特高拱坝微膨胀低热硅酸盐水泥混凝土关键技术
获奖名称: 特高拱坝微膨胀低热硅酸盐水泥混凝土关键技术
获奖等级: 一等奖
获奖类别: 建筑材料科学技术进步奖
授奖单位: 中国硅酸盐学会
完成单位: 中国长江三峡集团有限公司、中国建筑材料科学研究总院有限公司、南京工业大学、中国水利水电科学研究院、 、东南大学、江苏苏博特新材料股份有限公司
获奖年度: 2023
获奖人员: 李文伟、文寨军、李新宇、邓敏、金鸣、杨宁、陈文夫、纪国晋、周世华、张坤悦、马忠诚、张思佳、乔敏、李曙光、杨华美
成果简介:严酷环境下300m级特高拱坝温控防裂和安全建设保障是国家重大需求、面临世界级挑战。围绕该需求，在“十二五”、“十三五”、国家自然基金等重点项目支持下，项目组依托“国之重器”——白鹤滩、乌东德两座300m级特高拱坝，从混凝土源头抗裂和施工防裂两方面开展了系统研究，在微膨胀低热硅酸盐水泥研发、工业化制备、高抗裂混凝土配制及温控防裂和高效施工技术等方面取得多项原创性成果，形成特高拱坝微膨胀低热硅酸盐水泥混凝土系列关键技术。主要创新如下： 1、首次开发了低热硅酸盐水泥方镁石调控技术及定量分析方法，实现了熟料矿物组成协同优化，发明了微膨胀低热硅酸盐水泥。首次提出了“高镁配料、低温煅烧、短时保温、慢速冷却”的方镁石调控技术与“选择性溶解-富集-化学滴定”的方镁石定量分析方法，建立了高内含MgO低热硅酸盐水泥熟料中硅酸盐矿物稳定与活化调控机制，优化设计熟料矿物组成，研制出“强度-水化热-微膨胀”性能协同匹配的特高拱坝专用低热硅酸盐水泥。 2、攻克了微膨胀低热硅酸盐水泥工业化制备技术难题，实现了微膨胀低热硅酸盐水泥规模化稳定生产。建立了兼顾方镁石调控的微膨胀低热硅酸盐水泥工业化制备关键技术，实现了2500t/d及以上新型干法窑稳定生产，构建了微膨胀低热硅酸盐水泥质量控制技术体系，保障了300m级特高拱坝专用低热硅酸盐水泥的高质量。 3、揭示了低热微膨胀混凝土控制温升调控膨胀的作用机理，构建了低温升、微膨胀、高抗裂、高耐久大坝混凝土配制技术。探明了微膨胀低热硅酸盐水泥和其它原材料的相容性，阐明了大坝混凝土性能时变特征及微观结构演变规律，创建了以温升和膨胀双调控为设计原则的大坝混凝土配制技术，开发出低温升、微膨胀、高抗裂、高耐久大坝混凝土并全坝应用，实现在乌东德和白鹤滩300m级特高拱坝全坝应用。 4、创建了低热微膨胀大坝混凝土科学温控方案，建立了配套混凝土高效施工技术。提出了低能耗、高保证率的大坝混凝土温控方案，将混凝土出机口温度控制由常规7℃限值放宽至12℃~16℃；提出了适合微膨胀低热硅酸盐水泥大坝混凝土的施工工艺，开发了全坝段厚升层、短间歇快速施工技术，升层厚度从传统的1.5m~3.0m突破至3.0m~6.0m，保障了300m级无裂缝特高拱坝高质量快速建造。 项目获授权发明专利28项、实用新型9项，主参编国标5部、主编行标13部、企标10部，出版专著9部，发表论文115篇。研究成果为乌东德、白鹤滩等300m级特高拱坝建设提供了重要的技术支撑，首次建成了无裂缝精品特高拱坝，创造了温控效果、施工效率等多项世界记录，开辟了混凝土温控防裂新途径，为世界坝工建设贡献了中国方案，引领水电筑坝技术进步。近3年直接经济效益13.3亿元，减少碳排放量439.9万吨，有效助力我国“双碳”目标实现，经济、社会和生态效益显著。成果已在国内其他水电工程应用并推广到海工、交通、能源等领域，应用前景广阔。经鉴定项目成果整体达国际领先水平。
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