他用低熱水泥成就“無裂縫大壩”

孫瑜

6月28日，白鶴灘水電站迎來首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電一周年。

白鶴灘水電站大壩是首次全壩使用低熱水泥的300米級(jí)特高拱壩。在低熱水泥出現(xiàn)并應(yīng)用于全壩前，“無壩不裂”一直是回響在水電站建設(shè)者心頭的一道“魔咒”。

低熱水泥，全名為低熱硅酸鹽水泥，屬于特種水泥，是中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)建材總院）水泥科學(xué)與新型建筑材料研究院（以下簡(jiǎn)稱水泥新材院）院長(zhǎng)文寨軍研究團(tuán)隊(duì)的“代表作”。和普通水泥相比，它具有低熱、微膨脹、高抗裂、高耐久等優(yōu)點(diǎn)，各項(xiàng)性能全面優(yōu)于傳統(tǒng)中熱水泥混凝土，被譽(yù)為大壩“退燒藥”。

從青年階段研發(fā)低熱水泥、跑遍大江南北進(jìn)行推廣，到如今作為管理者讓低熱水泥應(yīng)用于重大項(xiàng)目……工作30年來，文寨軍在特種水泥研發(fā)領(lǐng)域不斷深耕，為國(guó)家水電工程構(gòu)筑起堅(jiān)實(shí)的屏障。

1994年，舉世矚目的三峽工程正式開工。為了完成這一具有世界影響力的標(biāo)志性工程，中國(guó)建材總院聯(lián)合中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司等單位，合力研發(fā)了具有微膨脹性能的中熱水泥，水泥質(zhì)量和性能均取得突破，助力三峽工程高質(zhì)量建設(shè)。

中熱水泥是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)建設(shè)大型水電工程的主要基礎(chǔ)材料。由于混凝土體量龐大、散熱較慢，其積蓄的熱量會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，若溫度應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度，大壩就可能開裂。通過材料創(chuàng)新有效降低水泥水化熱、提升水泥力學(xué)性能，是解決大壩混凝土溫度裂縫的重要技術(shù)路徑。

劉克忠、文寨軍、王晶等中國(guó)建材總院核心研究人員廣泛查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，希望通過反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)等方式，研發(fā)一種“超低水化熱”的水泥。

他們發(fā)現(xiàn)，美國(guó)的胡佛大壩等工程使用了低熱水泥，較好地解決了大壩裂縫問題，但在這些工程中，低熱水泥早期強(qiáng)度偏低，需要與普通硅酸鹽水泥搭配使用，否則難以達(dá)到工程對(duì)于水泥性能和施工的要求。這極大地制約了低熱水泥的推廣應(yīng)用。

若能解決低熱水泥早期強(qiáng)度偏低的問題，那么溫度裂縫、工程施工等問題是否就可迎刃而解了呢？自此，他們開始了低熱水泥的自主研發(fā)歷程。

“剛開始大家都不知道該怎么搞，只能不停地定方案、燒爐子、調(diào)配方，加班加點(diǎn)地進(jìn)行試驗(yàn)?！敝袊?guó)建材總院教授郭隨華回憶道。

文寨軍將研制低熱水泥的過程，比喻為“熬制特殊中藥”：炮制雖繁必不敢省人工，品味雖貴必不敢減物力?！翱蒲泄ぷ魇呛芷D苦的，工程應(yīng)用是很謹(jǐn)慎的，開發(fā)過程是十分漫長(zhǎng)的。可不論研制過程多么繁瑣、工藝多么復(fù)雜，為確?！熜А@著，不敢有半點(diǎn)懈怠;不論配方多么難求、藥材多么稀缺，為出珍品，不敢有半點(diǎn)吝嗇，要反復(fù)實(shí)驗(yàn)、一直熬制?！彼f。

依托多個(gè)國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目，歷經(jīng)成百上千次試驗(yàn)，文寨軍及其同事成功突破傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的組成限制，解決了高活性晶型貝利特礦物的穩(wěn)定和活化這一國(guó)際難題，攻克了低熱水泥穩(wěn)定制備技術(shù)，研制出了大壩“退燒藥”?！暗蜔崴啾戎袩崴嗟乃療峤档?0%，比普通水泥低30%?！蔽恼娊榻B道。

這一成果于1998年被試用在北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)2號(hào)航站樓的建設(shè)工程中。隨后，他們還在其他工程試用了低熱水泥，為低熱水泥后續(xù)大規(guī)模應(yīng)用積累了寶貴的工程數(shù)據(jù)。

文寨軍至今非常感慨：“低熱水泥‘誕生’于三峽工程。三峽工程完工還未蓄水時(shí)，站在大壩前，我仰望這個(gè)龐然大物，覺得人類非常渺小，可渺小的人類竟然能夠建造如此偉大的工程，更深感人類智慧的偉大?！?/p>

2006年，“高性能低熱硅酸鹽水泥（高貝利特水泥）的制備技術(shù)及應(yīng)用”獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

自2005年起，低熱水泥先后被用于大渡河沙坪、枕頭壩、深溪溝、猴子巖電站以及雅礱江錦屏官地等水電站的建設(shè)。近年來，涉及上千億投資、裝機(jī)容量加起來超過三峽工程的烏東德水電站和白鶴灘水電站，全壩都應(yīng)用了低熱水泥。

“一個(gè)超級(jí)水電工程投資高達(dá)幾千億元，選用或更換一種材料非常難，必須經(jīng)過充分論證?！蔽恼娀貞浀?，有時(shí)候，他能在一個(gè)低熱水泥技術(shù)論證會(huì)上見到10多位院士，搞材料的、結(jié)構(gòu)的、溫控的專家都來了。

為了讓工程方應(yīng)用低熱水泥，文寨軍跑遍大江南北推廣“監(jiān)理”模式——派技術(shù)人員進(jìn)駐大型水電工程水泥供應(yīng)商，解決特種低熱水泥在生產(chǎn)及應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問題，從細(xì)節(jié)和源頭入手，嚴(yán)格把控水泥質(zhì)量。

“要保證工程不出問題，就要從細(xì)節(jié)抓起、從源頭抓起。只有這樣才有可能建造出‘無裂縫大壩’?！蔽恼姳硎?，“監(jiān)理模式”打破了原有單一的技術(shù)合作模式，一方面確保了重大工程用水泥質(zhì)量，在水泥企業(yè)和工程之間架起了一座橋梁;另一方面發(fā)揮了他們的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，豐富了業(yè)務(wù)合作模式，通過產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同，彼此成就。

駐廠監(jiān)理長(zhǎng)期駐守在水泥生產(chǎn)一線，沒有節(jié)假日。文寨軍十分理解一線工作人員的不易，到了春節(jié)，為了讓駐廠員和家人團(tuán)聚，他趕赴駐廠現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行監(jiān)理工作。

至今，中國(guó)建材總院教授劉云還記得文寨軍“沖”在前面的身影?！坝心晗奶欤覀兦巴髰徤焦さ噩F(xiàn)場(chǎng)，途中遇到泥石流，車被堵在路上，整車人危在旦夕。是文寨軍帶領(lǐng)我們一起想辦法，才脫離了險(xiǎn)境?！?/p>

近年來，我國(guó)水電開發(fā)進(jìn)一步向各流域上游推進(jìn)，那里地質(zhì)條件復(fù)雜、山高坡陡、對(duì)外交通條件惡劣，而文寨軍總是主動(dòng)帶隊(duì)去現(xiàn)場(chǎng)了解業(yè)主需求，鼓勵(lì)年輕人克服高原環(huán)境及交通條件差等各種困難。

這樣以身作則，是他培養(yǎng)青年技術(shù)骨干的重要方式。

“文院長(zhǎng)能吃苦、下得了功夫。我們常晚上為了完成某項(xiàng)科研任務(wù)，加班加點(diǎn)。但即使我們加班到很晚，走的時(shí)候依然能看到文院長(zhǎng)辦公室還亮著燈。經(jīng)年累月，很多的節(jié)假日，文院長(zhǎng)都是在工作崗位上度過的，他用實(shí)際行動(dòng)為我們上了最好的一課?！眲⒃普f。

文寨軍的學(xué)生黃文說：“我以研究生身份剛進(jìn)入特種水泥研發(fā)團(tuán)隊(duì)時(shí)，由于方法掌握不好，常常事倍功半。文院長(zhǎng)將這一切都看在眼里，常和我討論問題、引導(dǎo)我不斷嘗試?！?/p>

此外，文寨軍還大力提拔年輕干部，給年輕人更多機(jī)會(huì)。對(duì)于年輕干部，剛開始大家還有些擔(dān)心：他們能否挑起大梁？“年輕人精力好，有沖勁、干勁，只要能包容失敗，再加上我們老同志保駕護(hù)航，出不了問題?！蔽恼娬f。

同時(shí)，文寨軍還用研發(fā)、推廣低熱水泥的經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)遇到困難的青年科研人員?！暗蜔崴鄤傇囉脮r(shí)，應(yīng)用效果不太好，我就根據(jù)工程反饋反復(fù)修改、反復(fù)完善。辦法總比困難多，一定要挺直腰桿往前走，昂首闊步向前沖。”他說。

回首30年工作歷程，文寨軍說：“一輩子能做好低熱水泥研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化這件事，我很自豪。堅(jiān)守是一件很難的事情，如果可以堅(jiān)持一生，那將會(huì)是一個(gè)很了不起的成就?！?/p>

未來，文寨軍將繼續(xù)積極與大型央企、研究院所談合作，推動(dòng)性能更優(yōu)的低熱水泥大規(guī)模應(yīng)用在川藏鐵路上。