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精準把握全會精神 破解海洋工程水泥混凝土腐蝕難題

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-11-20  來源:中國混凝土網  作者:中國建材報
核心提示:黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》,深刻指明了今后一個時期我國發展的指導方針、目標任務、戰略舉措。其中提出,“推進重大科研設施、重大生態系統保護修復、公共衛生應急保障、重大引調水、防洪減災、送電輸氣、沿邊沿江沿海交通等一批強基礎、增功能、利長遠的重大項目建設”“堅持陸海統籌,發展海洋經濟,建設海洋強國”“加快江河控制性工程建設,加快病險水庫除險加固,全面推進堤防和蓄滯洪區建設”,則對建筑建材行業提出了更高的要求。

■原國家建材局黨組書記、局長 王燕謀


黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》,深刻指明了今后一個時期我國發展的指導方針、目標任務、戰略舉措。其中提出,“推進重大科研設施、重大生態系統保護修復、公共衛生應急保障、重大引調水、防洪減災、送電輸氣、沿邊沿江沿海交通等一批強基礎、增功能、利長遠的重大項目建設”“堅持陸海統籌,發展海洋經濟,建設海洋強國”“加快江河控制性工程建設,加快病險水庫除險加固,全面推進堤防和蓄滯洪區建設”,則對建筑建材行業提出了更高的要求。


我作為建材行業的一名老兵,深入學習黨的十九屆五中全會精神后,心中萬分激動。長期以來,我一直關注海洋工程用水泥的發展,對“十四五”規劃提出推廣鐵鋁酸鹽水泥,破解海洋工程中水泥混凝土腐蝕的世界難題。本文旨在呼吁中國建材聯合會和有關政府部門大力支持協調建筑材料工業技術情報研究所與有關單位協作,研發鐵鋁酸鹽水泥在海洋橋梁、碼頭等工程中的應用,為水泥工業“十四五”如何開好局、起好步提出意見和建議。


1933年,我國著名橋梁專家茅以升先生領導修建中國第一座現代化大橋——錢塘江大橋時,邀請著名水泥專家王濤先生解決大橋墩基的海水腐蝕問題。可見,近一個世紀前,中國工程界就提出水泥耐海水腐蝕的性能要求。


解決水泥混凝土的海水腐蝕問題是世界難題。世界各國每年都投入大量資金對海洋工程進行修補。


我國政府也很重視該問題。2012年12月20日,住房和城鄉建設部領導會見中國建材聯合會會長時提出:“海洋強國的國家戰略和可再生能源發展戰略的實施,需要大量抗海水腐蝕的海工水泥,用于構建海洋工程和沿海能源基礎設施。你們準備好了嗎?”國務院國發〔2013〕41號文指出“要發展海洋工程和港口建設用水泥”。


從我國近期建造的海洋工程的使用情況看,某著名跨海大橋在投入使用12年后的一般性考察中已發現,雖然那里的海水含鹽濃度較其他沿海較低,但橋梁混凝土構件的樹脂涂層已經剝落;橋頭混凝土護坡已被腐蝕,表面露出石子和砂子;混凝土橋墩水位變動區也已出現腐蝕損壞。這些腐蝕會促使海水中的氯離子和其他離子很快滲透到混凝土內部,銹蝕鋼筋,水泥水化體進一步被腐蝕,造成更加嚴重的破損。當前須要投入資金,開展修補工作。“21世紀海上絲綢之路”倡議得到廣泛響應,海洋工程日益增多,如不及時采取相應措施解決水泥混凝土海水腐蝕問題,修補工作會愈加繁重,投入資金也將愈加增多,還會產生人身安全風險。


按政府部門要求和新建海洋工程的使用情況,研發海洋工程用水泥,解決水泥海水腐蝕問題應是新時代建材行業的科技創新重點。


上世紀80年代初期,中國建材研究院水泥物化室在理論研究基礎上發明鐵鋁酸鹽水泥,獲國家發明二等獎。此種水泥具有快硬、高強、抗凍、抗滲和耐海水腐蝕等性能特性。這是繼英國人發明硅酸鹽水泥、法國人發明鋁酸鹽水泥之后,中國人發明的世界上第三類水泥。上世紀80年代中期,水泥物化室的鐵鋁酸鹽水泥研究組改制為遠大特種工程材料開發公司。該公司實行科研、生產和應用相結合,開發市場,拓展生產,經多年運行,在中國造就了一個鐵鋁酸鹽水泥新產業。物化室和遠大公司用鐵鋁酸鹽水泥先后建成了一批大型工程建筑。例如1982年利用水泥抗海水腐蝕性能建造了福建省東山島南門海堤,還制作沿海地區使用的護坡、管樁和混凝土壓力管等水泥制品;1993年到1994年利用水泥快硬高強性能建造了北京市三環路上的燕莎橋、蘇州橋和航天橋(見圖1)等;1994年利用水泥抗凍性能,冬季施工建造了沈陽市長途電信樞紐工程和遼寧物產科貿大廈等。


圖1為北京西三環航天橋。


上世紀90年代末,中國建材研究總院撤銷遠大公司。從此,人員失散,鐵鋁酸鹽水泥的研究中斷。原遠大公司的齊冬有帶領一批同業者進入建筑材料工業技術情報研究所。


建筑材料工業技術情報研究所是中國建材聯合會代管國務院國資委所屬的科研事業單位,是工信部產業技術基礎公共服務平臺的授予單位。齊冬有團隊具有鐵鋁酸鹽水泥理論知識、生產和應用技術,從此造就了建筑材料工業技術情報研究所的硫(鐵)鋁酸鹽水泥重點實驗室,成為我國唯一的鐵鋁酸鹽水泥專業研究機構。


齊冬有團隊進入建筑材料工業技術情報研究所后,啟動了鐵鋁酸鹽水泥用于海洋工程的研發工作。為精準把握技術方向,他們開展了系列調查研究工作。


1.根據團隊的工作積累和調查各種文獻資料的結果,得出的結論是鐵鋁酸鹽水泥在各種水泥中具有最佳抗海水腐蝕性能。在三亞海邊試驗站進行海水浸泡試驗中得出的結果是:鐵鋁酸鹽水泥試塊在三亞海水浸泡12個月后,其抗折強度非但不降,反而提高了27%,浸泡24個月后,強度提高了36%;而海工硅酸鹽水泥腐蝕嚴重,在同一條件下浸泡12個月后抗折強度下降了50%,浸泡24個月后下降了52%。


2.調查鐵鋁酸鹽水泥工程應用現狀,取得水泥耐久性數據。


在北京市查看,用具有快硬高強性能的鐵鋁酸鹽水泥建造的立交橋,經近30年的日夜運行,依舊完好,無需任何修繕,仍可長期安全使用。


在福建省東山島查看,南門海堤經過近40年的海水日夜沖刷和無數次的暴風雨襲擊,現在仍在安全使用中(見圖2)。其水泥混凝土表面光滑,無侵蝕跡象(見圖3)。為做自然暴露實驗,1982年在東山島西埔灣海灘放置的鐵鋁酸鹽水泥鋼筋混凝土壓力管,經近40年海水浸泡和干濕交替后,將其鋸開從斷面觀察到,鋼筋無銹蝕,管壁完好。


圖2為福建東山島南門海堤。


圖3為海堤混凝土表面。


在沈陽市查看,冬季施工的長途電信樞紐工程和科貿大廈自建成后未經修繕一直安全使用至今。


通過實地調查,齊冬有團隊取得了長達近30年和近40年的耐久性數據,非常可貴,為確定技術方向提供了可靠和必須的科學依據。


3.經國資委領導批示,齊冬有團隊與中國交建的科研、設計和施工單位進行了兩次技術交流。在交流中進一步明確了在海洋橋梁和碼頭等工程中推廣鐵鋁酸鹽水泥所需的研發內容。要通過科學試驗,取得系列工程設計參數;根據水泥的性能特點,要研究相應的施工方法;在此基礎上要進行工程建設試點;最終要制訂出設計和施工規范。


4.鐵鋁酸鹽水泥已列入國家發改委修訂發布《產業結構調整指導目錄(2019年本)》鼓勵類目錄,以及工信部發布的《建材工業鼓勵推廣應用的技術和產品目錄(2018-2019年本)》,其生產和應用得到了國家法律法規的支持。中國是世界上長期、連續生產鐵鋁酸鹽水泥的唯一國家,可滿足海洋工程大批量供應的需要。齊冬有團隊掌握鐵鋁酸鹽水泥生產技術,可確保水泥質量。


中國建筑材料科學研究總院有限公司正在開展“十三五”國家重點研發計劃的科研項目“海洋工程高抗蝕水泥基材料關鍵技術”。從2018年9月18日《中國建材報》頭版報道的中期調查結果情況看,該單位研究工作尚處在理論研究和應用研究階段,尚未進入開發研究,要取得具有說服力的工程應用的耐久性數據,尚需很長時間。顯然研發鐵鋁酸鹽水泥用于海洋橋梁和碼頭等工程的技術方向是精準的,而且是當務之急。


研發鐵鋁酸鹽水泥用于海洋橋梁、碼頭等工程項目具有巨大社會效益和經濟效益,是一項創新系統工程,要由科研、生產、工程設計和施工等多部門、多單位協作,須開展系統的實驗室試驗和模擬試驗,還需建設橋梁、碼頭等試點工程。要實施如此龐大的科技創新項目,必須得到政府部門的立項和資金支持。


讓我們為破解水泥海水腐蝕的世界性難題而共同努力吧!

 
 
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