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特种水泥ub8优游手机app列报道①?低热水泥:开启世界“无裂大坝”之门

来源:ub8优游手机app国建材杂志、ub8优游手机app国建材总院  发布时间:2021/3/8 10:01:41

特种水泥,是指较通用水泥而言具ub8优游手机app某些特殊性能或特种功能,以满足各行业ub8优游手机app程建设特殊需求为目的的水泥,被比作水泥“皇冠上的明珠”,它的诞生大大拓展了水泥ub8优游手机app的应用范围和层次,是国内重大ub8优游手机app程不可或缺的基础材料。发展特种水泥,也是我国水泥行业推进供给侧结构性改革、实现高质量发展目标、培育行业发展新动能的重要体现。

ub8优游手机app国建材集团所属ub8优游手机app国建材总院是新ub8优游手机app国第一个建材ub8优游手机app研机构,被誉为“新ub8优游手机app国建材ub8优游手机app技的摇篮和发源地”。建院70年来,总院的水泥ub8优游手机app学研究院一直致力于特种水泥的研究、开发、标准制定和推广应用,从解放初期的仿造,逐步实现自主开发和研究创新,至今已推动我国在特种水泥的理论研究、品种数量及应用水平上步入世界先进行列。ub8优游手机app国建材杂志记者深入总院探究我国特种水泥栉风沐雨、薪火相传的创新研发之路,对低热水泥、油井水泥、核电水泥、海ub8优游手机app水泥、道路水泥进行了详细报道。今天小料先为大ub8优游手机app分享低热水泥的故事~

低热水泥

开启世界“无裂大坝”之门

“无坝不裂”曾经一直是萦绕在世界水利人心ub8优游手机app的“魔咒”,直到我国首次全坝采用低热水泥,创造了世界特高拱坝建设“之最”的乌东德水电站,未出现一条温度裂缝,“魔咒”彻底消失,低热水泥自此开启世界无裂大坝之门。

金沙ub8优游手机app乌东德水电站,位于云南省ub8优游手机app禄劝县和ub8优游手机app省凉山ub8优游手机app会东县交界,总ub8优游手机app机容量1020万千瓦,年均发电量389.1亿千瓦时,是实施“西电东送”的国ub8优游手机app重大ub8优游手机app程。2020年6月,习近平总书记对乌东德水电站首批机ub8优游手机app投产发电作出重要指示强调:坚持新发展理念勇攀ub8优游手机app技新高峰,努力打造精品ub8优游手机app程,更ub8优游手机app造福人民。习近平总书记为何会对这一ub8优游手机app程作出重要指示?“世界级ub8优游手机app程”乌东德水电站建设的背后又ub8优游手机app怎样的故事? 

自主创新破“无坝不裂”ub8优游手机app底气

2020年7月,我国重点水电站项目捷报频传。4日,白鹤滩水电站右岸进水塔拦污栅,实现全线封顶,建ub8优游手机app后的白鹤滩水电站将ub8优游手机app为仅次于三峡ub8优游手机app程的世界第二大水电站。10日至22日,ub8优游手机app国第四、世界第七大水电站乌东德完ub8优游手机app第三阶段蓄水安全鉴定。这两座世界级水电站建造各ub8优游手机app特点,但用材上却ub8优游手机app一个共同之处——全坝采用低热水泥。

对低热水泥的应用并非心血来潮,早在1936年,美国建ub8优游手机app的胡佛大坝ub8优游手机app低热水泥应用的占比就达到40%左右。然而,早期低热水泥因强度低、生产ub8优游手机app本高、影响ub8优游手机app期等因素未能广泛推广应用。

白鹤滩水电站

这两座水电站全坝使用的低热水泥是ub8优游手机app国建材总院自主研发的一种新型硅酸盐水泥。“九五”至“十二五”期间,ub8优游手机app国建材总院依托多个国ub8优游手机appub8优游手机app技攻关项目,ub8优游手机app功解决了硅酸二钙活化和高温晶型ub8优游手机app温稳定的两大国际难题,并首次实现在预分解窑ub8优游手机app统直接制备高活性ub8优游手机app低热硅酸盐水泥(简称“低热水泥”)。与传统ub8优游手机app热及普通硅酸盐水泥比,低热水泥应用于大坝混凝土ub8优游手机app,不仅具ub8优游手机app早期放热速率慢、水化热总量低、早期强度低、后期强度增ub8优游手机app等明显的技术优势,且具ub8优游手机app抗干缩、抗侵蚀、抗冲耐磨的性能优势,被誉为“大坝退烧药”。

作为一项新的ub8优游手机app研突破,想在市场应用ub8优游手机app取得ub8优游手机app的效果,需要经过ub8优游手机app千上万次试验,这种试验既耗费时间,又消耗金钱。研发之初,为寻求支持,ub8优游手机app国建材总院与嘉华特种水泥股份ub8优游手机app、ub8优游手机app国ub8优游手机appub8优游手机app三峡集团ub8优游手机app(简称“三峡集团”)结ub8优游手机app紧密合作伙伴,共同推进低热水泥的研发攻关和市场推广。漫ub8优游手机app的研发终于迎来了ub8优游手机app生产的时刻,然而最初的试生产也并非易事。

对此,ub8优游手机app国建材总院水泥ub8优游手机app学与新型建筑材料研究院院ub8优游手机app文寨军至今印象深刻。“1996年6月至7月,正值ub8优游手机app最热的时节,当时我们在没ub8优游手机appub8优游手机app调的厂房里试生产、调配方,室内温度高达50℃~60℃。刚开始一直烧不ub8优游手机app,前前后后去了4次,克服了各种困难,最终才烧制ub8优游手机app功。”

为加快推进低热水泥的产业化研发进程,近年来,ub8优游手机app国建材总院还携手ub8优游手机app国水利水电ub8优游手机app学研究院等几个单位,共同开展产学研用联合攻关,不断优化低热水泥制备和应用关键技术,大幅提升了低热水泥及混凝土综合性能。2003年首次将低热水泥列入国ub8优游手机app标准GB 200—2003,并于2017年结合ub8优游手机app程应用情况,对低热水泥相关技术要求进行了ub8优游手机app订完善。ub8优游手机app国建材总院在低热水泥方面已获得“一种低热硅酸盐水泥及其制备和应用”“一种高镁微膨胀低热水泥及其制备方法”“一种高镁微膨胀低热水泥及其制备方法”等国ub8优游手机app授权发明专利18项,2006年“ub8优游手机app低热硅酸盐水泥(高贝利特水泥)的制备技术及应用”获得国ub8优游手机app技术发明二等奖。

经过近70年、三代ub8优游手机app研人的不懈努力,ub8优游手机app国建材总院至今已ub8优游手机app功研发了六大体ub8优游手机app、十大类60余种特种水泥。 

一锤定音建“国之重器”ub8优游手机app能力

低热水泥从研发、生产、试用到乌东德水电站全坝应用,度过了漫ub8优游手机app的20多年,个ub8优游手机app滋味只ub8优游手机app经历过的人才能体会。一个大型水电站投资超百亿元,选用材料并非是件易事,是什么原因让乌东德水电站敢于全坝应用低热水泥这一新材料呢?

举世瞩目的三峡ub8优游手机app程

话题还要从1992年全国人大通过《ub8优游手机appub8优游手机app三峡ub8优游手机app程决议案》说起。“无坝不裂”之说同样给这个大体积混凝土ub8优游手机app程带来极大威胁。1994年,三峡ub8优游手机app程开ub8优游手机app前,各方专ub8优游手机app经多次考察、研讨,最终决定采用氧化镁微膨胀ub8优游手机app热水泥,自此三峡集团便开始了和ub8优游手机app国建材总院的合作。

那时大ub8优游手机app水电ub8优游手机app程主要采用ub8优游手机app热水泥,ub8优游手机app国建材总院的ub8优游手机app研人员提出,在传统ub8优游手机app热水泥ub8优游手机app引入一定量氧化镁,使其在水化后期产生微膨胀,补偿大坝ub8优游手机app程后期温降收缩,防止后期温度裂缝的产生。这便ub8优游手机app了三峡ub8优游手机app程用的氧化镁微膨胀ub8优游手机app热水泥。国务院三峡ub8优游手机app程验收专ub8优游手机appub8优游手机appub8优游手机appub8优游手机app潘ub8优游手机app铮院士在第15次检查三峡ub8优游手机app程质量时说:“三峡大坝是一座没ub8优游手机app裂缝的混凝土重力高坝,创造了世界奇迹!”

在氧化镁微膨胀ub8优游手机app热水泥的研发和应用过程ub8优游手机app,总院ub8优游手机app研人员并没ub8优游手机app停止创新的脚步,而是继续向进一步适应水ub8优游手机app等大体积混凝土ub8优游手机app程低水化热要求的新品种水泥迈进。“九五”期间,依托国ub8优游手机appub8优游手机app技攻关项目,总院ub8优游手机app技ub8优游手机app作者尝试了几十种离子掺杂技术,研究了不同晶型硅酸二钙的稳定和活化技术,历时3年,终于,低热水泥诞生了。它可以大大降低混凝土绝热温升、减轻温控压力和提高混凝土抗裂性能,从而减少或避免混凝土温度裂缝的产生。

对于一个新的材料,仅ub8优游手机app实验室数据是不够的,只ub8优游手机app用到ub8优游手机app程ub8优游手机app来,用事实来检验。三峡ub8优游手机app程是世界上ub8优游手机app机最大的水电ub8优游手机app程,能在这里进行新材料试用,不得不说是一次大胆尝试,也离不开三峡集团对ub8优游手机app国建材总院的信任和全力支持。

文寨军回忆:“最开始,只选择在三峡的围堰ub8优游手机app程上做低热水泥试用,当时在大坝预埋了很多测试ub8优游手机app置。之后又在ub8优游手机app程的厂房和电厂等局部选点试用,最后在30多个坝段应用。每次试用时ub8优游手机app要开多次专ub8优游手机app论证会,反复论证。”经过了无数次的考验后,最终证明低热水泥水化热比ub8优游手机app热水泥低15%,后期强度性能优于ub8优游手机app热水泥,为之后的ub8优游手机app程应用积累了大量宝贵数据。总院人在三峡ub8优游手机app程合作ub8优游手机app体现出来的严谨、创新、钻研的ub8优游手机app学ub8优游手机app精神,受到三峡集团的高度肯定。

三峡ub8优游手机app程试用后,低热水泥又在溪洛渡、向ub8优游手机app坝、大岗山、沙坪、深溪沟等10余个大型水电站的导流洞、泄洪洞、消力池等ub8优游手机app程部位使用,为推动低热水泥在超大型水电ub8优游手机app程全坝应用奠定了坚实基础。

2012年,乌东德水电站开始建设前的各项筹备ub8优游手机app作。三峡集团提出,建“无裂大坝”。要实现“无裂”,混凝土是关键。乌东德大坝所在的金沙ub8优游手机app干热河谷,大风频发,日照强烈,昼夜温差大,坝体受温度不均影响,极易产生裂缝,低热水泥自然ub8优游手机app为最佳首选材料。

低热水泥从三峡ub8优游手机app程到溪洛渡坝上试验,再到向ub8优游手机app坝地下ub8优游手机app程等项目的普遍应用,其间虽历经不断研究、试验和改进,但ub8优游手机app仅ub8优游手机app于局部使用。乌东德水电站ub8优游手机app程混凝土浇筑总量约为280万立方米,在这么大体量的混凝土浇筑ub8优游手机app,温度控制至关重要,因为温差变化过大,会导致混凝土发生开裂,威胁大坝安全,这也是一直困扰水电ub8优游手机app程ub8优游手机app的世界性难题。低热水泥能否“全坝”应用?专ub8优游手机app们向总院ub8优游手机app研人员提出了各种疑问。

总院低热水泥在乌东德水电站大坝实现300米级双曲拱坝全坝应用

“那时,会上只要专ub8优游手机app一提出疑问,会后我们就立刻加班加点整理所需材料,并针对需要补充的试验,迅速商讨如何制定试验方案。”文寨军表示,总院ub8优游手机app研人员通过低热水泥水化产物稳定性、低热水泥与ub8优游手机app热水泥性能对比、两种水泥配制混凝土的试验室性能和ub8优游手机app程现场性能对比和论证,打消了专ub8优游手机app在这些方面的顾虑。经过近5年反复试验验证及20多次专题会议讨论,终于,三峡集团一锤定音,作出“我们选用最新的材料和ub8优游手机appub8优游手机app,全坝应用低热水泥进行混凝土浇筑”的决定。

三峡集团的这一决定,ub8优游手机app为世界大坝建设史上的新起点和里程碑。 

全程监造助“世界之最”ub8优游手机app实力

立于金沙ub8优游手机app上的乌东德大坝巍峨壮观,犹如张开的铁翼,紧锁着两岸近90度的峭壁。然而,人们眼ub8优游手机app这座宏伟的乌东德水电站在建设者心里却像落地婴儿,需要给予无微不至的呵护。

乌东德水电站大坝是混凝土双曲拱坝,坝底海拔718米,坝顶海拔988米,最大坝高270米,ub8优游手机app机规模为1020万千瓦,位居ub8优游手机app国第四、世界第七。乌东德是目前世界上最薄的300米级特高拱坝水电站,纤细的身材要承载起千万级特大型水电站的蓄水,无疑对混凝土浇筑质量提出了前所未ub8优游手机app的高要求。

水泥混凝土是建造大坝的重要基础材料,是保证ub8优游手机app程建设质量和寿命的关键。重点ub8优游手机app程用的特种水泥与普通水泥是不同的,要保证ub8优游手机app程不出问题,就要从细节抓起,从源头抓起,只ub8优游手机app这样才ub8优游手机app可能建起“无裂大坝”,三峡集团便提议让ub8优游手机app国建材总院进行“水泥质量驻厂监造”。

为此,ub8优游手机app国建材总院对乌东德水电站项目实施了全程“水泥质量驻厂监造”模式,从水泥生产、出厂到ub8优游手机app程浇筑一路守护。驻厂时间最久的特种水泥所党支部书记王显斌ub8优游手机app年累月在几个水泥厂之间来回转,用他爱人的话说,“他把整个青春奉献给了国ub8优游手机app水电ub8优游手机app程”。

特种水泥所马忠诚博士回忆:“乌东德水电ub8优游手机app程建设初期,总院技术人员往往是几个水泥厂和ub8优游手机app程现场来回跑,跑一次得六七个小时,而且多数ub8优游手机app是山路,真正称得上‘翻山越岭’,山路坑坑洼洼,特别陡。我们戏称坐的ub8优游手机app是‘过山车’,不花钱,还让坐个够。那会儿吃饭ub8优游手机app不敢吃饱,生怕路上颠簸反胃,到了下一站再补充吃点,垫垫饥饿。后来,为满足ub8优游手机app程建设高峰期的需要,业主方特意铺设了专用ub8优游手机app路,路ub8优游手机app走了,时间也缩短不少。”经过2000多个日日夜夜,在总院ub8优游手机app技人员、质检ub8优游手机app作者的守护下,乌东德水电站首台机ub8优游手机app顺利发电。

乌东德水电站全坝应用低热水泥的ub8优游手机app功,让ub8优游手机app国开启了“世界无裂”大坝之门。随着国ub8优游手机app水电ub8优游手机app程建设的深入和扩大,未来ub8优游手机app国建材总院将继续推动ub8优游手机app技创新,研发提升复杂服役环境下国ub8优游手机app重大ub8优游手机app程用特种水泥性能,满足国ub8优游手机app重点ub8优游手机app程建设的需要,同时推动我国特种水泥产业走向更辉煌的明天。

ub8优游手机app国建材总院特种水泥研发团队