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行業新聞
白鶴灘大壩全壩使用低熱水泥混凝土 造出水電人理想中的“無縫”大壩
時間:2021-06-28    來源:封面新聞    分享:
6月28日,“國之重器”金沙江白鶴灘水電站首批機組正式并網發電。金沙江上,當今世界在建規模最大技術難度最高的水電工程、總裝機容量僅次于三峽水電站的白鶴灘,創造了一項讓建設者感到無比驕傲的成就——至今沒有出現一條溫度裂縫。

  6月28日,“國之重器”金沙江白鶴灘水電站首批機組正式并網發電。金沙江上,當今世界在建規模最大技術難度最高的水電工程、總裝機容量僅次于三峽水電站的白鶴灘,創造了一項讓建設者感到無比驕傲的成就——至今沒有出現一條溫度裂縫。而這,對于水電站的長期安全、穩定運行,至關重要。

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  建設“無縫大壩”,一直是水電人追求的目標。在白鶴灘的大壩上和實驗室里,三峽集團白鶴灘工程建設部高級工程師劉戰鰲博士,向封面新聞記者進行了揭秘:在全壩使用低熱水泥混凝土的基礎上,通過技術積累創新、質量管控、新型設備等一些列措施,讓“無縫”大壩這一理想最終走進現實。

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  高質量低熱水泥 解決修建大壩世界性難題

  白鶴灘大壩為雙曲拱壩,“就像雞蛋的外殼一樣。”在隨劉戰鰲前往大壩的路上,他解釋道。白鶴灘大壩壩頂高程834米(海拔高度),正常蓄水位825米(海拔高度),最大壩高289米,壩體最大厚度為83.91米,屬300米級特高拱壩。

  在大壩澆筑過程中,“水泥遇水會產生一系列的化學反應,釋放大量熱量。這種熱量如果大量聚集在混凝土內部得不到排散,就會產生比較高的中心溫度,就像人發高燒一樣。如果高溫一直存在的話,就會導致混凝土結構產生裂縫,從而影響大壩的運行安全。”劉戰鰲說,解決大壩的溫度裂縫問題,成為世界性難題。

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  低熱水泥的出現,為解決這一難題,提供了可能。劉戰鰲介紹,使用低熱水泥最早的歷史可以追溯到美國的胡佛大壩。但是,低熱水泥還存在強度偏低、質量不穩定等缺陷。

  從三峽工程起,我國就致力于研制低熱水泥,并在三峽大壩圍堰、溪洛渡大壩泄洪洞等工程中局部應用,積累了大量經驗。經過多家科研機構長達數十年的共同努力,攻克一道道技術難關,最終才能生產出性能先進、質量可靠的低熱水泥。

  自2017年4月12日開始,到2021年5月31日,在1500多個日夜不停的施工下,采用低熱水泥混凝土澆筑的白鶴灘大壩澆筑到頂,共澆筑803萬立方米。“目前,我們的白鶴灘大壩沒有產生一條溫度裂縫。”劉戰鰲說。

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  嚴格把控每一種原材料質量關

  取得這一成就,不止有低熱水泥的功勞。因為白鶴灘大壩是首個全壩段采用低熱水泥混凝土進行澆筑的大壩,為了把好質量關,工程建設部在白鶴灘還設置了一處實驗室。它不僅用于低熱水泥品質的檢驗,每一批進入白鶴灘的原材料都會在這里進行抽檢。

  實驗室里,劉戰鰲從水泥試件水養護箱里,取出一塊硬化后的長方體狀低熱水泥混凝土塊,“它是在20℃的溫度和不低于95%濕度的環境下進行養護,總共養護28天之后,就會拿去測試它的抗壓強度和抗折強度,以確保質量達到工程要求。”為了保證實驗的真實性,每一塊實驗品上還貼上了二維碼,相當于“身份證”。如若出現問題,就可以追根溯源。

  不僅于此,劉戰鰲透露,為了從源頭上把好質量關,針對某些重要的原材料,項目部甚至派專人到生產廠商駐點,監督生產全過程。

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  全世界最“聰明”的大壩實現智能溫控

  “白鶴灘大壩可以說是世界上最‘聰明’的大壩。”讓大壩部專業師譚堯升博士說出這句話的底氣,來自于一套高度智能化的反饋與處理系統。在混凝土澆筑過程中,這套系統發揮了關鍵的“溫控”作用。

  據譚堯升介紹,在整個白鶴灘工程中,總共埋設了8000多套溫度傳感器,來實時感知大壩混凝土的溫度。在工程建設管理中心的智能控制室里,封面新聞記者看到,包括混凝土溫度、最近24小時的纜機運輸強度等數據,都在大屏幕上直觀顯示出來。整個壩體的3D模型上,還有實時的熱成像,大壩每個部位的實時溫度一目了然。

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  以往,在大壩混凝土澆筑的溫控環節,需要大量的人力進行現場巡查、通水降溫。而現在,一個班組現場巡查的人數已從10人左右減少到兩三人。同時,也提高了工人施工的安全性和效率,原計劃55個月才能完成的澆筑,只用了50個月便已完成。

  “通過智能系統感知溫度,來同步控制通水流量,在保證混凝土的溫控達到設計要求的同時,還節約了水。”譚堯升說,在大壩建設中至今沒有出現溫度裂縫,智能溫控也發揮了重要作用。

  如今,站在白鶴灘大壩壩頂,就相當于站在100層樓房的房頂。向下望去,兩條巨大的水流從深孔奔涌而下,掀起白色的水花和巨大的聲浪。劉戰鰲提高嗓門告訴封面新聞記者,“基于低熱水泥材料的成功開發、工程實踐的成功應用,加上國內外專家的多次技術研討,以及智能溫控等一些列先進技術和工藝的使用,才最終得以在白鶴灘大壩全壩段使用低熱水泥混凝土,實現無溫度裂縫的壯舉。”

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