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他用低热水泥成就“无裂缝大坝”
6月28日，白鹤滩水电站迎来首批机组投产发电一周年。 白鹤滩水电站大坝是首次全坝使用低热水泥的300米级特高拱坝。在低热水泥出现并应用于全坝前，“无坝不裂”一直是回响在水电站建设者心头的一道“魔咒”。 低热水泥，全名为低热硅酸盐水泥，属于特种水泥，是中国建筑材料科学研究总院有限公司（以下简称中国建材总院）水泥科学与新型建筑材料研究院（以下简称水泥新材院）院长文寨军研究团队的“代表作”。和普通水泥相比，它具有低热、微膨胀、高抗裂、高耐久等优点，各项性能全面优于传统中热水泥混凝土，被誉为大坝“退烧药”。 从青年阶段研发低热水泥、跑遍大江南北进行推广，到如今作为管理者让低热水泥应用于重大项目……工作30年来，文寨军在特种水泥研发领域不断深耕，为国家水电工程构筑起坚实的屏障。 从零起步研制大坝“退烧药” 1994年，举世瞩目的三峡工程正式开工。为了完成这一具有世界影响力的标志性工程，中国建材总院联合中国长江三峡集团有限公司等单位，合力研发了具有微膨胀性能的中热水泥，水泥质量和性能均取得突破，助力三峡工程高质量建设。 中热水泥是当时国内建设大型水电工程的主要基础材料。由于混凝土体量庞大、散热较慢，其积蓄的热量会产生温度应力，若温度应力超过抗拉强度，大坝就可能开裂。通过材料创新有效降低水泥水化热、提升水泥力学性能，是解决大坝混凝土温度裂缝的重要技术路径。 刘克忠、文寨军、王晶等中国建材总院核心研究人员广泛查阅国内外文献，希望通过反复试验验证、总结经验等方式，研发一种“超低水化热”的水泥。 他们发现，美国的胡佛大坝等工程使用了低热水泥，较好地解决了大坝裂缝问题，但在这些工程中，低热水泥早期强度偏低，需要与普通硅酸盐水泥搭配使用，否则难以达到工程对于水泥性能和施工的要求。这极大地制约了低热水泥的推广应用。 若能解决低热水泥早期强度偏低的问题，那么温度裂缝、工程施工等问题是否就可迎刃而解了呢？自此，他们开始了低热水泥的自主研发历程。 “刚开始大家都不知道该怎么搞，只能不停地定方案、烧炉子、调配方，加班加点地进行试验。”中国建材总院教授郭随华回忆道。 文寨军将研制低热水泥的过程，比喻为“熬制特殊中药”：炮制虽繁必不敢省人工，品味虽贵必不敢减物力。“科研工作是很艰苦的，工程应用是很谨慎的，开发过程是十分漫长的。可不论研制过程多么繁琐、工艺多么复杂，为确保‘疗效’显著，不敢有半点懈怠；不论配方多么难求、药材多么稀缺，为出珍品，不敢有半点吝啬，要反复实验、一直熬制。”他说。 依托多个国家科技攻关项目，历经成百上千次试验，文寨军及其同事成功突破传统硅酸盐水泥的组成限制，解决了高活性晶型贝利特矿物的稳定和活化这一国际难题，攻克了低热水泥稳定制备技术，研制出了大坝“退烧药”。“低热水泥比中热水泥的水化热降低20%，比普通水泥低30%。”文寨军介绍道。 这一成果于1998年被试用在北京首都国际机场2号航站楼的建设工程中。随后，他们还在其他工程试用了低热水泥，为低热水泥后续大规模应用积累了宝贵的工程数据。 文寨军至今非常感慨：“低热水泥‘诞生’于三峡工程。三峡工程完工还未蓄水时，站在大坝前，我仰望这个庞然大物，觉得人类非常渺小，可渺小的人类竟然能够建造如此伟大的工程，更深感人类智慧的伟大。” 2006年，“高性能低热硅酸盐水泥（高贝利特水泥）的制备技术及应用”获得国家技术发明奖二等奖。 推广“监理”模式严把产品质量 自2005年起，低热水泥先后被用于大渡河沙坪、枕头坝、深溪沟、猴子岩电站以及雅砻江锦屏官地等水电站的建设。近年来，涉及上千亿投资、装机容量加起来超过三峡工程的乌东德水电站和白鹤滩水电站，全坝都应用了低热水泥。 “一个超级水电工程投资高达几千亿元，选用或更换一种原料非常难，必须经过充分论证。”文寨军回忆道，有时候，他能在一个低热水泥技术论证会上见到10多位院士，搞材料的、结构的、温控的专家都来了。 为了让工程方应用低热水泥，文寨军跑遍大江南北推广“监理”模式——派技术人员进驻大型水电工程水泥供应商，解决特种低热水泥在生产及应用中出现的技术问题，从细节和源头入手，严格把控水泥质量。 “重点工程用特种低热水泥与普通水泥的制做方式是不同的。要保证工程不出问题，就要从细节抓起、从源头抓起。只有这样才有可能建造出‘无裂缝大坝’。”文寨军表示，“监理模式”打破了原有单一的技术合作模式，一方面确保了重大工程用水泥质量，在水泥企业和工程之间架起了一座桥梁；另一方面发挥了他们的技术优势，丰富了业务合作模式，通过产学研用协同，彼此成就。 驻厂监理长期驻守在水泥生产一线，没有节假日。文寨军十分理解一线工作人员的不易，到了春节，为了让驻厂员和家人团聚，他赶赴驻厂现场执行监理工作。 至今，中国建材总院教授刘云还记得文寨军“冲”在前面的身影。“有年夏天，我们前往大岗山工地现场，途中遇到泥石流，车被堵在路上，整车人危在旦夕。是文寨军带领我们一起想办法，才脱离了险境。” 以身作则培养青年技术骨干 近年来，我国水电开发进一步向各流域上游推进，那里地质条件复杂、山高坡陡、对外交通条件恶劣，而文寨军总是主动带队去现场了解业主需求，鼓励年轻人克服高原环境及交通条件差等各种困难。 这样以身作则，是他培养青年技术骨干的重要方式。 “文院长能吃苦、下得了功夫。我们常晚上为了完成某项科研任务，加班加点。但即使我们加班到很晚，走的时候依然能看到文院长办公室还亮着灯。经年累月，很多的节假日，文院长都是在工作岗位上度过的，他用实际行动为我们上了最好的一课。”刘云说。 文寨军的学生黄文说：“我以研究生身份刚进入特种水泥研发团队时，由于方法掌握不好，常常事倍功半。文院长将这一切都看在眼里，常和我讨论问题、引导我不断尝试。” 此外，文寨军还大力提拔年轻干部，给年轻人更多机会。对于年轻干部，刚开始大家还有些担心：他们能否挑起大梁？“年轻人精力好，有冲劲、干劲，只要能包容失败，再加上我们老同志保驾护航，出不了问题。”文寨军说。 同时，文寨军还用研发、推广低热水泥的经验，鼓励遇到困难的青年科研人员。“低热水泥刚试用时，应用效果不太好，我就根据工程反馈反复修改、反复完善。办法总比困难多，一定要挺直腰杆往前走，昂首阔步向前冲。”他说。 回首30年工作历程，文寨军说：“一辈子能做好低热水泥研发、成果转化这件事，我很自豪。坚守是一件很难的事情，如果可以坚持一生，那将会是一个很了不起的成就。” 未来，文寨军将继续积极与大型央企、研究院所谈合作，推动性能更优的低热水泥大规模应用在川藏铁路上。 |
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