高性能混凝土助力中國建筑奇跡
6月28日,金沙江白鶴灘水電站首批機(jī)組安全準(zhǔn)點(diǎn)投產(chǎn)發(fā)電。一時(shí)間,“白鶴灘水電站”上了熱搜,有關(guān)它的新聞不斷刷屏,創(chuàng)造的多個(gè)世界之最被人們津津樂道:地下洞室群規(guī)模世界第一、單機(jī)容量100萬千瓦世界第一、300米級(jí)高壩抗震參數(shù)世界第一、整座大壩使用低熱水泥混凝土世界第一、圓筒式尾水調(diào)壓井規(guī)模世界第一……
白鶴灘水電站
圖片來源:中國電建華東院
從重大基礎(chǔ)建設(shè)工程看技術(shù)實(shí)力
白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江河道上,是在建總裝機(jī)容量僅次于三峽水電站、世界在建規(guī)模最大的巨型水電站。白鶴灘水電站大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高289米,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,共計(jì)803萬立方米,規(guī)模巨大?;炷两Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是世界性難題,低熱水泥的出現(xiàn),為解決這一難題提供了可能。從三峽工程起,我國就致力于研制低熱水泥,經(jīng)過多家科研機(jī)構(gòu)長達(dá)數(shù)十年的共同努力,攻克了一道道技術(shù)難關(guān),并得以在白鶴灘大壩上應(yīng)用。目前,大壩沒有產(chǎn)生一條溫度裂縫,讓“無縫”大壩成為現(xiàn)實(shí)。
在關(guān)注白鶴灘水電站取得世界矚目的成績的同時(shí),人們逐漸發(fā)現(xiàn),伴隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展,規(guī)模不斷擴(kuò)大,實(shí)力不斷增長,完成了一系列關(guān)系國計(jì)民生的重大基礎(chǔ)建設(shè)工程,許多具有標(biāo)志性的建筑如雨后春筍般涌現(xiàn),這一切都與混凝土與水泥制品技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步密不可分,尤其是將高性能、超高性能混凝土的研究與應(yīng)用作為混凝土科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的主要方向。它具有強(qiáng)度高、負(fù)荷能力大、資源和能源消耗少、耐久性好等優(yōu)點(diǎn),能滿足土木與建筑工程輕量化、高層化、大跨化、重載化,以及耐久化等諸多方面的要求,被廣泛應(yīng)用于我國重大工程中。
眾所周知,改革開放以來,我國“水、電、路、橋、涵、港、樓”的建筑施工技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)了新跨越,高速、高寒、高原、重載鐵路施工和特大橋隧建造技術(shù)、超高超大超級(jí)工程建造水平都邁入世界先進(jìn)行列,離岸深水港建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)、巨型河口航道整治技術(shù)、長河段航道系統(tǒng)治理,以及大型機(jī)場工程等建設(shè)技術(shù)和與之相匹配同行的混凝土與水泥制品的產(chǎn)品技術(shù)均已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
港珠澳大橋,總長55公里,其主體工程由6.7公里的海底沉管隧道和長達(dá)22.9公里的橋梁組成,即“橋—島—隧”,是我國建設(shè)史上里程最長、投資最多、施工難度最大的跨海橋梁;是我國繼三峽工程、青藏鐵路之后又一項(xiàng)重大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目,被英國《衛(wèi)報(bào)》譽(yù)為“現(xiàn)代世界七大奇跡”之一。
港珠澳大橋
圖片來源:蘇博特
然而,保證大橋的順利竣工必有混凝土技術(shù)保駕護(hù)航。據(jù)施工單位華潤集團(tuán)有關(guān)資料顯示,華潤水泥控股有限公司根據(jù)工程要求,對港珠澳大橋不同部位,如島隧工程、沉管預(yù)制件、樁基混凝土等部位的混凝土采取定制化的生產(chǎn)控制流程和原料質(zhì)量監(jiān)控,采用最新工藝和配比,設(shè)計(jì)出滿足供應(yīng)項(xiàng)目特定要求的高性能海工水泥;在優(yōu)化配方、預(yù)制生產(chǎn)等方面,最大限度地防止混凝土裂縫的產(chǎn)生,在高抗?jié)B性、高抗凍性、高抗鋼筋銹蝕、耐腐蝕能力等方面均達(dá)到業(yè)內(nèi)新高水平;同時(shí),對施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制、加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù),最大限度地提高混凝土的密實(shí)性,使混凝土構(gòu)件的性能得到數(shù)倍提升,達(dá)到抵抗氯離子侵蝕腐蝕鋼筋的目的,確保滿足120年使用壽命的要求。
2012年通車的干海子特大橋,位于雅(安)瀘(沽)高速公路四川雅安石棉縣境內(nèi),全長1811米,橋?qū)?4.5米,共36跨,創(chuàng)下了四個(gè)世界第一:第一座最長全鋼管混凝土桁架梁橋;第一座最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)橋墩、組合橋墩、混合橋橋墩;同類結(jié)構(gòu)中每聯(lián)最長的連續(xù)結(jié)構(gòu);第一次全面采用鋼纖維鋼管混凝土施工,大橋的主體結(jié)構(gòu)全部采用了鋼纖維混凝土,在世界橋梁建設(shè)史上也屬首例。
在現(xiàn)代混凝土中,裂縫問題很難根治解決,主要是由于中間環(huán)節(jié)過多。一個(gè)混凝土構(gòu)件,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料加工、混凝土配合比、施工管理到使用環(huán)境各個(gè)環(huán)節(jié)都存在裂縫產(chǎn)生的因素。如何解決混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的問題是國內(nèi)外工程界的研究熱點(diǎn)。已投入使用的北京大興國際機(jī)場,混凝土結(jié)構(gòu)裂縫得到了很好控制。在建造時(shí),使用了專為此項(xiàng)目研發(fā)的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制成套技術(shù),能夠提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍抗?jié)B抗裂等耐久性,有效解決裂縫問題,滿足機(jī)場道面混凝土結(jié)構(gòu)的高耐久性與高抗裂性的技術(shù)要求,大幅減少混凝土裂縫,延長使用壽命,從而大幅降低機(jī)場道面的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。
北京大興機(jī)場道面施工效果
圖片來源:北京中企卓創(chuàng)
前不久竣工的拉薩貢嘎國際機(jī)場T3航站樓,海拔3569米,是世界上海拔最高的機(jī)場之一,也是全球規(guī)模最大的高原機(jī)場。在項(xiàng)目建設(shè)過程中,解決了特有的混凝土技術(shù)施工難題,項(xiàng)目根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)情況,在西藏地區(qū)首次進(jìn)行了C50自密實(shí)混凝土配置,解決了粉煤灰、礦粉、硅灰等混凝土摻合料匱乏的問題。在托起機(jī)場蓮花屋蓋的12根鋼柱內(nèi)均澆筑了C50自密實(shí)混凝土。過程中,項(xiàng)目改變傳統(tǒng)的混凝土澆筑技術(shù),采用特殊泵送頂升技術(shù),避免了高原環(huán)境下鋼管柱內(nèi)混凝土疏松、孔洞等不密實(shí)的質(zhì)量缺陷。
歷經(jīng)近14年艱苦卓絕的奮斗,創(chuàng)下多項(xiàng)國內(nèi)外紀(jì)錄的云南大(理)瑞(麗)秀嶺隧道前不久貫通。秀嶺隧道位于云南省大理州漾濞縣境內(nèi),全長17.6公里,最大埋深達(dá)1115米,地處滇西紅層,圍巖破碎、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,共穿越7條斷裂帶;具有軟巖大變形、涌水突泥、高地應(yīng)力、高地震烈度、高地溫等特點(diǎn),國內(nèi)罕見,為Ⅰ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道。隧道先后開展100余項(xiàng)課題研究,其中,獲得國家專利2項(xiàng),省部級(jí)科研成果3項(xiàng),企業(yè)級(jí)科研成果41項(xiàng),為我國特長重難點(diǎn)隧道建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
2020年12月31日通車的香麗高速公路,是國家支持藏區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要支撐項(xiàng)目,也是云南省藏區(qū)第一條高速公路、云南省海拔最高的高速公路。項(xiàng)目全長 140.31公里,全線橋梁141座、隧道總長73114米。項(xiàng)目克服了香格里拉高寒缺氧、氣候嚴(yán)寒、有效施工周期短等困難,攻克了高速公路在多重破壞因素作用下結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性關(guān)鍵問題,設(shè)計(jì)出了適用于高速公路橋梁的C30至C55高性能混凝土系列產(chǎn)品,促進(jìn)了抗?jié)B等級(jí)不低于P12、抗裂等級(jí)不低于L-III、抗凍等級(jí)達(dá)到F100以上、56d電通量小于1000C、最高抗凍等級(jí)達(dá)F400以上的高性能混凝土在工程中的大量應(yīng)用,累計(jì)推廣應(yīng)用高性能混凝土300多萬立方米,提升了惡劣環(huán)境下高速公路工程的結(jié)構(gòu)壽命。
我國基礎(chǔ)建設(shè)取得的成果遠(yuǎn)不止這些,各種各樣的“世界之最”不斷刷新著人們的認(rèn)知……
從對口協(xié)會(huì)工作看行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
混凝土與水泥制品作為最大宗、最主要的建筑工程材料,被廣泛應(yīng)用于建筑、水利、公路、鐵路、橋梁、港工、礦業(yè)等行業(yè)的工程建設(shè)。目前,我國已成為世界混凝土生產(chǎn)和消費(fèi)量最大的國家。近年來,隨著混凝土與水泥制品行業(yè)的迅速發(fā)展,技術(shù)不斷進(jìn)步,中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)創(chuàng)立了“混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”,表彰在混凝土相關(guān)領(lǐng)域做出重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明,以及在相關(guān)材料和制品制造、工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)升級(jí)等方面開展理論研究、科技創(chuàng)新、技術(shù)革新并取得重要成果、作出突出貢獻(xiàn)的組織、個(gè)人。僅2020年就有39個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng),包括一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)15項(xiàng)、三等獎(jiǎng)22項(xiàng),其中“科技進(jìn)步類”13項(xiàng)、“基礎(chǔ)理論類”2項(xiàng)、“技術(shù)革新類”24項(xiàng)。
2022北京冬奧會(huì)主場館國家速滑館的首段弧形看臺(tái)正在吊裝
圖片來源:北京榆構(gòu)
同時(shí),中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)還創(chuàng)辦了每年一屆的中國混凝土展,旨在將行業(yè)內(nèi)的科技成果、先進(jìn)技術(shù)與裝備、智能服務(wù)等向全行業(yè)、全社會(huì)、全世界進(jìn)行集中展示。2020年中國混凝土展上,北京榆構(gòu)集團(tuán)展示了他們?yōu)楸本┒瑠W會(huì)的標(biāo)志性建筑、昵稱為“冰絲帶”的國家速滑館,提供的預(yù)制看臺(tái)、踏步板、掛板、樓梯板等產(chǎn)品的深化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制作等服務(wù),驚艷了眾多觀眾,也讓專業(yè)人士豎起了大拇指。又如中建商品混凝土有限公司在“2020混凝土展”上以圖片的形式,向觀眾展示了他們參與建設(shè)的位于阿爾及利亞的嘉瑪大清真寺,它是非洲高度最高、規(guī)模最大的建筑,是世界第三大清真寺,其中宣禮塔高 265 米,為世界宣禮塔之最、伊斯蘭的“千年工程”,也是阿爾及利亞自1962 年建國以來首次采用高強(qiáng)超高泵送混凝土的施工應(yīng)用,充分彰顯了我國混凝土技術(shù)的實(shí)力。
2020中國混凝土展中建西部建設(shè)展位
混凝土與水泥制品是最大宗最主要的建筑工程材料,服務(wù)于建筑、水利、公路、鐵路、橋梁、港工、礦業(yè)等所有行業(yè)工程建設(shè),產(chǎn)業(yè)規(guī)模位列建材行業(yè)第一名,在為中國建造貢獻(xiàn)著力量,在為中國更多的“超級(jí)工程”貢獻(xiàn)著力量,同時(shí)沿著“一帶一路”方向,讓中國的混凝土技術(shù)為當(dāng)?shù)貒业慕ㄔO(shè)貢獻(xiàn)著力量。
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