第四节 寒地建筑
第四节 寒地建筑
一、冻土与地基基础
1986年，省寒地建筑院郭明洙、韩华光、唐晓波、王公山完成建设部课题强夯法在寒冷地区的应用研究，在国际冻土界首次提出用强夯法改变土的物理性质和水分补给条件，从而达到改变土的冻胀性观点，并1987年应用于大庆油田建设项目获成功。强夯技术被列为国家“八五”期间重点推广项目，该院被列为全国强夯技术推广工作的技术依托单位，在推广期间，承担了10余项国家重点工程，近100项工程项目。
1992～1993年，省寒地建筑院主持制订国家标准《建筑工程冬期施工技术规程》。该规程是根据建设部（90）建标字407号文件精神，中国首次制订的建筑施工技术的综合性规程，由该院主持会同有关东北、西北、华北等省、市、自治区的施工、科研13个单位共同制订，于1994年3月由建设部建筑工程标准技术归口单位组织审查鉴定。在制订过程中进行了大量调研工作，开展了多项专题研究，在总结中国几十年来业已成熟的冬期施工新技术及近年的新工艺、新经验的基础上，参考原苏联1987年颁发的《建筑标准与规范》《国际砼冬季施工建设》，结合中国国情和技术条件而制订的。1995年由建筑出版社出版发行《建筑工程冬期施工技术规程》（共12章，43节，316条，5个附录）及条文说明。该技术标准集成了中国广大工程技术人员和科技人员几十年来取得的技术成果，同时吸收和借鉴国外相关的新技术成果和经验，反映了国内外当时的冬期施工技术的发展水平。
1993～1995年，省寒地建筑院完成冻土地区建筑基础浅埋研究，在国际冻土学界首次提出用双层地基模型理论计算冻胀力，从而确定建筑基础的合理埋深，解决了近100年来冻土科学始终未能解决的难题，研究水平居国际领先地位，并编入国家规范，1996年获建设部科技进步奖一等奖。
1995年，省寒地建筑院王公山、徐国光、李坤、宫志群、杨玉东等完成粉煤灰地基的冻胀性及粉煤灰地基应用技术研究。该课题经过3年的试验室试验与野外原位测试，对粉煤灰地基的冻胀性、冻胀力、承载力与地基加固方法等进行了研究，证实粉煤灰地基属冻胀敏感性地基，在水分与气温适宜的条件下，其冻胀率可达13.8％，对基础底面的冻胀力可达500千帕，足以使建筑产生冻害。在粉煤灰中掺入白灰，或是在基础上施加荷载均可对冻胀产生抑制作用。本课题利用强夯法对储灰场深厚粉煤灰进行加固并获得成功，与国内外一直沿用的分层碾压法相比，提高了加固效果和工作效率，节约基础工程费用240万元，并为储灰场的直接利用提供了良好的工程实例。在粉煤灰地基的冻胀性及冻胀力研究方面达到了国际领先水平。1996年获黑龙江省城乡建设科技进步奖一等奖。
1997年，省寒地建筑院刘鸿绪、杨玉成、徐学燕、陈亚明、冯冲完成国家自然科学基金项目“冻土动力特性及冻层对房屋震害影响和减灾措施研究”。课题组在中科院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室对冻土的动力特性进行了系统研究，历时3年做了大量试验，得出一批国内外很少有人取得的冻土动力参数。并在哈尔滨、牙克石及海拉尔等地进行了现场原位场地与建筑物的地微动实测，在室内进行了计算分析。季节冻土地区在冬季形成一层坚硬的冻土外壳，改变了地表土层的动力特性与卓越周期，它将直接影响到建（构）筑物在地震中的破坏程度，经过系统研究，提出相应措施，防止或减少地震时的灾害性破坏。该成果应用在北方寒冷地区季节冻土带的地震设防区，为抗震减灾设计提供科学依据。1998年获黑龙江省城乡建设科技进步奖二等奖。
省寒地建筑院的冻土科研成果引起国际冻土界的广泛关注，加拿大、美国、日本、原苏联、芬兰、挪威、瑞典等国的冻土研究学者到该院进行考察和学术交流，还与日本北海道寒地研究所、俄罗斯科学院冻土研究所、俄罗斯远东建筑研究所建立定期学术交流或学者互访制度。该院冻土与地基基础技术已经成熟，并承担标准修订、行业技术咨询、冻土工程事故的鉴定、基础浅埋技术的推广、冻土地基处理、冻土技术培训等业务，在全国建设行业冻土地基基础技术领域处于龙头地位。
二、建筑冬期施工
中国东北、华北、西北地区在冬季都存在负温条件下的混凝土施工，黑龙江省的地域特点使这一问题更为突出。因此，从20世纪60年代开始，建设部即把省寒地建筑院作为全国建筑冬期施工技术研究的依托单位，在科研项目的立项和科研经费的投入方面都重点予以支持，使之形成了完善的冬期施工科研队伍和试验条件。省寒地建筑院在土方冬期施工、钢材负温焊接、混凝土冬期施工、建筑材料负温性能研究等技术领域开展了大量研究工作。
1995年，省寒地建筑院朱卫忠、马文海、鲍长海、夏云等研究开发广义综合蓄热法混凝土冬期施工成套技术。该技术突破了综合蓄热法中砼在0℃硬化的限制，可使砼在零下15℃中硬化，并在模板蓄热保温计算理论中突破了吴震东公式中0℃计算条件，提出用掺防冻剂水泥水化热平衡原理计算水泥水化放热速度系数米值的方法，从而改变了吴氏公式原来在负温下不能应用的状态，把吴氏公式应用到—15℃。在砼质量控制技术中，首次确定了一次冻结法判断临界强度失效，为修订冬施有关标准奠定基础。提出了负温下砼抗冻临界强度f－15cl的新概念，并用多次冻结法与冻融回线法确定严寒地区负温砼抗冻临界强度为3.0～5.0兆帕；在砼早期强度推定中，采用了折线法代替原计算中割线法，并提出了20％～30％段用于抗冻临界强度，55％～60％用于控制拆模强度的新方法，从而消除了以往的砼强度推定中采用平均值法的模糊概念。该成果发展了中国冬期施工新方法，也是国际上首次提出的冬期施工的新方法。该项目通过建设部组织的鉴定，认为，负温混凝土技术、模板蓄热保温技术和负温混凝土质量控制技术构成了严寒地区负温混凝土施工的完整技术体系；将蓄热法和综合蓄热法冬施温度界限扩宽到－30℃ ，首先提出的掺防冻剂水泥水化热平衡，研究负温硬化混凝土细观结构与物理力学性能等关系以及－15℃ 条件下抗冻临界强度概念等方均具有独创性；该课题成果在黑龙江省、吉林省等严寒地区大量的工程应用实践证明是安全、可靠、有效的，达到了技术先进、经济合理、节约能源、方便施工目的。可在中国“三北”地区工业与民用建筑混凝土结构中推广应用，该技术成果达到同类技术的国际领先水平。1998年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
同年，省寒地建筑院朱卫忠、康保中、尹冬梅、田大伟、刘琪研制无覆盖型冬施混凝土防冻剂。该项研究是为发展中国华北地区整个冬季及东北地区秋末冬初、冬末春初时节进行负温混凝土工程冬期施工，尤其是高层建筑、框架砼工程及大体积砼工程的冬期施工等而不需要保温覆盖目的而进行的科研项目，其“无覆盖冬期砼工程施工方法”是在砼工程冬期施工中掺入华北1号早强防冻剂，在LNC—7型负温砼表面涂刷养护剂，保证砼强度增长的施工方法。1996年获黑龙江省城乡建设科技进步奖二等奖。
1997年，省寒地建筑院张得永、潘雨、朱卫中、石海山、林家齐完成外保温节能墙体构造及施工工艺研究。该墙体构造采用发泡型硬质聚苯乙烯泡沫板—EPS板作为主保温材料及完整性构造材料主体，采用HD砂浆粘结及塑料胀钉固定形成完整的“双保险构造”体系，施工操作简便、易行、快捷、省工，成本低于国内其他一些新型节能墙体，该成果为实现《民用建筑热工及采暖节能设计标准》（JGJ26—95）要求节能50％的目标创造了条件。1998年获黑龙江省城乡建设科技进步奖二等奖。
2000年，省寒地建筑院石海山、齐晓东、尹冬梅、王剑研制能在—10℃条件下硬化的C50、C60 、C70 级负温高强混凝土，其施工坍落度值达18～20厘米，且—7d强度大于15兆帕，—7d＋28d强度大于50 、60 、70兆帕 ，并研究出高强混凝土的抗冻临界强度及冬期施工方法。
三、混凝土及混凝土外加剂
省寒地建筑院是最早开展这项技术研究的单位之一，完成大量的外加剂新产品开发、检测和应用技术科研项目，混凝土外加剂在黑龙江省处于领先地位，混凝土防冻剂的技术水平处于全国领先地位。由于黑龙江省独特的地理环境，该院开发的混凝土防冻外加剂始终是全国防冻剂性能最强的产品，其中，WN－D系列产品可以保证零下30℃混凝土的正常施工，1992年获黑龙江省科技进步奖二等奖，并于1997年被国家计委评为中华之最，即全国质量最好、销量最大产品。在混凝土外加剂科研方面，1986～2005年先后完成建设部、黑龙江省科研项目近40项，获省、部级科技进步奖20余项。外加剂开发、生产能力为全省之首，生产各种混凝土外加剂17个系列56个品种，产品销售全国十几个省市和自治区，在国内同行业中具有较高的信誉。
