白鶴灘大壩全壩使用低熱水泥混凝土 造出水電人理想中的“無縫”大壩
6月28日,“國(guó)之重器”金沙江白鶴灘水電站首批機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電。金沙江上,當(dāng)今世界在建規(guī)模最大技術(shù)難度最高的水電工程、總裝機(jī)容量?jī)H次于三峽水電站的白鶴灘,創(chuàng)造了一項(xiàng)讓建設(shè)者感到無比驕傲的成就——至今沒有出現(xiàn)一條溫度裂縫。而這,對(duì)于水電站的長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)行,至關(guān)重要。
建設(shè)“無縫大壩”,一直是水電人追求的目標(biāo)。在白鶴灘的大壩上和實(shí)驗(yàn)室里,三峽集團(tuán)白鶴灘工程建設(shè)部高級(jí)工程師劉戰(zhàn)鰲博士,向封面新聞?dòng)浾哌M(jìn)行了揭秘:在全壩使用低熱水泥混凝土的基礎(chǔ)上,通過技術(shù)積累創(chuàng)新、質(zhì)量管控、新型設(shè)備等一些列措施,讓“無縫”大壩這一理想最終走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
高質(zhì)量低熱水泥 解決修建大壩世界性難題
白鶴灘大壩為雙曲拱壩,“就像雞蛋的外殼一樣。”在隨劉戰(zhàn)鰲前往大壩的路上,他解釋道。白鶴灘大壩壩頂高程834米(海拔高度),正常蓄水位825米(海拔高度),最大壩高289米,壩體最大厚度為83.91米,屬300米級(jí)特高拱壩。
在大壩澆筑過程中,“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。這種熱量如果大量聚集在混凝土內(nèi)部得不到排散,就會(huì)產(chǎn)生比較高的中心溫度,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?!眲?zhàn)鰲說,解決大壩的溫度裂縫問題,成為世界性難題。
低熱水泥的出現(xiàn),為解決這一難題,提供了可能。劉戰(zhàn)鰲介紹,使用低熱水泥最早的歷史可以追溯到美國(guó)的胡佛大壩。但是,低熱水泥還存在強(qiáng)度偏低、質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷。
從三峽工程起,我國(guó)就致力于研制低熱水泥,并在三峽大壩圍堰、溪洛渡大壩泄洪洞等工程中局部應(yīng)用,積累了大量經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過多家科研機(jī)構(gòu)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的共同努力,攻克一道道技術(shù)難關(guān),最終才能生產(chǎn)出性能先進(jìn)、質(zhì)量可靠的低熱水泥。
自2017年4月12日開始,到2021年5月31日,在1500多個(gè)日夜不停的施工下,采用低熱水泥混凝土澆筑的白鶴灘大壩澆筑到頂,共澆筑803萬立方米。“目前,我們的白鶴灘大壩沒有產(chǎn)生一條溫度裂縫?!眲?zhàn)鰲說。
嚴(yán)格把控每一種原材料質(zhì)量關(guān)
取得這一成就,不止有低熱水泥的功勞。因?yàn)榘Q灘大壩是首個(gè)全壩段采用低熱水泥混凝土進(jìn)行澆筑的大壩,為了把好質(zhì)量關(guān),工程建設(shè)部在白鶴灘還設(shè)置了一處實(shí)驗(yàn)室。它不僅用于低熱水泥品質(zhì)的檢驗(yàn),每一批進(jìn)入白鶴灘的原材料都會(huì)在這里進(jìn)行抽檢。
實(shí)驗(yàn)室里,劉戰(zhàn)鰲從水泥試件水養(yǎng)護(hù)箱里,取出一塊硬化后的長(zhǎng)方體狀低熱水泥混凝土塊,“它是在20℃的溫度和不低于95%濕度的環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)護(hù),總共養(yǎng)護(hù)28天之后,就會(huì)拿去測(cè)試它的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度,以確保質(zhì)量達(dá)到工程要求?!睘榱吮WC實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性,每一塊實(shí)驗(yàn)品上還貼上了二維碼,相當(dāng)于“身份證”。如若出現(xiàn)問題,就可以追根溯源。
不僅于此,劉戰(zhàn)鰲透露,為了從源頭上把好質(zhì)量關(guān),針對(duì)某些重要的原材料,項(xiàng)目部甚至派專人到生產(chǎn)廠商駐點(diǎn),監(jiān)督生產(chǎn)全過程。
全世界最“聰明”的大壩實(shí)現(xiàn)智能溫控
“白鶴灘大壩可以說是世界上最‘聰明’的大壩?!弊尨髩尾繉I(yè)師譚堯升博士說出這句話的底氣,來自于一套高度智能化的反饋與處理系統(tǒng)。在混凝土澆筑過程中,這套系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵的“溫控”作用。
據(jù)譚堯升介紹,在整個(gè)白鶴灘工程中,總共埋設(shè)了8000多套溫度傳感器,來實(shí)時(shí)感知大壩混凝土的溫度。在工程建設(shè)管理中心的智能控制室里,封面新聞?dòng)浾呖吹?,包括混凝土溫度、最?4小時(shí)的纜機(jī)運(yùn)輸強(qiáng)度等數(shù)據(jù),都在大屏幕上直觀顯示出來。整個(gè)壩體的3D模型上,還有實(shí)時(shí)的熱成像,大壩每個(gè)部位的實(shí)時(shí)溫度一目了然。
以往,在大壩混凝土澆筑的溫控環(huán)節(jié),需要大量的人力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡查、通水降溫。而現(xiàn)在,一個(gè)班組現(xiàn)場(chǎng)巡查的人數(shù)已從10人左右減少到兩三人。同時(shí),也提高了工人施工的安全性和效率,原計(jì)劃55個(gè)月才能完成的澆筑,只用了50個(gè)月便已完成。
“通過智能系統(tǒng)感知溫度,來同步控制通水流量,在保證混凝土的溫控達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí),還節(jié)約了水。”譚堯升說,在大壩建設(shè)中至今沒有出現(xiàn)溫度裂縫,智能溫控也發(fā)揮了重要作用。
如今,站在白鶴灘大壩壩頂,就相當(dāng)于站在100層樓房的房頂。向下望去,兩條巨大的水流從深孔奔涌而下,掀起白色的水花和巨大的聲浪。劉戰(zhàn)鰲提高嗓門告訴封面新聞?dòng)浾撸盎诘蜔崴嗖牧系某晒﹂_發(fā)、工程實(shí)踐的成功應(yīng)用,加上國(guó)內(nèi)外專家的多次技術(shù)研討,以及智能溫控等一些列先進(jìn)技術(shù)和工藝的使用,才最終得以在白鶴灘大壩全壩段使用低熱水泥混凝土,實(shí)現(xiàn)無溫度裂縫的壯舉?!?/span>
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