故事
水泥新故事 | 中国建材总院：铁铝酸盐水泥混凝土筑牢核电安全
来源：中国建材杂志、中国建材总院 发布时间：2023-06-21编 者 按
水泥业务是中国建材的压舱石业务，从2012年进入成熟期后，我们紧扣时代命题，深耕细作、不断创新，用“点、线、面”的产品逻辑延伸发展。我们专注于“点”，把水泥产品做到极致、技术做到领先、成本做到最低；我们思考于“线”，延伸上下游产业链，提升价值链，大力发展商混、骨料、预制品等业务；我们伸展于“面”，利用水泥高温处理特性协同处置危废，造福社会、友善地球。
我们对数字化、智能化和高端化的探索持之以恒，我们努力打造环境友好型产业、现代城市标配，我们致力于守护绿色家园、守护城市生态、守护绿水青山、守护居民健康……如果你愿意去了解，就会发现原来水泥是“这样”。
2023年，我们继续为你讲述《水泥新故事》，展现现代工业与自然和谐共生的美好画卷。期待你的发现，我们在这里等你……
今年初，我国自主三代核电“华龙一号”批量化建设首台机组——中核集团漳州核电1号机组外穹顶成功吊装，标志着该机组主体结构工程施工完成，为后续安装冷试及并网发电奠定坚实基础。
华龙一号漳州核电1号机组外穹顶钢衬里为主要钢结构，位于核岛顶部，是一个直径约55米、高度约13米的多曲面组合壳体，由五层共89块预制单元体构件组成，主要功能是充当外穹顶顶部混凝土模板。内外两层穹顶对应华龙一号双层安全壳，该机组内穹顶已于2021年10月吊装完毕，截至目前性能稳定，有力推动了后续工作的开展。本次“加冕”将进一步提升其安全性。
亮出国产技术“杀手锏”
漳州核电厂三面临海，受海水（尤其是高温海水）侵蚀、干湿循环、硫酸盐侵蚀十分严重，这无形中对核电工程混凝土基础设施的耐久性提出巨大挑战。在这种苛刻的条件下，作为国内建筑材料与无机非金属新材料领域拥有雄厚科研实力的科技型企业，中国建筑材料科学研究总院有限公司（简称中国建材总院）亮出了“杀手锏”——
2021年，在国家发改委支持下，由中核国电漳州能源有限公司、建筑材料工业技术监督研究中心及中国建材总院联合申报的铁铝酸盐水泥华龙一号核电厂应用示范工程成功立项。中国建材总院所属水泥新材院负责示范工程中的铁铝酸盐水泥混凝土制备、应用成套技术及现场技术服务。
铁铝酸盐水泥是中国建材总院20世纪80年代开发的“第三系列水泥”，具有快硬早强、抗渗抗侵蚀、耐磨等特性，是适用于海洋工程建设的水泥品种，已成功应用于福建东山岛南门海堤、国家海洋局、南极考察站等特殊性能要求的工程领域，满足国家经济建设需求。将铁铝酸盐水泥应用于我国严酷海洋环境下“华龙一号”核电机组，可以从根本上提高核电工程混凝土构造物的耐久性，解决海水侵蚀的世界性难题，为我国的“核能大国”战略实施提供关键材料与技术支撑。
中核国电漳州能源有限公司及各参建方共同努力，克服施工过程中各项难题，实现了由模拟浇筑、首次浇筑到批量化应用。截至目前，累计浇筑铁铝酸盐水泥混凝土7.5万立方米。铁铝酸盐水泥混凝土在福建漳州核电工程中的应用，为其在核电工程中规模化推广积累了经验、奠定了基础。
让混凝土耐得住酷暑
福建漳州属于亚热带季风气候，夏季温度高达40℃。铁铝酸盐水泥混凝土水化速率快、放热集中且对环境温度特别敏感，开裂风险较高。此外，铁铝酸盐水泥混凝土粘度大、高温下泵送性差等难题直接影响着示范工程的进度和质量。
针对上述难题，中国建材总院汇聚青年骨干力量开展科技攻关，建立了集混凝土设计—施工—全生命周期预测为一体的中国核电工程高耐久铁铝酸盐水泥应用成套技术，编制了《漳州核电厂铁铝酸盐水泥混凝土示范工程暂行技术条件》，为漳州核电现场铁铝酸盐水泥混凝土制备与施工提供了依据。一是开发出适用于铁铝酸盐水泥混凝土的水化热调控材料，获得了水化热调控材料与物理导热技术耦合作用下铁铝酸盐水泥混凝土水化温升演变规律，形成化学物理水化放热协同调控成套技术。二是开发出降粘型专用矿物外加剂，降低粘度，减少单方用水量，解决混凝土粘度大、泵送性差等难题。三是提出了铁铝酸盐水泥混凝土配合比设计方法及精细化制备技术。四是基于自主研发的水泥基材料无线测温系统，全程实时监测混凝土水化温升，指导混凝土浇筑、养护，有效保证了工程进度与质量。
工程实践表明，制备的C30～C50系列铁铝酸盐水泥混凝土施工性能良好，力学性能与耐久性能符合核电工程设计要求。铁铝酸盐水泥混凝土在炎热季节下规模化应用核电结构工程属于世界首创，在该领域实现了零的突破。
“超级材料”服务国之重器
近日，中国建筑材料联合会公布了无机非金属“超级材料”的具体概念。即：突破材料既有性能和功能的局限，主要性能实现倍增甚至数量级提升，或兼具有自适应、自修复、自感知、定向等新功能，可满足平时抢修、国防现代化、极端环境、高端装备、前沿领域等不同场景需求的，超快硬、超高强、超耐温、超耐腐蚀、超耐辐射等超高性能或特殊功能的无机非金属及其复合新材料。铁铝酸盐水泥在很多性能上已经在向“超级材料”看齐。
作为国产原创材料，铁铝酸盐水泥于1985年通过技术鉴定，1987年获得国家发明奖二等奖。自研发到广泛应用的三十多年间，中国建材总院先后牵头制定了铁铝酸盐水泥系列产品标准，为该种水泥研究生产开发创造了技术条件，引领行业发展，通过深化应用技术研究，不断改进性能，拓展产品在装饰构件、特种工程材料、冬季施工及抢修抢建等非结构工程领域市场，开创了第三系列水泥行业。前不久，“铁铝酸盐水泥在核电站工程应用取得重大进展”事件更是入选“2022全球建材行业十大科技新闻”，成为了水泥行业发展的重要节点之一。
经历了几十年的研究与发展后，在混凝土技术不断进步的今天，铁铝酸盐水泥必将在海洋、极地、风电、隧道、桥梁等结构工程中大放异彩，成为支撑“一带一路”“海洋强国”的重要材料。
