湖北突破特種專用水泥關(guān)鍵技術(shù) 大型水下沉管壽命增至100年
2021年1月9日,襄陽(yáng)魚(yú)梁洲過(guò)江隧道沉管澆筑現(xiàn)場(chǎng)(資料圖片)。
5月4日,葛洲壩宜城水泥公司實(shí)驗(yàn)室內(nèi),技術(shù)人員正在做配料試驗(yàn)。
5月4日,在位于襄陽(yáng)宜城市板橋店鎮(zhèn)的中國(guó)能建葛洲壩水泥公司所屬宜城公司(簡(jiǎn)稱“葛洲壩宜城水泥公司”),高塔式生產(chǎn)設(shè)備林立,空中管道井然交錯(cuò)。
距離此地60多公里處,襄陽(yáng)魚(yú)梁洲過(guò)江隧道項(xiàng)目建設(shè)正酣。作為國(guó)內(nèi)整體建設(shè)規(guī)模最大的內(nèi)河沉管隧道、漢江首條沉管隧道,魚(yú)梁洲過(guò)江隧道使用的水泥便是由葛洲壩宜城水泥公司獨(dú)供。
為滿足該沉管設(shè)計(jì)使用壽命100年需求,葛洲壩宜城水泥公司研制出了強(qiáng)度高、抗?jié)B性好、耐久性強(qiáng)的沉管專用水泥,其“大型沉管專用水泥關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐”達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,被評(píng)為湖北省科技創(chuàng)新成果。
沉管隧道100年不朽
2018年10月,世界上建設(shè)規(guī)模最大的沉管隧道——港珠澳大橋海底隧道成功通車。與此同時(shí),滾滾漢江之上,襄陽(yáng)市東西軸線魚(yú)梁洲過(guò)江隧道開(kāi)工建設(shè)。
該隧道全長(zhǎng)5.4公里,其中兩次下穿漢江的沉管隧道段長(zhǎng)1011米,共有沉管10節(jié)。漢江水文條件復(fù)雜,水下能見(jiàn)度不超過(guò)30厘米,加之沉管體型龐大,體量相當(dāng)于一艘小型航空母艦。
“當(dāng)時(shí)拿到招標(biāo)文件,我就感到巨大的壓力?!备鹬迚我顺撬喙靖笨偨?jīng)理余明江介紹,該隧道的管節(jié)設(shè)計(jì)使用壽命要達(dá)到100年,抗?jié)B要求高,管節(jié)截面尺寸大,且無(wú)外包防水,不能出現(xiàn)溫度裂縫,對(duì)預(yù)制沉管結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性要求更嚴(yán)格,這些要求指標(biāo)都由水泥性能來(lái)決定。
比如,沉管澆筑采用的是全斷面整體式順序澆筑預(yù)制技術(shù),單體澆筑量在2000立方米以上,必須要求水泥水化熱(指水泥遇水反應(yīng)所放出的熱量)低、收縮?。粏喂?jié)沉管動(dòng)輒過(guò)萬(wàn)噸,還要在水中托運(yùn),這就要求水泥必須強(qiáng)度高。同時(shí),還需考慮混凝土在水下抗沖刷和抗壓能力需求,綜合解決水化熱、收縮等影響混凝土抗裂性能和使用壽命的關(guān)鍵問(wèn)題。
“與普通水泥相比,沉管專用水泥指標(biāo)要求更高,必須從原料選用、礦物組成、生產(chǎn)工藝等各方面做調(diào)整?!庇嗝鹘f(shuō),這不僅是一次機(jī)遇,更是對(duì)公司科技創(chuàng)新能力和質(zhì)量管控水平的考驗(yàn)。
衍生產(chǎn)品銷量超百萬(wàn)噸
生產(chǎn)水泥,要經(jīng)過(guò)石灰石開(kāi)采、破碎、配料、窯燒、熟料加工等20多個(gè)環(huán)節(jié),任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,都會(huì)影響水泥質(zhì)量。為全面了解所需水泥的特性和要求,余明江和50多名研發(fā)人員日以繼夜,反復(fù)試驗(yàn),多次與施工方探討方案。
通過(guò)大量材料優(yōu)選和復(fù)配試驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn)采用堿含量更低的硅土、礬土搭配替代頁(yè)巖做硅鋁質(zhì)校正料,能有效降低熟料堿含量,提高適應(yīng)性,降低收縮和放熱。而利用鋼渣中活性氧化物和各種礦物的化學(xué)反應(yīng),就能讓水泥石變得致密,提高強(qiáng)度和抗裂性能。
產(chǎn)線改造,也是品控的重要一環(huán)。記者現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn),在葛洲壩宜城水泥公司,機(jī)器轟鳴,馬路潔凈,草木綠意盎然,聞不到一點(diǎn)異味。
“為配合沉管專用水泥研發(fā),我們引進(jìn)先進(jìn)的儀器設(shè)備,對(duì)發(fā)電和生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行改造,不僅降低了有害物的排放,還能每年減排二氧化碳4.5萬(wàn)噸、二氧化硫300噸、氮氧化物900噸?!备鹬迚我顺撬喙举|(zhì)量總監(jiān)伍小成說(shuō)。
最終,歷經(jīng)6個(gè)月潛心攻關(guān),葛洲壩宜城水泥公司研究出沉管專用水泥,實(shí)現(xiàn)水泥熟料3天和7天水化熱降低15.0千焦/千克以上,28天抗壓強(qiáng)度提高2.0兆帕,并成為魚(yú)梁洲過(guò)江隧道項(xiàng)目的水泥獨(dú)家供應(yīng)商。
據(jù)介紹,2019年至2020年,該公司累計(jì)生產(chǎn)和銷售沉管專用水泥18萬(wàn)噸,因品牌效應(yīng)增加了衍生產(chǎn)品銷量超100萬(wàn)噸,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益超3000萬(wàn)元。目前,中國(guó)能建葛洲壩水泥公司已擁有油井水泥、抗硫酸鹽水泥、核電水泥、海工水泥等28種特種水泥產(chǎn)品,產(chǎn)品遍布國(guó)內(nèi)20多個(gè)省份及東南亞國(guó)家,白鶴灘電站、江坪河電站、渤海油田等世界級(jí)工程都由葛洲壩特種水泥護(hù)航。
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