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水泥新故事 | 中國建材總院:鐵鋁酸鹽水泥混凝土筑牢核電安全
來(lái)源:中國建材雜志、中國建材總院 發(fā)布時(shí)間:2023-06-21編 者 按
水泥業(yè)務(wù)是中國建材的壓艙石業(yè)務(wù),從2012年進(jìn)入成熟期后,我們緊扣時(shí)代命題,深耕細作、不斷創(chuàng )新,用“點(diǎn)、線(xiàn)、面”的產(chǎn)品邏輯延伸發(fā)展。我們專(zhuān)注于“點(diǎn)”,把水泥產(chǎn)品做到極致、技術(shù)做到領(lǐng)先、成本做到最低;我們思考于“線(xiàn)”,延伸上下游產(chǎn)業(yè)鏈,提升價(jià)值鏈,大力發(fā)展商混、骨料、預制品等業(yè)務(wù);我們伸展于“面”,利用水泥高溫處理特性協(xié)同處置危廢,造福社會(huì )、友善地球。
我們對數字化、智能化和高端化的探索持之以恒,我們努力打造環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)、現代城市標配,我們致力于守護綠色家園、守護城市生態(tài)、守護綠水青山、守護居民健康……如果你愿意去了解,就會(huì )發(fā)現原來(lái)水泥是“這樣”。
2023年,我們繼續為你講述《水泥新故事》,展現現代工業(yè)與自然和諧共生的美好畫(huà)卷。期待你的發(fā)現,我們在這里等你……
今年初,我國自主三代核電“華龍一號”批量化建設首臺機組——中核集團漳州核電1號機組外穹頂成功吊裝,標志著(zhù)該機組主體結構工程施工完成,為后續安裝冷試及并網(wǎng)發(fā)電奠定堅實(shí)基礎。
華龍一號漳州核電1號機組外穹頂鋼襯里為主要鋼結構,位于核島頂部,是一個(gè)直徑約55米、高度約13米的多曲面組合殼體,由五層共89塊預制單元體構件組成,主要功能是充當外穹頂頂部混凝土模板。內外兩層穹頂對應華龍一號雙層安全殼,該機組內穹頂已于2021年10月吊裝完畢,截至目前性能穩定,有力推動(dòng)了后續工作的開(kāi)展。本次“加冕”將進(jìn)一步提升其安全性。
亮出國產(chǎn)技術(shù)“殺手锏”
漳州核電廠(chǎng)三面臨海,受海水(尤其是高溫海水)侵蝕、干濕循環(huán)、硫酸鹽侵蝕十分嚴重,這無(wú)形中對核電工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,作為國內建筑材料與無(wú)機非金屬新材料領(lǐng)域擁有雄厚科研實(shí)力的科技型企業(yè),中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)中國建材總院)亮出了“殺手锏”——
2021年,在國家發(fā)改委支持下,由中核國電漳州能源有限公司、建筑材料工業(yè)技術(shù)監督研究中心及中國建材總院聯(lián)合申報的鐵鋁酸鹽水泥華龍一號核電廠(chǎng)應用示范工程成功立項。中國建材總院所屬水泥新材院負責示范工程中的鐵鋁酸鹽水泥混凝土制備、應用成套技術(shù)及現場(chǎng)技術(shù)服務(wù)。
鐵鋁酸鹽水泥是中國建材總院20世紀80年代開(kāi)發(fā)的“第三系列水泥”,具有快硬早強、抗滲抗侵蝕、耐磨等特性,是適用于海洋工程建設的水泥品種,已成功應用于福建東山島南門(mén)海堤、國家海洋局、南極考察站等特殊性能要求的工程領(lǐng)域,滿(mǎn)足國家經(jīng)濟建設需求。將鐵鋁酸鹽水泥應用于我國嚴酷海洋環(huán)境下“華龍一號”核電機組,可以從根本上提高核電工程混凝土構造物的耐久性,解決海水侵蝕的世界性難題,為我國的“核能大國”戰略實(shí)施提供關(guān)鍵材料與技術(shù)支撐。
中核國電漳州能源有限公司及各參建方共同努力,克服施工過(guò)程中各項難題,實(shí)現了由模擬澆筑、首次澆筑到批量化應用。截至目前,累計澆筑鐵鋁酸鹽水泥混凝土7.5萬(wàn)立方米。鐵鋁酸鹽水泥混凝土在福建漳州核電工程中的應用,為其在核電工程中規?;茝V積累了經(jīng)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(fēng)氣候,夏季溫度高達40℃。鐵鋁酸鹽水泥混凝土水化速率快、放熱集中且對環(huán)境溫度特別敏感,開(kāi)裂風(fēng)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著(zhù)示范工程的進(jìn)度和質(zhì)量。
針對上述難題,中國建材總院匯聚青年骨干力量開(kāi)展科技攻關(guān),建立了集混凝土設計—施工—全生命周期預測為一體的中國核電工程高耐久鐵鋁酸鹽水泥應用成套技術(shù),編制了《漳州核電廠(chǎng)鐵鋁酸鹽水泥混凝土示范工程暫行技術(shù)條件》,為漳州核電現場(chǎng)鐵鋁酸鹽水泥混凝土制備與施工提供了依據。一是開(kāi)發(fā)出適用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理導熱技術(shù)耦合作用下鐵鋁酸鹽水泥混凝土水化溫升演變規律,形成化學(xué)物理水化放熱協(xié)同調控成套技術(shù)。二是開(kāi)發(fā)出降粘型專(zhuān)用礦物外加劑,降低粘度,減少單方用水量,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細化制備技術(shù)。四是基于自主研發(fā)的水泥基材料無(wú)線(xiàn)測溫系統,全程實(shí)時(shí)監測混凝土水化溫升,指導混凝土澆筑、養護,有效保證了工程進(jìn)度與質(zhì)量。
工程實(shí)踐表明,制備的C30~C50系列鐵鋁酸鹽水泥混凝土施工性能良好,力學(xué)性能與耐久性能符合核電工程設計要求。鐵鋁酸鹽水泥混凝土在炎熱季節下規?;瘧煤穗娊Y構工程屬于世界首創(chuàng ),在該領(lǐng)域實(shí)現了零的突破。
“超級材料”服務(wù)國之重器
近日,中國建筑材料聯(lián)合會(huì )公布了無(wú)機非金屬“超級材料”的具體概念。即:突破材料既有性能和功能的局限,主要性能實(shí)現倍增甚至數量級提升,或兼具有自適應、自修復、自感知、定向等新功能,可滿(mǎn)足平時(shí)搶修、國防現代化、極端環(huán)境、高端裝備、前沿領(lǐng)域等不同場(chǎng)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或特殊功能的無(wú)機非金屬及其復合新材料。鐵鋁酸鹽水泥在很多性能上已經(jīng)在向“超級材料”看齊。
作為國產(chǎn)原創(chuàng )材料,鐵鋁酸鹽水泥于1985年通過(guò)技術(shù)鑒定,1987年獲得國家發(fā)明獎二等獎。自研發(fā)到廣泛應用的三十多年間,中國建材總院先后牽頭制定了鐵鋁酸鹽水泥系列產(chǎn)品標準,為該種水泥研究生產(chǎn)開(kāi)發(fā)創(chuàng )造了技術(shù)條件,引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展,通過(guò)深化應用技術(shù)研究,不斷改進(jìn)性能,拓展產(chǎn)品在裝飾構件、特種工程材料、冬季施工及搶修搶建等非結構工程領(lǐng)域市場(chǎng),開(kāi)創(chuàng )了第三系列水泥行業(yè)。前不久,“鐵鋁酸鹽水泥在核電站工程應用取得重大進(jìn)展”事件更是入選“2022全球建材行業(yè)十大科技新聞”,成為了水泥行業(yè)發(fā)展的重要節點(diǎn)之一。
經(jīng)歷了幾十年的研究與發(fā)展后,在混凝土技術(shù)不斷進(jìn)步的今天,鐵鋁酸鹽水泥必將在海洋、極地、風(fēng)電、隧道、橋梁等結構工程中大放異彩,成為支撐“一帶一路”“海洋強國”的重要材料。