故事
水泥新故事 | 中國(guó)建材總院:鐵鋁酸鹽水泥混凝土筑牢核電安全
來源:中國(guó)建材雜志、中國(guó)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(guó)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(xì)作、不斷創(chuàng)新,用“點(diǎn)、線、面”的產(chǎn)品邏輯延伸發(fā)展。我們專注于“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”,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(yù)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(duì)數(shù)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(xiàn)代城市標(biāo)配,我們致力于守護(hù)綠色家園、守護(hù)城市生態(tài)、守護(hù)綠水青山、守護(hù)居民健康……如果你愿意去了解,就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來水泥是“這樣”。
2023年,我們繼續(xù)為你講述《水泥新故事》,展現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)與自然和諧共生的美好畫卷。期待你的發(fā)現(xiàn),我們?cè)谶@里等你……
今年初,我國(guó)自主三代核電“華龍一號(hào)”批量化建設(shè)首臺(tái)機(jī)組——中核集團(tuán)漳州核電1號(hào)機(jī)組外穹頂成功吊裝,標(biāo)志著該機(jī)組主體結(jié)構(gòu)工程施工完成,為后續(xù)安裝冷試及并網(wǎng)發(fā)電奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
華龍一號(hào)漳州核電1號(hào)機(jī)組外穹頂鋼襯里為主要鋼結(jié)構(gòu),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(yù)制單元體構(gòu)件組成,主要功能是充當(dāng)外穹頂頂部混凝土模板。內(nèi)外兩層穹頂對(duì)應(yīng)華龍一號(hào)雙層安全殼,該機(jī)組內(nèi)穹頂已于2021年10月吊裝完畢,截至目前性能穩(wěn)定,有力推動(dòng)了后續(xù)工作的開展。本次“加冕”將進(jìn)一步提升其安全性。
亮出國(guó)產(chǎn)技術(shù)“殺手锏”
漳州核電廠三面臨海,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(yán)重,這無形中對(duì)核電工程混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性提出巨大挑戰(zhàn)。在這種苛刻的條件下,作為國(guó)內(nèi)建筑材料與無機(jī)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(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司(簡(jiǎn)稱中國(guó)建材總院)亮出了“殺手锏”——
2021年,在國(guó)家發(fā)改委支持下,由中核國(guó)電漳州能源有限公司、建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心及中國(guó)建材總院聯(lián)合申報(bào)的鐵鋁酸鹽水泥華龍一號(hào)核電廠應(yīng)用示范工程成功立項(xiàng)。中國(guó)建材總院所屬水泥新材院負(fù)責(zé)示范工程中的鐵鋁酸鹽水泥混凝土制備、應(yīng)用成套技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)。
鐵鋁酸鹽水泥是中國(guó)建材總院20世紀(jì)80年代開發(fā)的“第三系列水泥”,具有快硬早強(qiáng)、抗?jié)B抗侵蝕、耐磨等特性,是適用于海洋工程建設(shè)的水泥品種,已成功應(yīng)用于福建東山島南門海堤、國(guó)家海洋局、南極考察站等特殊性能要求的工程領(lǐng)域,滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求。將鐵鋁酸鹽水泥應(yīng)用于我國(guó)嚴(yán)酷海洋環(huán)境下“華龍一號(hào)”核電機(jī)組,可以從根本上提高核電工程混凝土構(gòu)造物的耐久性,解決海水侵蝕的世界性難題,為我國(guó)的“核能大國(guó)”戰(zhàn)略實(shí)施提供關(guān)鍵材料與技術(shù)支撐。
中核國(guó)電漳州能源有限公司及各參建方共同努力,克服施工過程中各項(xiàng)難題,實(shí)現(xiàn)了由模擬澆筑、首次澆筑到批量化應(yīng)用。截至目前,累計(jì)澆筑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工程中的應(yīng)用,為其在核電工程中規(guī)模化推廣積累了經(jīng)驗(yàn)、奠定了基礎(chǔ)。
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(dá)40℃。鐵鋁酸鹽水泥混凝土水化速率快、放熱集中且對(duì)環(huán)境溫度特別敏感,開裂風(fēng)險(xiǎn)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示范工程的進(jìn)度和質(zhì)量。
針對(duì)上述難題,中國(guó)建材總院匯聚青年骨干力量開展科技攻關(guān),建立了集混凝土設(shè)計(jì)—施工—全生命周期預(yù)測(cè)為一體的中國(guó)核電工程高耐久鐵鋁酸鹽水泥應(yīng)用成套技術(shù),編制了《漳州核電廠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(xiàn)場(chǎng)鐵鋁酸鹽水泥混凝土制備與施工提供了依據(jù)。一是開發(fā)出適用于鐵鋁酸鹽水泥混凝土的水化熱調(diào)控材料,獲得了水化熱調(diào)控材料與物理導(dǎo)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(guī)律,形成化學(xué)物理水化放熱協(xié)同調(diào)控成套技術(shù)。二是開發(fā)出降粘型專用礦物外加劑,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(shè)計(jì)方法及精細(xì)化制備技術(shù)。四是基于自主研發(fā)的水泥基材料無線測(cè)溫系統(tǒng),全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土水化溫升,指導(dǎo)混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù),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(shè)計(jì)要求。鐵鋁酸鹽水泥混凝土在炎熱季節(jié)下規(guī)模化應(yīng)用核電結(jié)構(gòu)工程屬于世界首創(chuàng),在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了零的突破。
“超級(jí)材料”服務(wù)國(guó)之重器
近日,中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)公布了無機(jī)非金屬“超級(jí)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(xiàn)倍增甚至數(shù)量級(jí)提升,或兼具有自適應(yīng)、自修復(fù)、自感知、定向等新功能,可滿足平時(shí)搶修、國(guó)防現(xiàn)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(qiáng)、超耐溫、超耐腐蝕、超耐輻射等超高性能或特殊功能的無機(jī)非金屬及其復(fù)合新材料。鐵鋁酸鹽水泥在很多性能上已經(jīng)在向“超級(jí)材料”看齊。
作為國(guó)產(chǎn)原創(chuàng)材料,鐵鋁酸鹽水泥于1985年通過技術(shù)鑒定,1987年獲得國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。自研發(fā)到廣泛應(yīng)用的三十多年間,中國(guó)建材總院先后牽頭制定了鐵鋁酸鹽水泥系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),為該種水泥研究生產(chǎn)開發(fā)創(chuàng)造了技術(shù)條件,引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展,通過深化應(yīng)用技術(shù)研究,不斷改進(jìn)性能,拓展產(chǎn)品在裝飾構(gòu)件、特種工程材料、冬季施工及搶修搶建等非結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域市場(chǎng),開創(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(yīng)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(jié)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(jié)構(gòu)工程中大放異彩,成為支撐“一帶一路”“海洋強(qiáng)國(guó)”的重要材料。