劳性能等性能,解决了水泥混凝土路面结构利用率低,加铺结构耐久性差等技术问题.

(3)开发了水泥混凝土路面快速维修材料与灌浆技术,提高了旧水泥混凝土路面板底脱空的灌浆强度和旧水泥混凝土路面的维修使用寿命.研发了"抗滑雾封层材料及其施工方法(ZL201610305367.5)","油毡贴铺机(ZL200710017862.5)","废旧轮胎橡胶块制备橡胶沥青的方法(ZL201610114829.0)",提出了水泥混凝土路面维修的系列性材料,开发了混凝土路面快速修补材料(磷酸镁基快速修复材料),刚性路面空洞修补注浆机(ZL201610040977.2),解决了水泥路面传统维修工期长,成本高,环境污染等问题,并提出了相应的水泥路面快速维修工法(HNJSGF69-2016).解决了旧水泥混凝土路面板底脱空灌浆成型速度慢的技术难题,为水泥路面快速修复技术提供了全面解决方案.

(4)提出了水泥混凝土路面骨料现场再生处治技术,实现了旧水泥混凝土路面再生骨料的高效再利用.改良了传统骨料再生工艺,提高了骨料再生的利用率,研发了相应的现场再生设备(ZL201620523833.3).成果已纳入交通运输部《公路水泥混凝土路面再生利用细则》(JTG/TF31-2016),《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2016).解决了水泥混凝土路面骨料再生中利用率低,强度低等技术难题,突破了骨料再生高效利用的关键技术途径.

项目取得系列自主知识产权,代表性的授权发明专利10项,实用新型专利6项,出版专着3部,发表论文58篇,SCI收录16篇,EI收录12篇,获中国公路学会一等奖2项,省科技进步一等奖1项.核心成果制定国家标准2项,地方标准1项.

(四)主要完成单位及创新推广贡献:

主要完成单位创新推广贡献1中国路桥工程有限责任公司提出本项目整体研究思路,主持项目的全面研究工作,负责开展水泥混凝土路面快速维修材料的研发及应用工作.完成研究成果的实体工程应用,质量跟踪监测过程中的组织,协调以及研究成果的推广应用等工作.2东南大学东南大学为该项目的基础理论研究,新型试验评价方法和新型材料研究提供了先进的基础研究平台和有力条件,并在该项目中旧水泥混凝土路面的沥青加铺层结构设计方法,旧水泥混凝土路面改造技术和新型材料研发等方面取得了创新成果.3交通运输部公路科学研究院作为该项目的主要科研单位,主持了西部交通建设科技项目"水泥混凝土路面再生利用关键技术研究"(合同号:200431822301)及其技术推广项目(合同号:201631822392),研发了水泥混凝土路面多锤头破碎机和门板式破碎机等水泥混凝土路面原位高效再利用(碎石化破碎技术)成套装备.4同济大学作为该项目的参与科研单位,研发了系列水泥混凝土路面无损检测设备:基于结构光视觉的水泥混凝土路面错台检测装置及方法以及基于图像的水泥混凝土路面嵌缝料损坏类型识别分类方法.并成功推广应用于广西,山西,重庆等地的水泥混凝土路面无损快速检测和评价,大大提高了水泥混凝土路面病害(错台,接缝填缝料失效)检测的效率和可靠性,产生了显着的经济效益.5长沙理工大学对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:作为该项目的参与科研单位,完成水泥混凝土路面骨料现场再生处治技术的研发,实现了旧水泥混凝土路面再生骨料的高效再利用.改良了传统骨料再生工艺,提高了骨料再生的利用率,研发了相应的现场再生设备,解决了水泥混凝土路面骨料再生中利用率低,强度低等技术难题,突破了骨料再生高效再利用的关键技术途径.6河南省高远公路养护技术有限公司对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:作为该项目的主要装备研制单位,研发了水泥路面无损检测需要的水泥混凝土路面检测宽度可调的连续测空仪,刚性路面结构连续性检测仪等检测设备,该装备在云南,广州,上海,安徽,河南等多个省市进行了大量的检测,其准确性和可行性得到了充分验证,取得了良好的应用效果.7北京新桥技术发展有限公司对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:作为该项目的工程应用单位,主要负责该项目路面原位高效再利用装备的工程应用.国内广西,广东,湖北,陕西,重庆,黑龙江等省市,自治区的多条水泥混凝土路面维修改造工程中得到应用,取得了巨大的经济效益和社会效益.

(五)推广应用情况:

项目研究成果整体达到国际先进水平,部分成果达到国际领先.国内应用于广西,山东,安徽,浙江等十余个省份,累计应用里程4500公里以上,节约费用超过12亿元,工期平均缩短30%,国外应用于非洲安哥拉及赤道几内亚的工程项目,累计应用里程360公里,节约费用超过1.2亿元.取得了巨大的经济,社会效益.

主要应用单位情况表

应用单位名称应用技术应用的起止时间联系人经济,社会效益湖北省公路局多锤头碎石化破碎技术2004.1~

至今养护机务处近三年节省养护费用0.71亿元浙江方正交通建设公司骨料再生技术应用2016.11~

2016.1市场部节省成本费用0.08亿元广东省公路局多锤头碎石化破碎技术2007.6~

2016.12养护机务处节省成本0.78亿元广西南宁高速公路有限公司无损检测技术应用2016.4~

20162工程部项目应用节约养护费用0.1亿元非洲安哥拉城建部公共建筑管理局快速修复技术及修复材料的应用2016.6~

2016.1公共建筑管理局节省养护费用0.25亿元

(六)曾获科技奖励情况:

获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级主要获奖人授奖单位旧混凝土路面再生利用及病害快速修复技术研究2016中国公路学会科学技术奖一等李九苏,李植淮,刘朝晖,姚佳良,戴聆春等中交路桥,长沙理工大学等水泥混凝土路面再生利用关键技术研究2016中国公路学会科学技术奖一等李昌铸,刘月莲,苏纪开,岳军声,赵之杰等交通部公路科学研究院等水泥混凝土路面碎石化技术应用研究2016山东省科技进步奖一等王松根,黄晓明,张玉宏,李昶,曹茂坤等山东省交通厅公路局,东南大学等

(七)主要知识产权证明目录:

知识产权类别知识产权具体名称国家

(地区)授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态发明专利基于结构光视觉的水泥混凝土路面错台检测装置中国ZL201610143937.602016.04.171180085谈至明谈至明授权,有效发明专利基于图像的水泥混凝土路面嵌缝料损坏类型识别分类方法中国ZL201610143925.302016.10.301293796谈至明

周玉民谈至明授权,有效发明专利刚性和半刚性路面空洞修补注浆机中国ZL201610040977.22016.02.181143854刘廷国刘廷国授权,有效实用新型多锤头水泥路面破碎机中国ZL200520163623.62007.02.28874582北京中桀伟业道路工程技术有限公司赵之杰授权,有效实用新型门板式水泥路面破碎机中国200620008249.82016.11.091004019赵之杰赵之杰授权,有效发明专利废旧轮胎橡胶块制备橡胶沥青的方法中国ZL201610114829.02016.12.071072102刘廷国刘廷国授权,有效实用新型混凝土骨料再生设备中国ZL201620523833.32016.03.161720668长沙理工大学李九苏授权,有效软件着作权水泥混凝土路面改造工程管理系统中国0593082004.05.20059308北京新桥技术发展有限公司有效行业规范公路水泥混凝土路面再生利用细则中国JTG/TF31-20162016JTG/TF31-2016交通运输部公路科学研究院已发布

(八)主要完成人情况表:

姓名排名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献获得国家科技奖励情况黄晓明1教授东南大学中国路桥工程有限责任公司项目技术负责人,负责项目研究内容规划,确定技术路线.对创新点1,2有重要贡献.开发了新型水泥混凝土路面端部处理技术结构,旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计和性能试验评价方法(获2项发明专利),创新提出了适用于重载交通的路面沥青路面加铺层结构设计与评价方法(出版着作1部),整体优化了旧水泥混凝土路面结构和材料(SCI/EI论文8篇).在该项目研发工作中投入的工作量占本人工作总量的75%.2006年,国家科技进步二等奖,"国道205线滨州黄河公路大桥工程综合技术研究",排名第5,证书编号:2006-J-221-2-07-R05李植淮2教授级高级工程师中国路桥工程有限责任公司中国路桥工程有限责任公司项目的总体规划及方案设计主要负责人之一,制定项目总体研究方案和实施计划,主持项目的总体研究工作,对创新点3做出了创造性贡献,是该项目顺利开展工作,完成最终研究目标的领军人物.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为70%.无谈至明3教授同济大学中国路桥工程有限责任公司项目检测技术负责人,负责项目无损检测技术的技术路线和方法.对创新点1有重要贡献.开发了基于结构光视觉的水泥混凝土路面错台检测装置及方法以及基于图像的水泥混凝土路面嵌缝料损坏类型识别分类方法,用于水泥混凝土路面无损快速检测和评价.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为65%.无李九苏4副教授长沙理工大学中国路桥工程有限责任公司项目水泥混凝土再生利用技术负责人,负责再生技术的技术路线和方法.对创新点3有重要贡献.完成课题申请立项,研究过程及成果推广应用过程中的组织及成果整理等工作.制定研究目标,技术路线及工作计划,承担关键技术研究工作.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为75%.无赵之杰5高级工程师交通运输部公路科学研究院中国路桥工程有限责任公司项目科研,施工技术负责人,负责项目研发技术的技术路线和方法.对创新点2有重要贡献.参与完成了交通运输部西部交通项目《水泥混凝土路面再生利用关键技术的研究》,主持了《旧水泥混凝土路面再生利用技术研究与应用示范》项目,主持研发关于多锤头设备(专利号:ZL200520113623.6)和板式打裂压稳设备(专利号:ZL200620008249.8)的实用新型专利两项,主持研究的交通运输部推荐性行业标准"公路水泥混凝土路面再生利用技术细则".在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为85%.无刘廷国6教授级高级工程师河南省高远公路养护技术有限公司中国路桥工程有限责任公司项目检测装备研发负责人.提出并开发研制了一种基于声效法的水泥混凝土路面检测宽度可调的连续测空仪(专利号:201620032785.5),该方法具有快速无损,准确率高等特点,为水泥混凝土路面预防性养护提供了有效的检测依据.开发研制了一种散装水泥注浆车(201620028860.6),明显提高了水泥混凝土路面脱空处治过程中的工作效率,降低了施工成本.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为70%.无卢山7教授级高级工程师中国路桥工程有限责任公司中国路桥工程有限责任公司项目工程推广总体负责人,制定国内外项目应用推广计划,主持项目总体应用工作规划.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为60%.无李昶8副教授东南大学中国路桥工程有限责任公司负责原位破碎技术的理论分析与现场试验等工作.参加"水泥混凝土路面碎石化技术应用研究"研究项目,参与山东省地方规范《旧水泥混凝土路面碎石化技术规程》(山东省标准DB37T1160-2016)的编制,发表相关论文2篇.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为80%.无侯曙光9副教授河南省高远公路养护技术有限公司中国路桥工程有限责任公司项目检测装备研发主要参与人.提出了水泥路面改造工艺中层间结合处治技术及罩面技术,主持及参与了基于声效机理的水泥路面板底脱空检测及可视化识别研究,水泥路面脱空处治的无机及有机材料开发研究,水泥路面脱空处治工艺工法及配套装备研究,刚性路面改造方案设计及优化等.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为80%.无赵美玲10高级工程师北京新桥技术发展有限公司中国路桥工程有限责任公司项目科研,施工技术参加人.作为第二主要完成人参加西部交通建设课题"水泥混凝土路面再生利用关键技术研究与推广应用研究"项目及作为第三项目负责人参加完成2016年实施颁布的"公路水泥混凝土路面再生利用技术细则".在该项技术研发工作中投入工作量占本人同期工作总量百分比80%.无贾其军11高级工程师中国路桥工程有限责任公司中国路桥工程有限责任公司项目海外工程应用推广负责人.参与完成研究成果在赤道几内亚宾东-瑞刚布公路项目工程应用,质量跟踪监测过程中的组织,协调以及研究成果的推广应用等工作.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为80%.无周玉民12副教授同济大学中国路桥工程有限责任公司参与开发了基于结构光视觉的水泥混凝土路面错台检测装置及方法以及基于图像的水泥混凝土路面嵌缝料损坏类型识别分类方法,用于水泥混凝土路面无损快速检测和评价.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为70%.无姚佳良13教授长沙理工大学中国路桥工程有限责任公司参与骨料现场再生处治技术成果推广应用过程中的组织及成果整理等工作.参与制定研究目标,技术路线及工作计划,承担部分关键技术研究工作,对创新点3,4均作出贡献.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为85%.无李连友14高级工程师中国路桥工程有限责任公司中国路桥工程有限责任公司项目海外工程应用推广负责人.参与完成研究成果在安哥拉Tomboco-M'BanzaCongo道路改造项目工程应用,质量跟踪监测过程中的组织,协调以及研究成果的推广应用等工作.在该项技术研发工作中投入的工作量占本人同期工作总量的百分比为85%.无