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由低熱水泥開發(fā)的高性能混凝土、高抗裂新型大壩混凝土性能優(yōu)于三峽工程中所使用的中熱水泥大壩混凝土,為解決大體積混凝土由于溫度應(yīng)力而導(dǎo)致的開裂問題提供了更好的技術(shù)途徑。
受近期強(qiáng)降雨影響,長江中下游干流、鄱陽湖水系、洞庭湖水系等多個流域內(nèi)有7站超歷史水位、10站超保證水位、102站超警戒水位。在長江上游水庫群聯(lián)合調(diào)度配合下,三峽水庫持續(xù)削減下泄流量,日均出庫流量由7日35000立方米每秒逐步減少,11日已減至19000立方米每秒,有效減輕下游地區(qū)防洪壓力。
水庫大壩的應(yīng)用能夠有效調(diào)節(jié)我國東部地區(qū)降水季節(jié)性分布不均和年際分布不均的情況,對我國的工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人民生活有著舉足輕重的影響。國務(wù)院總理李克強(qiáng)在7月8日的國務(wù)院常務(wù)會議上,明確指出要推進(jìn)重大水利工程建設(shè)。
但或許很多人不知道鑄就水庫大壩的水泥并非普通水泥,而是被稱為大壩的“退燒藥”——低熱水泥。
低熱水泥鑄就無縫大壩
作為我國第四座、世界第七座跨入千萬千瓦級行列的超級水電站,烏東德水電站在建設(shè)過程中遇到重重阻力。首先,金沙江干熱河谷地區(qū),日照強(qiáng)烈,晝夜溫差懸殊,高溫低濕環(huán)境中,溫控防裂難度大。
其次,烏東德大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高270米,大壩底厚51米,厚高比僅為0.19,結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜,混凝土澆筑質(zhì)量要求高。從近1800米高的邊坡上方俯瞰烏東德大壩,好似一彎雞蛋殼,輕輕卡在金沙江V型河谷內(nèi)。
再者,大壩混凝土高峰年澆筑強(qiáng)度可達(dá)95.1萬立方米,最高月澆筑強(qiáng)度約10萬立方米,混凝土澆筑強(qiáng)度高。
為破解上述施工難題,保障澆筑質(zhì)量,中國建材總院聯(lián)合等多個單位,總結(jié)并不斷完善研究成果,歷經(jīng)四年多次專家論證,最終決定在烏東德水電站全壩使用低熱水泥,而正是低熱水泥的應(yīng)用使“無縫大壩”成為可能。
目前,烏東德大壩主體、地下廠房、泄洪洞、水墊塘與二道壩等主體工程已全面澆筑完成,至今大壩混凝土沒有發(fā)現(xiàn)溫度裂縫。
烏東德水電站
何為低熱水泥?
低熱水泥堪稱大壩的“退燒藥”。眾所周知,大壩建設(shè)需要澆筑大量混凝土,混凝土中的水泥水化反應(yīng)會產(chǎn)生熱量,使得混凝土澆筑后溫度上升,之后再冷卻到環(huán)境溫度,這將形成巨大的溫差。如果任由混凝土熱脹冷縮,極易產(chǎn)生裂縫。
高性能低熱硅酸鹽水泥從提高混凝土耐久性及節(jié)能降耗的行業(yè)前沿技術(shù)高度出發(fā),突破了通用硅酸鹽水泥熟料以硅酸三鈣(C3S≥50%)為主導(dǎo)礦物的組成設(shè)計(jì),在國內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)了以硅酸二鈣(C2S≥40%)為主導(dǎo)礦物的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?;瘧?yīng)用。
相較于通用硅酸鹽水泥,低熱水泥的不同齡期水化放熱比通用硅酸鹽水泥低20%以上,而28天強(qiáng)度與通用硅酸鹽水泥相當(dāng)、90天以后同齡期強(qiáng)度高出通用硅酸鹽水泥10兆帕以上,具有水化熱低、放熱速率慢、熱強(qiáng)比低、后期強(qiáng)度增進(jìn)率高等優(yōu)異性能。
因此,由低熱水泥開發(fā)的高性能混凝土、高抗裂新型大壩混凝土性能優(yōu)于三峽工程中所使用的中熱水泥大壩混凝土,為解決大體積混凝土由于溫度應(yīng)力而導(dǎo)致的開裂問題提供了更好的技術(shù)途徑。
十年技術(shù)攻關(guān)
低熱水泥的應(yīng)用并非心血來潮。國外很早就能夠生產(chǎn)低熱水泥,但是因?yàn)樵缙趶?qiáng)度低、生產(chǎn)成本高、影響工期等因素沒有得到廣泛應(yīng)用。為了降低低熱水泥生產(chǎn)成本,我國5家科研單位早在“九五”期間就開始進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。
據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人早年介紹,從1996年的“混凝土新型膠凝材料的研究“開始,到國家“十五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃課題“高貝利特水泥的開發(fā)與應(yīng)用研究”,再到與中國長江三峽工程開發(fā)總公司合作開展“高貝利特水泥在水工混凝土的專項(xiàng)應(yīng)用研究”,直至2006年的國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(西部行動)專題“高海拔高寒地區(qū)用低熱大壩水泥的研究”,整個項(xiàng)目在10年中經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化生產(chǎn),再到工程應(yīng)用全過程的艱難考驗(yàn)。
2006年,中國建筑材料科學(xué)研究總院“高性能低熱硅酸鹽水泥(高貝利特水泥)的制備及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲“年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎“。如今,低熱水泥廣泛應(yīng)用在包括三峽水電站、白鶴灘水電站、烏東德在內(nèi)的近20座水電站中,助力大國重器建設(shè)。
白鶴灘水電站
超級材料依托超級工程
整體來看,低熱水泥一般只用在水電站大壩、港口等大體積混凝土建設(shè)領(lǐng)域。白鶴灘工程建設(shè)部教授級高工孫明倫曾指出,“正是因?yàn)橛邪Q灘水電站這樣的巨大需求,相關(guān)技術(shù)才有了用武之地。沒有白鶴灘,低熱水泥就沒有市場?!?nbsp;
近期,國務(wù)院加強(qiáng)了對重大水利工程項(xiàng)目的部署,同時(shí)明確進(jìn)一步推進(jìn)西部大開發(fā)的指導(dǎo)意見。政策利好下,大批重點(diǎn)項(xiàng)目工程將破土而出,低熱水泥前景看好。
編輯:李佳婷
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