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低热硅酸盐水泥成功实现在国家重点水电工程规模应用-【新闻】

发布时间:2021-05-24 08:01:35 阅读: 来源:挂毯厂家

低热硅酸盐水泥成功实现在国家重点水电工程规模应用

研制和开发新品种水泥是中国建筑材料科学研究总院(简称中国建材总院)的强项。经过60年几代人的努力,已成功研制出6大体系7大类共60余个特种水泥品种,很好地满足了我国水电、石油、核电等重点工程建设的需要。同时,也使我国在特种水泥的理论研究、品种数量及应用等方面跨入了世界先进行列。

  研制和开发新品种水泥是中国建筑材料科学研究总院(简称中国建材总院)的强项。经过60年几代人的努力,已成功研制出6大体系7大类共60余个特种水泥品种,很好地满足了我国水电、石油、核电等重点工程建设的需要。同时,也使我国在特种水泥的理论研究、品种数量及应用等方面跨入了世界先进行列。

  高性能低热硅酸盐水泥(又称高贝利特水泥)的诞生,是中国建材总院近十年来取得的一项重大研究成果,它很好地满足我国重点工程混凝土高抗裂、高耐久、长寿命要求,已在三峡、向家坝、溪洛渡等重点水电工程建设中得到规模应用。作为一种全新的水泥品种,能被市场逐步认同并获得发展实属不易,这与中国建材总院拥有一支优秀的研发队伍、深厚的技术研发底蕴和各级领导的大力支持密不可分,同时也是理论研究、生产和工程实际紧密结合的具体体现。

  瞄准行业科技前沿,开发国际领先成果

  自上世纪70年代以来,出于水泥工业节能减排和提高混凝土耐久性需要,以贝利特为主导矿物的高贝利特水泥(低热硅酸盐水泥)体系的研究一直是国内外研发热点,德国、日本、印度、瑞典等国家都曾开展过相关的研究工作,但未能有效解决贝利特矿物的稳定与活化关键技术,导致水泥强度低,难以达到建筑工程对于强度性能的要求,制约了该体系水泥的产业化和规模应用。

  在中国,国家“九五”到“十二五”科技攻关期间,中国建材总院携手中国长江三峡集团公司、中国水利水电科学研究院、四川嘉华企业(集团)股份有限公司等单位开展产学研联合攻关,踏上了低热硅酸盐水泥制备和应用技术的研发征程。众所周知,要推动低热硅酸盐水泥产业化,就必须解决由于C2S含量高导致水泥强度低这一关键技术难题,实现其商用价值。在经过艰苦试验研究阶段,设计、配料、烧结、破碎成型、强度试验和结果分析等,方案一个接一个上,结果一个接一个出,反反复复,历时数年数千次的试验,终于攻克贝利特矿物活化和高活性晶型的常温稳定两大国际难题,成功开发出以硅酸二钙(C2S≥50%)为主导矿物的高性能低热硅酸盐水泥。实验结果显示,所研制的新产品28天强度达到50MPa,90d及其后龄期强度高出通用硅酸盐水泥10MPa,而水化放热比通用硅酸盐水泥低30%以上,真正实现了水泥低热、高强的质的飞跃。这一创新性成果,在国内外同类研究中处于国际领先水平,荣获2006年度国家技术发明奖二等奖。

  在取得阶段成果基础上,中国建材总院又组织制定了具有国际领先水平的低热硅酸盐水泥国家标准(GB 200-2003),其28天强度指标比美国、日本相关标准高1~2个强度等级,即10~20MPa(见表1)。形成了具有我国自主知识产权的高性能低热硅酸盐水泥(高贝利特水泥)制备和应用技术体系,为低热硅酸盐水泥应用于各类重点工程建设奠定了基础。

  突破新型干法制备关键技术,推动成果产业化

  一种新材料或新产品的诞生都要经历从研究、生产到被市场认可的艰苦历程,其认同度取决于材料的质量、性能、成本等因素。如一项成果仅停留在实验室阶段而不能实现产业化,是没有任何实用价值。为推动低热硅酸盐水泥产业化进程,项目组除了对技术方案进行充分的小型中试和模拟、分析论证外,“十二五”以来,在成果实施中积极寻求与四川嘉华企业(集团)股份有限公司等国内技术力量较强的企业作为合作伙伴,开展联合攻关,不断发现并攻克水泥工业大窑生产技术难题,使低热硅酸盐水泥生产技术不断得到提升。在工业化制备中,通过离子掺杂、优化熟料烧成关键参数、调控冷却速度等技术措施,形成了低热硅酸盐水泥在新型干法制备的关键技术成果,先后实现在1000t/d、2000t/d、2500t/d和4000t/d新型干法窑稳定生产,不仅提升了低热硅酸盐水泥的生产工艺装备水平,而且满足了重点工程建设对质量和供应保障要求。实践表明,低热硅酸盐水泥具有低资源能源消耗、低环境负荷等特点,与通用硅酸盐水泥相比,其烧成温度降低100℃左右,烧成过程中CO2排放量降低10%。

  研发新型大坝混凝土技术,推进工程化应用

  十余年来,中国建材总院一直致力于推动这一科技成果的工程化,通过与中国长江三峡集团公司、中国国电集团公司、中国水利水电科学研究院等单位紧密合作,系统研发低热硅酸盐水泥在大坝混凝土中的应用技术。研究表明,低热硅酸盐水泥具有良好的工作性、低水化热、高后期强度、高耐久、高耐侵蚀等特性,由其配制的大坝混凝土抗裂性能优于中热硅酸盐水泥大坝混凝土,为解决大体积混凝土由于温度应力而导致的开裂问题提供了更好的技术途径,具有很高的理论与应用价值。

  艰辛的付出终获回报。目前,低热硅酸盐水泥已在国内十余个大型水电站的大坝主体、导流洞封堵、泄洪洞、消力池以及胶凝材料用量高、温控难度大的工程部位大量使用。工程应用表明,低热硅酸盐水泥具有明显的低热特点,温升小且温峰出现时间推迟(绝热温升降低5℃~ 10℃),自生体积变形为微膨胀,综合抗裂性能优于中热水泥混凝土,对大体积混凝土温控防裂有利。目前,高性能低热硅酸盐水泥已列入金沙江领域的白鹤滩、乌东德水电站和大渡河领域猴子岩水电站等国内巨型水电站大坝主体工程选用材料方案,工程前期的试验工作正在进行中。

  高性能低热硅酸盐水泥的纵深研究和发展,一方面要致力于进一步完善其系统基础理论;另一方面要加强生产和应用研究,以扩大其应用领域和使用量,不断提高产品质量和降低生产成本,以适应市场需求,提高社会和经济效益,将高性能低热硅酸盐水泥这一符合国际水泥工业发展方向的新型胶凝材料的研究和应用提高到一个崭新的阶段。

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