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文寨軍：大壩是水利水電工程最核心的主體建筑物，其建設(shè)與運(yùn)行安全是整個(gè)工程的首要問題。白鶴灘水電站大壩的拱頂寬度為14米，壩體最大厚度83.91米，壩頂弧長(zhǎng)709米，混凝土澆筑方量約803萬立方米，工程量相當(dāng)巨大，因此被網(wǎng)友們稱之為“壩天虎”（大壩中的“霸天虎”之意）。

水泥遇水會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，釋放大量熱量。在大壩澆筑過程中，由于大壩主體各維度都很厚實(shí)，水泥水化放熱會(huì)在壩體中心形成比較高的溫度，就像人發(fā)高燒一樣。如果高溫一直存在的話，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，從而影響大壩的運(yùn)行安全。解決大壩的溫度裂縫問題，早已經(jīng)成為世界性難題。

低熱水泥以硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物，具有低水化熱、干縮小、高后期強(qiáng)度及強(qiáng)度增進(jìn)率大等特點(diǎn)，對(duì)提高大體積混凝土工程的抗裂性和耐久性具有顯著作用。低熱水泥配制混凝土具有溫升發(fā)展緩慢、后期強(qiáng)度高、最終溫升低的特點(diǎn)，可從源頭解決混凝土溫升問題，有效降低混凝土內(nèi)部溫度。在水電工程中應(yīng)用低熱水泥混凝土，可有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂安全系數(shù)。

文寨軍：“九五”至“十三五”期間，中國(guó)建材總院等產(chǎn)學(xué)研用單位聯(lián)合攻關(guān)，開展了低熱水泥制備及其應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)研發(fā)，較好地解決了低熱水泥早期強(qiáng)度低、應(yīng)用受限的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)在溪洛渡、向家壩等10余個(gè)重點(diǎn)水電工程規(guī)模應(yīng)用，為解決水工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)解決途徑。

依托“九五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目“安全性混凝土新型膠凝材料的研究”，突破常規(guī)礦物組成設(shè)計(jì)，首次開發(fā)出高貝利特水泥（即最初的低熱水泥）。依托“十五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目“高貝利特水泥的開發(fā)與應(yīng)用研究”，實(shí)現(xiàn)了高活性貝利特晶型穩(wěn)定活化，攻克低熱水泥穩(wěn)定制備技術(shù)。依托“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“高強(qiáng)低鈣硅酸鹽水泥及生產(chǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)的研究與示范”，實(shí)現(xiàn)低熱水泥早期強(qiáng)度性能進(jìn)一步提升。依托“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“微膨脹低熱水泥制備技術(shù)的研究”，進(jìn)一步提升低熱水泥抗裂性能，推動(dòng)了低熱水泥在烏東德、白鶴灘工程中全壩應(yīng)用。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過室內(nèi)試驗(yàn)研究、仿真分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)與反演分析等綜合手段，根據(jù)水電工程混凝土對(duì)工作性、強(qiáng)度、水化熱溫升、抗裂性和耐久性等性能的綜合要求，從礦物組成、化學(xué)成分、比表面積、強(qiáng)度、水化熱等方面，全面優(yōu)化低熱水泥技術(shù)指標(biāo)。

文寨軍：研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新優(yōu)化了低熱水泥的礦物組成和制備工藝，并于2003年將低熱水泥品種及相關(guān)技術(shù)要求加入GB 200—2003《中熱硅酸鹽水泥 低熱硅酸鹽水泥 低熱礦渣硅酸鹽水泥》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中。礦物成分要求為低熱水泥熟料中硅酸二鈣（2CaO·SiO?）的含量應(yīng)不小于40%，鋁酸三鈣（3CaO·Al?O?）的含量應(yīng)不超過6%，游離氧化鈣的含量應(yīng)不超過1.0%。低熱水泥的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)為7天不小于13MPa，28天不小于42.5MPa，水化熱指標(biāo)3天不大于230kJ/kg，7天不大于260kJ/kg，28天不大于310kJ/kg。這些要求起到了規(guī)范低熱水泥生產(chǎn)與工程應(yīng)用的作用。

隨著技術(shù)進(jìn)步結(jié)合工程使用的實(shí)際效果，該標(biāo)準(zhǔn)于2017年完成了最新一次修訂工作，增加了水化熱更加低的32.5級(jí)低熱水泥相關(guān)指標(biāo)（32.5級(jí)低熱水泥各齡期強(qiáng)度、32.5級(jí)低熱水泥各齡期水化熱），同時(shí)增加了低熱水泥90天抗壓強(qiáng)度不小于62.5MPa技術(shù)要求。我國(guó)低熱水泥的強(qiáng)度指標(biāo)顯著高于美國(guó)和日本的標(biāo)準(zhǔn)，而水化熱指標(biāo)相當(dāng)，低熱水泥技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

針對(duì)水工大壩溫度裂縫這一世界性難題，從補(bǔ)償混凝土后期溫降收縮和降低水泥混凝土水化熱的思路出發(fā)，在低熱水泥中引入MgO膨脹源，獲得膨脹源控制技術(shù)、熟料組成設(shè)計(jì)優(yōu)化的低熱水泥制備技術(shù)。在工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)中通過細(xì)化技術(shù)指標(biāo)，提高了低熱水泥品質(zhì)，使低熱水泥的水化熱更低、放熱速度更慢、收縮更小、抗裂性更高、均勻性更好。

文寨軍：低熱水泥作為大壩混凝土最重要的膠凝材料，對(duì)工程質(zhì)量至關(guān)重要。

為保證低熱水泥的生產(chǎn)質(zhì)量及穩(wěn)定性，研究團(tuán)隊(duì)提供了全過程精細(xì)化技術(shù)服務(wù)。研究團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地提出了考核性生產(chǎn)的概念，根據(jù)水泥供應(yīng)廠家的實(shí)際情況，提供低熱水泥生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)，如優(yōu)選原燃材料、優(yōu)化配方、采用先進(jìn)的分析檢測(cè)、改造生產(chǎn)工藝和優(yōu)化工藝配置等，通過規(guī)模化生產(chǎn)及業(yè)主考核產(chǎn)品質(zhì)量的形式，制定針對(duì)性的全過程生產(chǎn)質(zhì)量控制監(jiān)造細(xì)則，確立了生產(chǎn)全過程控制要點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，以保證低熱水泥質(zhì)量的均勻、穩(wěn)定。低熱水泥駐廠監(jiān)造過程中嚴(yán)格按照監(jiān)造細(xì)則的條款，通過駐廠現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、全工序技術(shù)監(jiān)理、對(duì)比檢測(cè)等全過程精細(xì)化管理體系，保證了低熱水泥的高品質(zhì)以及質(zhì)量均勻性和穩(wěn)定性。

本文原載于《中國(guó)建材報(bào)》5月9日3版