[視頻]大壩“退燒藥” 低熱水泥是如何在洪災(zāi)中發(fā)揮作用的？

受近期強(qiáng)降雨影響，長(zhǎng)江中下游干流、鄱陽湖水系、洞庭湖水系等多個(gè)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(zhǎng)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(duì)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(huì)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(jí)行列的超級(jí)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(gè)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(huì)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)模化應(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(zhǎng)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(dòng)）專題“高海拔高寒地區(qū)用低熱大壩水泥的研究”，整個(gè)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(jiǎng)二等獎(jiǎng)“。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(jí)材料依托超級(jí)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(jí)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(chǎng)。”  

近期，國務(wù)院加強(qiáng)了對(duì)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。