2025-01-07 新聞來源：三峽集團
視覺設計：魏小默 程向菁菁
本網訊（彭宗衛）2006年10月的一天，美國科羅拉多州。
一場由美國墾務局舉辦的國際大壩技術交流活動，在科羅拉多州技術中心舉行。當時，作為三峽集團混凝土科研攻關負責人的李文偉代表三峽集團參加交流會議。主持人不太確信地詢問，三峽工程是否有新技術可以介紹。
就在4個多月前，世界規模最大的混凝土大壩在長江西陵峽全線建成。在十餘年的建設過程中，三峽工程攻克了諸多世界級技術難題，創下了100多項世界之最和934項發明專利。
滿滿的技術自信和民族自豪讓李文偉立即站起來說：“我們有新東西要介紹！”
其後，李文偉向大會作三峽工程技術報告，全麵介紹了三峽工程的技術水平、中國發展現狀，以及中國工程師建設三峽工程的科學態度。他的報告在會場引起強烈反響。
李文偉滿懷激情地說，2000多年前中國古人建造的都江堰水利工程，現在仍在發揮作用。1936年美國建成的當時最大的胡佛水電站大壩，成為世界水電中心，全世界水電技術人員都去參觀學習，引領了水電大壩建造技術。今天，中國正在建設全球規模最大的水利樞紐——三峽工程，明天必將創造世界水電工程典範。
如今，回想起那次美國之行的交流發言，回顧三峽工程如何突破大體積混凝土溫控防裂和耐久性保障技術，李文偉仍感慨萬千。
為三峽大壩研製一款特殊的混凝土
三峽工程論證期間，有一個為世人關注的重大課題，就是三峽大壩長期耐久性問題。
在三峽工程建設之前，國內外都建了很多大壩，中國大壩研究機構調研了九十多座大壩，都不同程度地存在混凝土滲漏、開裂等現象，一方麵是因為水泥水化熱高、混凝土溫升高導致溫降收縮大，另一方麵也有混凝土設計和配製技術不適應的原因。
混凝土質量決定大壩“壽命”。傳統的大壩混凝土設計理念以提高混凝土強度為主。而事實上，隨著強度越來越高、建設速度越來越快，混凝土開裂現象也會加劇。
“強度隻是大壩混凝土的一個方麵，我們需要綜合衡量大壩混凝土的多個性能。”李文偉說，“如何研製一款適合三峽工程的高耐久性混凝土，不能僅僅以強度來衡量它，我們需要突破和改變大壩混凝土的設計理念。”
大家逐步從“以強度為主”的傳統設計理念裏跳出來，認識到大壩混凝土是多項性能、多個指標的多目標綜合決策。“我們把思維從高強度、高速度轉變到高耐久、高質量，有了這個轉變，才能靜下心來思考高質量高耐久混凝土怎麼去配製它。”李文偉說，設計理念一轉變，接下來，技術路線、材料選擇就要跟著變。
“我們從材料選擇入手，當時選擇的是抗凍耐久性、抗裂性更好的中熱矽酸鹽水泥和一級粉煤灰，根據三峽大壩特殊要求，對中熱水泥進行了改進，使它成為具有微膨脹特性的中熱矽酸鹽水泥。在國家標準的基礎上，對它的性能指標提出了更嚴格的要求，或者說是更科學、更精細化的要求。”李文偉說。
選定新材料後，三峽集團明確了一條以“低用水量、低水膠比、高粉煤灰摻量”為特征的配製混凝土技術路線。通過比較研究，三峽集團提出使用中熱矽酸鹽水泥，同時選用一級粉煤灰，並逐步提升粉煤灰摻量，使得大壩混凝土耐久性得到提升。同時，三峽大壩采用定製水泥，各項定製指標要求都高於國家標準，完全滿足工程要求。
就這樣，通過材料優選和技術路線優化，最後配製出來的混凝土完全滿足三峽工程高耐久性的特殊要求。
▲三峽工程混凝土芯樣（三峽發展公司供圖）
經過20餘年的科技攻關，李文偉帶領科研團隊不斷試驗、持續探索，從全國數百家水泥廠中甄選出8家水泥廠，通過上百種配比試驗，終於調試出適用於三峽大壩的高耐久混凝土。
三峽大壩使用中熱水泥混凝土技術，滿足了三峽工程高耐久性要求。2006年5月，三峽大壩全線澆築到頂。經過多次抽取混凝土芯樣驗證，整個大壩混凝土砂子、石子分布均勻，膠結很好，大壩質量優良。“長江三峽樞紐工程”榮獲2019年度國家科學技術進步獎特等獎，大壩混凝土長期性能及耐久性保障關鍵技術是其創新內容的重要組成部分之一。
帶領世界築壩技術實現“兩個飛躍”
2021年4月24日，三峽壩區。
這一天正好是習近平總書記考察三峽工程三周年的日子，由三峽集團、東南大學、江蘇省建科院共建的“水工混凝土聯合實驗室”在三峽壩區揭牌。
這個實驗室的主要任務就是以三峽集團水電工程為重點，跟蹤研究水工混凝土長期性能演變規律以及耐久性技術提升，解決水工混凝土領域基礎性、關鍵性、長遠性問題，打造“專而精”的科研平台。
兩年後的2023年2月13日，馬洪琪、張超然、繆昌文、鈕新強、孔憲京、李華軍、劉加平等7位中國工程院院士齊聚湖北武漢，對水工混凝土研究機構的發展建言獻策。
自三峽工程開工建設以來的30年時間裏，三峽集團一直致力於水電大壩新材料新技術的研發。作為實驗室負責人，李文偉帶領團隊圍繞三峽工程、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德等國家重大工程需求，牽頭承擔國家重點研發和自然科學基金項目，解決了混凝土耐久性、溫控防裂、高效施工等關鍵技術難題，為重大工程的成功建設和安全運維作出了積極貢獻。
李文偉坦言，三峽集團有“追求完美極致”的基因。30年來，在築壩材料方麵，三峽集團實現了“兩次飛躍”：三峽工程建設從原來使用礦渣水泥飛躍到使用中熱矽酸鹽水泥，烏東德、白鶴灘大壩建設又從使用中熱矽酸鹽水泥飛躍到使用低熱矽酸鹽水泥。“兩次飛躍”推動了世界壩工技術進步。
2003年，三峽集團聯合中國建材總院等科研院所成功研發出低熱水泥，填補了國內空白，成為中國特有的專利技術。
同年，三峽集團揮師金沙江，完成溪洛渡、向家壩水電站建設，這兩座大壩局部應用了低熱水泥混凝土，發現溫控防裂效果很好。
在三峽工程、溪洛渡和向家壩水電站研究應用的基礎上，三峽集團技術團隊參照研究中熱水泥的技術方法，根據大壩混凝土的特性，對低熱水泥展開深入係統的研究，直到其性能和品質全麵實現超越。
烏東德、白鶴灘水電站均是在幹熱河穀建設高拱壩，建設條件、施工環境都發生了變化，溫控防裂要求更高，挑戰更加嚴峻。從溫控防裂角度，三峽集團決定推出低熱水泥混凝土的技術路線，把三峽試用、溪洛渡和向家壩局部應用取得成功的低熱水泥混凝土技術推廣到烏東德、白鶴灘水電站大壩建設。低熱水泥混凝土技術研究應用，成為見證我國188体育官网app 水平提升的一個重要窗口。
建成世界首座“無縫大壩”
2023年4月12日，白鶴灘大壩。
清晨，壩頂傳來一片歡呼聲，打破了金沙江兩岸的沉寂。隨著纜機提引繩的均勻提升和緩緩下降，30餘米長的“神針”從壩頂中央緩緩拔起，類似花崗石顏色的混凝土芯樣穩穩矗立在壩頭。
這是世界第二大水電工程——白鶴灘水電站第6次從大壩上鑽取混凝土長芯樣，這一次破紀錄取出一根長度為36.74米的芯樣。一眼望去，芯樣有13層居民樓那麼高。
從此，白鶴灘大壩兩側有了6根混凝土芯樣矗立壩角。
“定海神針”的傳奇故事，也就此傳開。
大壩混凝土質量是關乎整個工程生命的重中之重。要想直觀了解大壩混凝土內部質量情況，常用方法是選擇在大壩不同部位進行混凝土取芯檢查。通過鑽取芯樣，能夠直觀觀察壩體內部混凝土是否密實，有無氣泡，澆築層之間結合是否緊密等情況。
2001年4月至2002年6月，正是三峽二期工程建設期間，為檢驗三峽工程混凝土質量水平，建設者們在永久船閘、左岸非溢流壩段、左岸廠房、泄洪壩段、右岸縱軸壩身段選擇了365個檢驗孔，共鑽取6439.49米混凝土芯樣。檢驗發現，混凝土芯樣骨料分布均勻、膠結密實、表麵光滑。這些芯樣成為見證三峽工程混凝土質量的珍貴資料。
▲三峽工程混凝土芯樣庫（三峽發展公司供圖）
繼三峽工程之後，向家壩、溪洛渡、烏東德、白鶴灘4座巨型水電站先後建成，分別選擇工程部位鑽取混凝土芯樣，從幾米到十幾米，又從十幾米到二十幾米，再到三十多米，完成了一次又一次的突破。
一根混凝土芯樣，就是大壩的一個“基因切片”。它又像一枚“芯片”，記錄著大壩混凝土的位置、高度、澆築日期、配合比、力學性能、耐久性能等主要信息，見證著水電大壩從首倉混凝土澆築到最後巍然屹立的全過程。
▲白鶴灘水電站（資料圖片）
以白鶴灘大壩為例。白鶴灘水電站地處幹熱河穀，局地氣候惡劣，晝夜溫差大，大風天氣多，大壩體形複雜、孔口多、澆築塊大，混凝土溫控問題更為突出。工程必須有更高的抗裂安全設計，采用國內外類似工程的溫控措施，已難以保證拱壩的抗裂安全，工程必須要有更高的抗裂安全設計。為此，結合白鶴灘、烏東德水電站工程的重要性和特點，三峽集團牽頭承擔了“十二五”“十三五”國家重大科技項目，並組織國內頂尖科研單位開展低熱水泥混凝土技術研究工作，從微觀上對水泥的水化產物、機理、微觀結構等演變做了更深入研究，微調水泥配方，使低熱水泥混凝土的絕熱溫升更低，幹縮更小，自生體積變形呈微膨脹性特性更明顯，抗裂性能更好，綜合抗裂能力提高10%以上。同時，實現了規模化穩定生產，生產成本接近中熱水泥。
“三峽集團聯合中國建築材料院、嘉華水泥廠等單位開展攻關，最終在國內外首次實現高性能低熱水泥工業化生產，並製定出低熱水泥的國家標準。與美國生產的低熱水泥相比，中國研製的低熱水泥的強度提高100%。”三峽集團白鶴灘工程建設部原主任汪誌林這樣說。
白鶴灘大壩為300米級特高混凝土雙曲拱壩，壩體混凝土總方量803萬立方米，“體積”超過3個胡夫金字塔。它總共分為31個壩段進行澆築，每個壩段又是一層層澆築起來。層與層之間的結合處、混凝土砂漿與骨料的結合處是否緊密，成為影響混凝土芯樣長短的重要因素。“如果層間結合不好，混凝土芯樣鑽到此處就會斷開，無法取出長芯。相反，如果層間結合緊密，混凝土芯樣就會連續，長度也會更長。”三峽集團白鶴灘工程建設部教授級高級工程師孫明倫描述。
經過1511個日夜的奮戰，2021年5月31日白鶴灘大壩全線澆築到頂。白鶴灘大壩建設形成了引領世界的“溫控”經驗，真正建成“無縫大壩”，創造了世界壩工史上的奇跡。
2021年，從白鶴灘大壩取出25.7米長的混凝土完整芯樣；2022年，從白鶴灘大壩取出34.86米長的混凝土芯樣；2023年又從大壩取出長36.74米、直徑245毫米的混凝土芯樣。這些混凝土長芯全部“內實外光”，骨料分布均勻，層間結合良好，長度連續打破自己創立的世界紀錄。
▲ 白鶴灘大壩混凝土芯樣（資料圖片）
“自白鶴灘水電站蓄水以來，各項監測數據正常，大壩運行狀態良好。截至目前，白鶴灘大壩沒有出現一條溫度裂縫。”孫明倫說。
根根大壩“芯”，確保千年大計，代表中國水平，見證中國信心。
編輯：陳曉英 任賢 楊思恒 盧西奧
發布日期：2025年01月07日
