中國建材總院研制海工硅酸鹽水泥

  中國建筑材料科學(xué)研究總院水泥科學(xué)與新型建筑材料研究院會(huì)同寧波科環(huán)新型建材股份有限公司和中交第三航務(wù)工程局寧波分公司，開展海工硅酸鹽水泥的研究、試制和使用。他們歷經(jīng)數(shù)千次的試驗(yàn)，終于成功研制出海工硅酸鹽水泥，榮獲國家和交通部與中交集團(tuán)頒發(fā)的優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)，為實(shí)現(xiàn)國家建設(shè)“海洋強(qiáng)國”的目標(biāo)，開拓海洋經(jīng)濟(jì)和保衛(wèi)海疆做出了貢獻(xiàn)。

  我國既是一個(gè)陸地大國，又是一個(gè)海洋大國，有1.8萬公里海岸線、6500多個(gè)沿海島嶼，海洋資源非常豐富。早在2003年，國務(wù)院國發(fā)[2003]41號(hào)文就明確提出“要發(fā)展海洋工程和港口建設(shè)用水泥”。黨的十八大更是提出了建設(shè)“海洋強(qiáng)國”的目標(biāo)，開拓海洋經(jīng)濟(jì)和保衛(wèi)海疆已成為當(dāng)今國家重要發(fā)展戰(zhàn)略。戰(zhàn)略的實(shí)施，需要大量抗海水腐蝕的水泥用于構(gòu)建海洋工程和沿海能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如海港工程、島礁建設(shè)、橋梁及隧道項(xiàng)目、海洋油氣開發(fā)、海工平臺(tái)等。

  在海洋環(huán)境下，氯離子侵蝕與混凝土建筑結(jié)構(gòu)壽命息息相關(guān)。我國混凝土結(jié)構(gòu)耐久設(shè)計(jì)規(guī)范（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(huán)境進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)， 即設(shè)計(jì)壽命100年的混凝土在D級(jí)和E級(jí)氯離子環(huán)境作用下氯離子侵入指標(biāo)（氯離子擴(kuò)散系數(shù)DRCM，×10-12m²/s）應(yīng)分別為小于7和4 ；設(shè)計(jì)壽命50年混凝土在D級(jí)和E級(jí)氯離子環(huán)境作用下氯離子擴(kuò)散系數(shù)（DRCM，×10-12m²/s）應(yīng)分別小于10和6。

  中國建筑材料科學(xué)研究總院水泥科學(xué)與新型建筑材料研究院從2003年開始，會(huì)同寧波科環(huán)新型建材股份有限公司和中交第三航務(wù)工程局寧波分公司進(jìn)行海工硅酸鹽水泥的研究、試制和使用工作。海工硅酸鹽水泥最重要的是要求所制備的混凝土密實(shí)，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(chǎn)高品質(zhì)海工水泥需要考慮的問題。在進(jìn)行技術(shù)研究的同時(shí)還要考慮到生產(chǎn)成本，才能真正將技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

  海工硅酸鹽水泥由適宜的硅酸鹽水泥熟料、石膏及大摻量活性礦物摻合料粉磨制成，利用物料之間的活性協(xié)同作用、火山灰效應(yīng)、微細(xì)填充，以及水泥基膠凝材料對(duì)氯離子固化反應(yīng)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(jīng)過艱苦的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、性能測(cè)試和結(jié)果分析，歷時(shí)數(shù)千次的試驗(yàn)，科研人員終于生產(chǎn)出了海工硅酸鹽水泥，得到眾多施工單位的歡迎。

  一般普通硅酸鹽水泥的膠砂氯離子擴(kuò)散系數(shù)只能達(dá)到1.8×10-12m²/s~3.6×10-12m²/s,而32.5等級(jí)海工水泥擴(kuò)散系數(shù)可以達(dá)到1.0×10-12m²/s以下，42.5等級(jí)擴(kuò)散系數(shù)可達(dá)1.5×10-12m²/s以下，抗氯離子侵蝕能力提高了2~4倍。施工單位要求海工硅酸鹽水泥不但應(yīng)具備較強(qiáng)的抗氯侵蝕能力，而且水泥應(yīng)與外加劑適應(yīng)性好、水化熱低，使用海工硅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(xiàn)象。

  中國建材總院水泥科學(xué)與新型建筑材料研究院等科研人員研制的海工硅酸鹽水泥在舟山港寶鋼礦石碼頭二期工程、寧波大榭關(guān)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(fēng)電示范工程等得以成功應(yīng)用，混凝土電通量約550庫侖左右，遠(yuǎn)低于《海港工程混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》1000庫侖的要求，應(yīng)用效果良好，獲得國家和交通部與中交集團(tuán)頒發(fā)的優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。

  2010年12月，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下達(dá)了海工硅酸鹽水泥國家標(biāo)準(zhǔn)的制定計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)20100973-T-609）。該項(xiàng)目由中國建筑材料科學(xué)研究總院牽頭，共有寧波科環(huán)新型建材股份有限公司、中交第三航務(wù)工程局寧波分公司等共28家企業(yè)參與。經(jīng)過兩年的研究，2013年該項(xiàng)目通過了全國水泥標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的審查。GB/T31289-2014《海工硅酸鹽水泥》已于2014年12月22日在國家標(biāo)準(zhǔn)公告2014年第30號(hào)中發(fā)布，并將于2015年10月1日實(shí)施。

  中國建材總院等科研人員研制的海工硅酸鹽水泥，是從我國海洋工程建設(shè)需求出發(fā)研制出的海洋工程專用水泥。該品種水泥直接與工程要求對(duì)接，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，打破了海洋工程現(xiàn)場(chǎng)配制膠凝物料攪拌混凝土的傳統(tǒng)施工方法，使得海工混凝土的制作變得方便、高效、成本低，質(zhì)量進(jìn)一步得到提升。海工硅酸鹽水泥國家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將極大助推我國海洋工程建設(shè)。