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中國建材總院成功研製出海工矽酸鹽水泥

 中國建築材料科學研究總院水泥科學與新型建築材料研究院會同寧波科環新型建材股份有限公司和中交第三航務工程局寧波分公司,開展海工矽酸鹽水泥的研究、試製和使用。他們曆經數千次的試驗,終於成功研製出海工矽酸鹽水泥,榮獲國家和交通部與中交集團頒發的優質工程獎,為實現國家建設“海洋強國”的目標,開拓海洋經濟和保衛海疆做出了貢獻。

我國既是一個陸地大國,又是一個海洋大國,有1.8萬公裏海岸線、6500多個沿海島嶼,海洋資源非常豐富。早在2003年,國務院國發[2003]41號文就明確提出“要發展海洋工程和港口建設用水泥”。黨的十八大更是提出了建設“海洋強國”的目標,開拓海洋經濟和保衛海疆已成為當今國家重要發展戰略。戰略的實施,需要大量抗海水腐蝕的水泥用於構建海洋工程和沿海能源基礎設施建設,如海港工程、島礁建設、橋梁及隧道項目、海洋油氣開發、海工平台等。

在海洋環境下,氯離子侵蝕與混凝土建築結構壽命息息相關。我國混凝土結構耐久設計規範(GB/T 50476-2008)明確指出, 在海洋和近海接觸海水氯化物的混凝土需按海洋氯化物環境進行耐久性設計, 即設計壽命100年的混凝土在D級和E級氯離子環境作用下氯離子侵入指標(氯離子擴散係數DRCM,×10-12m2/s)應分別為小於7和4 ;設計壽命50年混凝土在D級和E級氯離子環境作用下氯離子擴散係數(DRCM,×10-12m2/s)應分別小於10和6。

中國建築材料科學研究總院水泥科學與新型建築材料研究院從2003年開始,會同寧波科環新型建材股份有限公司和中交第三航務工程局寧波分公司進行海工矽酸鹽水泥的研究、試製和使用工作。海工矽酸鹽水泥最重要的是要求所製備的混凝土密實,抗氯離子滲透性高。適宜的水泥熟料礦物組成、混合材的選擇、石膏的溶解速率與水泥水化速率相匹配等都是生產高品質海工水泥需要考慮的問題。在進行技術研究的同時還要考慮到生產成本,才能真正將技術優勢轉化為市場優勢。

海工矽酸鹽水泥由適宜的矽酸鹽水泥熟料、石膏及大摻量活性礦物摻合料粉磨製成,利用物料之間的活性協同作用、火山灰效應、微細填充,以及水泥基膠凝材料對氯離子固化反應和物理吸附作用,可極大地提高水泥抗海水侵蝕能力,水化熱也比較低。在經過艱苦的試驗方案設計、生產、性能測試和結果分析,曆時數千次的試驗,科研人員終於生產出了海工矽酸鹽水泥,得到眾多施工單位的歡迎。

一般普通矽酸鹽水泥的膠砂氯離子擴散係數隻能達到1.8×10-12m2/s~3.6×10-12m2/s,而32.5等級海工水泥擴散係數可以達到1.0×10-12m2/s以下,42.5等級擴散係數可達1.5×10-12m2/s以下,抗氯離子侵蝕能力提高了2~4倍。施工單位要求海工矽酸鹽水泥不但應具備較強的抗氯侵蝕能力,而且水泥應與外加劑適應性好、水化熱低,使用海工矽酸鹽水泥配置的混凝土和易性、可泵性好,無明顯泌水和離散現象。

中國建材總院水泥科學與新型建築材料研究院等科研人員研製的海工矽酸鹽水泥在舟山港寶鋼礦石碼頭二期工程、寧波大榭關外萬噸液體化工碼頭、寧波港北侖山多用途碼頭水工工程、上海東海大百兆瓦海上風電示範工程等得以成功應用,混凝土電通量約550庫侖左右,遠低於《海港工程混凝土設計規範》1000庫侖的要求,應用效果良好,獲得國家和交通部與中交集團頒發的優質工程獎。

2010年12月,國家標準化管理委員會下達了海工矽酸鹽水泥國家標準的製定計劃(項目編號20100973-T-609)。該項目由中國建築材料科學研究總院牽頭,共有寧波科環新型建材股份有限公司、中交第三航務工程局寧波分公司等共28家企業參與。經過兩年的研究,2013年該項目通過了全國水泥標準化技術委員會的審查。GB/T31289-2014《海工矽酸鹽水泥》已於2014年12月22日在國家標準公告2014年第30號中發布,並將於2015年10月1日實施。


中國建材總院等科研人員研製的海工矽酸鹽水泥,是從我國海洋工程建設需求出發研製出的海洋工程專用水泥。該品種水泥直接與工程要求對接,填補了國內空白,打破了海洋工程現場配製膠凝物料攪拌混凝土的傳統施工方法,使得海工混凝土的製作變得方便、高效、成本低,質量進一步得到提升。海工矽酸鹽水泥國家標準的實施將極大助推我國海洋工程建設。

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