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水泥新(xīn)故事 | 中(zhōng)國(guó)建材總院:鐵鋁酸鹽水泥混凝土築牢核電(diàn)安(ān)全

來源:中(zhōng)國(guó)建材雜志(zhì)、中(zhōng)國(guó)建材總院  發布時間:2023-06-21

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水泥業務(wù)是中(zhōng)國(guó)建材的壓艙石業務(wù),從2012年進入成熟期後,我們緊扣時代命題,深耕細作(zuò)、不斷創新(xīn),用(yòng)“點、線(xiàn)、面”的産(chǎn)品邏輯延伸發展。我們專注于“點”,把水泥産(chǎn)品做到極緻、技(jì )術做到領先、成本做到最低;我們思考于“線(xiàn)”,延伸上下遊産(chǎn)業鏈,提升價值鏈,大力發展商(shāng)混、骨料、預制品等業務(wù);我們伸展于“面”,利用(yòng)水泥高溫處理(lǐ)特性協同處置危廢,造福社會、友善地球。

我們對數字化、智能(néng)化和高端化的探索持之以恒,我們努力打造環境友好型産(chǎn)業、現代城市标配,我們緻力于守護綠色家園、守護城市生态、守護綠水青山(shān)、守護居民(mín)健康……如果你願意去了解,就會發現原來水泥是“這樣”。

2023年,我們繼續為(wèi)你講述《水泥新(xīn)故事》,展現現代工(gōng)業與自然和諧共生的美好畫卷。期待你的發現,我們在這裏等你……

今年初,我國(guó)自主三代核電(diàn)“華龍一号”批量化建設首台機組——中(zhōng)核集團漳州核電(diàn)1号機組外穹頂成功吊裝(zhuāng),标志(zhì)着該機組主體(tǐ)結構工(gōng)程施工(gōng)完成,為(wèi)後續安(ān)裝(zhuāng)冷試及并網發電(diàn)奠定堅實基礎。

華龍一号漳州核電(diàn)1号機組外穹頂鋼襯裏為(wèi)主要鋼結構,位于核島頂部,是一個直徑約55米、高度約13米的多(duō)曲面組合殼體(tǐ),由五層共89塊預制單元體(tǐ)構件組成,主要功能(néng)是充當外穹頂頂部混凝土模闆。内外兩層穹頂對應華龍一号雙層安(ān)全殼,該機組内穹頂已于2021年10月吊裝(zhuāng)完畢,截至目前性能(néng)穩定,有(yǒu)力推動了後續工(gōng)作(zuò)的開展。本次“加冕”将進一步提升其安(ān)全性。

亮出國(guó)産(chǎn)技(jì )術“殺手锏”

漳州核電(diàn)廠三面臨海,受海水(尤其是高溫海水)侵蝕、幹濕循環、硫酸鹽侵蝕十分(fēn)嚴重,這無形中(zhōng)對核電(diàn)工(gōng)程混凝土基礎設施的耐久性提出巨大挑戰。在這種苛刻的條件下,作(zuò)為(wèi)國(guó)内建築材料與無機非金屬新(xīn)材料領域擁有(yǒu)雄厚科(kē)研實力的科(kē)技(jì )型企業,中(zhōng)國(guó)建築材料科(kē)學(xué)研究總院有(yǒu)限公(gōng)司(簡稱中(zhōng)國(guó)建材總院)亮出了“殺手锏”——

2021年,在國(guó)家發改委支持下,由中(zhōng)核國(guó)電(diàn)漳州能(néng)源有(yǒu)限公(gōng)司、建築材料工(gōng)業技(jì )術監督研究中(zhōng)心及中(zhōng)國(guó)建材總院聯合申報的鐵鋁酸鹽水泥華龍一号核電(diàn)廠應用(yòng)示範工(gōng)程成功立項。中(zhōng)國(guó)建材總院所屬水泥新(xīn)材院負責示範工(gōng)程中(zhōng)的鐵鋁酸鹽水泥混凝土制備、應用(yòng)成套技(jì )術及現場技(jì )術服務(wù)。

鐵鋁酸鹽水泥是中(zhōng)國(guó)建材總院20世紀80年代開發的“第三系列水泥”,具(jù)有(yǒu)快硬早強、抗滲抗侵蝕、耐磨等特性,是适用(yòng)于海洋工(gōng)程建設的水泥品種,已成功應用(yòng)于福建東山(shān)島南門海堤、國(guó)家海洋局、南極考察站等特殊性能(néng)要求的工(gōng)程領域,滿足國(guó)家經濟建設需求。将鐵鋁酸鹽水泥應用(yòng)于我國(guó)嚴酷海洋環境下“華龍一号”核電(diàn)機組,可(kě)以從根本上提高核電(diàn)工(gōng)程混凝土構造物(wù)的耐久性,解決海水侵蝕的世界性難題,為(wèi)我國(guó)的“核能(néng)大國(guó)”戰略實施提供關鍵材料與技(jì )術支撐。

中(zhōng)核國(guó)電(diàn)漳州能(néng)源有(yǒu)限公(gōng)司及各參建方共同努力,克服施工(gōng)過程中(zhōng)各項難題,實現了由模拟澆築、首次澆築到批量化應用(yòng)。截至目前,累計澆築鐵鋁酸鹽水泥混凝土7.5萬立方米。鐵鋁酸鹽水泥混凝土在福建漳州核電(diàn)工(gōng)程中(zhōng)的應用(yòng),為(wèi)其在核電(diàn)工(gōng)程中(zhōng)規模化推廣積累了經驗、奠定了基礎。

讓混凝土耐得住酷暑

福建漳州屬于亞熱帶季風氣候,夏季溫度高達40℃。鐵鋁酸鹽水泥混凝土水化速率快、放熱集中(zhōng)且對環境溫度特别敏感,開裂風險較高。此外,鐵鋁酸鹽水泥混凝土粘度大、高溫下泵送性差等難題直接影響着示範工(gōng)程的進度和質(zhì)量。

針對上述難題,中(zhōng)國(guó)建材總院彙聚青年骨幹力量開展科(kē)技(jì )攻關,建立了集混凝土設計—施工(gōng)—全生命周期預測為(wèi)一體(tǐ)的中(zhōng)國(guó)核電(diàn)工(gōng)程高耐久鐵鋁酸鹽水泥應用(yòng)成套技(jì )術,編制了《漳州核電(diàn)廠鐵鋁酸鹽水泥混凝土示範工(gōng)程暫行技(jì )術條件》,為(wèi)漳州核電(diàn)現場鐵鋁酸鹽水泥混凝土制備與施工(gōng)提供了依據。一是開發出适用(yòng)于鐵鋁酸鹽水泥混凝土的水化熱調控材料,獲得了水化熱調控材料與物(wù)理(lǐ)導熱技(jì )術耦合作(zuò)用(yòng)下鐵鋁酸鹽水泥混凝土水化溫升演變規律,形成化學(xué)物(wù)理(lǐ)水化放熱協同調控成套技(jì )術。二是開發出降粘型專用(yòng)礦物(wù)外加劑,降低粘度,減少單方用(yòng)水量,解決混凝土粘度大、泵送性差等難題。三是提出了鐵鋁酸鹽水泥混凝土配合比設計方法及精(jīng)細化制備技(jì )術。四是基于自主研發的水泥基材料無線(xiàn)測溫系統,全程實時監測混凝土水化溫升,指導混凝土澆築、養護,有(yǒu)效保證了工(gōng)程進度與質(zhì)量。

工(gōng)程實踐表明,制備的C30~C50系列鐵鋁酸鹽水泥混凝土施工(gōng)性能(néng)良好,力學(xué)性能(néng)與耐久性能(néng)符合核電(diàn)工(gōng)程設計要求。鐵鋁酸鹽水泥混凝土在炎熱季節下規模化應用(yòng)核電(diàn)結構工(gōng)程屬于世界首創,在該領域實現了零的突破。

“超級材料”服務(wù)國(guó)之重器

近日,中(zhōng)國(guó)建築材料聯合會公(gōng)布了無機非金屬“超級材料”的具(jù)體(tǐ)概念。即:突破材料既有(yǒu)性能(néng)和功能(néng)的局限,主要性能(néng)實現倍增甚至數量級提升,或兼具(jù)有(yǒu)自适應、自修複、自感知、定向等新(xīn)功能(néng),可(kě)滿足平時搶修、國(guó)防現代化、極端環境、高端裝(zhuāng)備、前沿領域等不同場景需求的,超快硬、超高強、超耐溫、超耐腐蝕、超耐輻射等超高性能(néng)或特殊功能(néng)的無機非金屬及其複合新(xīn)材料。鐵鋁酸鹽水泥在很(hěn)多(duō)性能(néng)上已經在向“超級材料”看齊。

作(zuò)為(wèi)國(guó)産(chǎn)原創材料,鐵鋁酸鹽水泥于1985年通過技(jì )術鑒定,1987年獲得國(guó)家發明獎二等獎。自研發到廣泛應用(yòng)的三十多(duō)年間,中(zhōng)國(guó)建材總院先後牽頭制定了鐵鋁酸鹽水泥系列産(chǎn)品标準,為(wèi)該種水泥研究生産(chǎn)開發創造了技(jì )術條件,引領行業發展,通過深化應用(yòng)技(jì )術研究,不斷改進性能(néng),拓展産(chǎn)品在裝(zhuāng)飾構件、特種工(gōng)程材料、冬季施工(gōng)及搶修搶建等非結構工(gōng)程領域市場,開創了第三系列水泥行業。前不久,“鐵鋁酸鹽水泥在核電(diàn)站工(gōng)程應用(yòng)取得重大進展”事件更是入選“2022全球建材行業十大科(kē)技(jì )新(xīn)聞”,成為(wèi)了水泥行業發展的重要節點之一。

經曆了幾十年的研究與發展後,在混凝土技(jì )術不斷進步的今天,鐵鋁酸鹽水泥必将在海洋、極地、風電(diàn)、隧道、橋梁等結構工(gōng)程中(zhōng)大放異彩,成為(wèi)支撐“一帶一路”“海洋強國(guó)”的重要材料。