基于双碳目标下的低回弹高性能喷射混凝土研究与应用

“百链千企”专利产业化推进工程典型案例

报送单位：中铁十二局集团第二工程有限公司　　案例方向：产学研协同创新

一、案例背景

针对传统湿喷工艺回弹率高（20%~25%）、粉尘污染重及碳排放高等痛点，通过产学研协同，研制出纳米阻弹剂与环保高强无碱液体速凝剂，创新配合比设计，结合三维激光扫描回弹量检测手段，形成低回弹高性能喷射混凝土成套技术。核心专利“一种低回弹喷射混凝土的施工方法”（ZL202410067652.0）已获中国及马耳他发明专利授权，并成功应用于重大工程中，实现回弹率≤5%，碳减排70kg/方。项目已建成多条规模化生产线，4项产品完成专利密集型产品备案，牵头制定4项行业和团体技术标准。

二、主要做法

（一）产学研协同攻关，突破核心技术瓶颈。由公司牵头，联合山西科腾环保新材料股份有限公司等产业链上下游骨干企业及高校科研机构，组建产学研用协同创新联合体。重点围绕促凝机理、界面粘结强化与配合比优化等核心方向展开系统性研究，成功研制出纳米喷浆阻弹剂和环保高强无碱液体速凝剂等新型材料，实现材料体系全面革新。

（二）构建专利壁垒，推动产品备案认定。围绕核心技术开展系统性专利布局，形成以核心专利（ZL202410067652.0）为引领、多件有效专利支撑的知识产权集群。依托技术优势，将核心产品转化为纳米喷浆阻弹剂、无碱液体型速凝剂等系列产品，4项产品完成国家专利密集型产品备案。

（三）推动标准制定，引领行业技术升级。积极将专利技术成果转化为行业标准，牵头编制中国铁道工程协会标准《铁路工程低碳高性能喷射混凝土应用技术规范》、中国土木工程学会标准《低碳高性能喷射混凝土技术应用规程》等四项团体标准。通过高标准的技术规范引领，持续推动本技术在铁路、公路、水利等各领域实现规模化应用，加速行业绿色低碳转型升级。

（四）落地重大工程，实现全产业链协同。相关技术成果已在雄忻高铁、太原西山隧道等国家重难点工程成功落地。依托专利技术，公司与中铁十八局、中铁隧道局等下游施工单位签署了多项材料供货合同，累计销售速凝剂与减水剂数千吨，合同总额超千万元，有效带动上下游单位协同发展。同时，充分发挥集团内部产业链优势，实现资源高效整合与共享，促进专利技术的快速转化与规模化应用。

（五）创新运营模式，促进专利价值实现。构建专利分级分类管理体系，依托专利信息管理系统开展高价值专利质量评价。建立覆盖科研生产全流程的专利预警机制与维权方案，修订完善《知识产权管理办法》，强化风险防范。依托太原市“双百攻关行动”揭榜挂帅项目及工信部揭榜挂帅项目持续投入研发经费，推进技术迭代。相关成果形成的工法关键技术被评定为国内领先水平，并发表学术论文2篇。

三、主要成效

（一）技术指标实现重大突破。一次性喷射厚度由传统5~8cm显著增至15~20cm；回弹率由传统20%~25%大幅降至5%以下；施工效率提升40%以上；粘结强度≥0.5MPa，抗压强度≥CF30。核心技术“双碳目标下低回弹高性能喷射混凝土研究与应用”及“环保高强无碱液体速凝剂研究与应用”两项成果经中科合创（北京）科技成果评价中心认定，总体技术达到国内领先水平。

（二）经济效益显著。经实际工程测算，使用低回弹高性能喷射混凝土单方材料可节约84元。该技术已在太原市西山供水隧道（1075方，节约9.03万元）、雄忻高铁树村坡隧道（5625方，节约47.25万元）等国家重点项目规模化应用。同时，依托专利技术生产的核心材料，与中铁十八局、中铁隧道局等多家单位签订超千万元购销合同，实现上游材料生产与下游施工建设的全产业链协同增收。

（三）社会与生态效益突出。本技术大幅减少水泥熟料用量，经测算单方混凝土可减少水泥88kg，降低碳排放70kg，经济效益和社会效益显著。每公里铁路隧道应用可减少581吨CO₂排放。以太原西山供水项目（约5万方）和雄忻高铁项目（约210万方）合计计算，累计可减少碳排放超15万吨。若推广至全国规划铁路隧道建设，按我国规划中的1.32万公里铁路隧道建设规模，预计可减少碳排放768万吨。此外，彻底改变了施工中粉尘漫天的不利局面，粉尘浓度由80~100mg/m³降至基本无粉尘，实现了低噪音、少污染的绿色施工作业，极大地保障了隧道工人的职业健康，是建筑行业践行“双碳”目标的典型落地成果。

（四）创新成果获广泛认可。项目获2024年度中华环保联合会科技进步二等奖、2022年度山西省科技进步二等奖、第七届罗马尼亚国际发明展金奖及工程建设行业高推广价值专利大赛二等奖等多项荣誉。入选山西省2023年度科学技术计划项目并已顺利结题验收。“基于双碳目标下超早强低回弹高性能喷射混凝土技术”获评中国铁建工法关键技术（国内领先水平）。

四、典型意义

本案例构建了“产学研协同创新+核心专利布局+专利密集型产品培育+标准引领推广”的完整专利产业化路径，为建筑行业绿色低碳转型提供了可复制、可推广的样板。通过将核心专利技术转化为团体标准，有效扫清新技术推广的标准壁垒。作为央企子公司牵头民营企业组建创新联合体的成功实践，为大型企业带动中小企业协同创新提供了典型范例。同时，通过专利开放许可试点，探索了专利技术普惠共享的新模式，对加速技术扩散具有重要示范价值。通过开展专利密集型产品备案，有效激活专利资产的经济价值，实现高质量的产业化转型。依托“揭榜挂帅”机制持续推动技术迭代，为传统产业技术革新提供了“企业出题、联合攻关、工程验证”的实践经验。

（本文依据申报单位填报材料整理编写，未对其中数据、事实及表述的真实性、准确性和完整性进行独立核实，相关内容以申报单位填报材料为准）