拟申报2015年度国家科学技术奖候选项目

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1、公示内容拟申报奖种：科技进步奖1、项目名称：大型水电工程专用微膨胀高镁中热水泥的制备与应用技术2、项目简介：本项目属于无机非金属材料领域。能源的短缺、环境的恶化，使水力发电这种再生能源越来越受关注。我国河流蕴藏水能资源为6.5亿千瓦，目前仅开发了1/3，2020年水电装机容量规划为3.5亿千瓦，发展潜力巨大。水电是我国能源节约优先发展战略重点，目前国内在建和筹建的水电站有数百座，均为百年寿命设计，如何保证大坝工程建造质量、安全和寿命，备受社会关注。大坝混凝土因温降收缩引起开裂一直是困扰大坝工程界的世界性难题，国内外同行从大坝混凝土设计、材料及施

2、工等环节，选用传统中热水泥（主要以降低水化热为目的），预冷骨料、分块浇注（降低混凝土内外温差）等诸多温控措施，但许多工程仍出现开裂，全世界每年投入数百亿元用于大坝的维护加固，据美国国际大坝安全协会统计，美国每年用于大坝修复费用达8.5亿美元。研究发现，在传统中热水泥熟料中引入MgO膨胀源，补偿混凝土后期收缩是防治大坝开裂的有效途径，但因未对MgO膨胀源控制技术、熟料组成设计优化和大坝混凝土应用技术进行系统研究，制约了其实际工程应用。本项目以攻克大坝混凝土开裂难题，满足国家重大水电工程建设需求为目标，针对水工大坝混凝土温降收缩引起的开裂问题，开展

3、了微膨胀高镁中热水泥的制备与应用技术的系统研发，提高了大坝混凝土的抗裂性和耐久性，实现在三峡、溪洛渡、向家坝等近十个大型水电工程应用。主要创新性成果如下：（1）揭示了热历程对高镁中热水泥熟料中方镁石晶体生长规律的影响，确立MgO微膨胀性调控技术，为微膨胀高镁中热水泥组分设计与制备技术提供理论依据。（2）通过系统研究水泥强度、水化热与膨胀性能间的匹配关系，优化了微膨胀高镁中热水泥组成，并通过控制熟料形成热力学历程，实现了预分解窑的制备。（3优化了传统大坝混凝土配制技术，并对其耐久性机理进行了系统研究，率先确立微膨胀高镁中热水泥大坝混凝土制备方案，

4、并在大型水电工程中首次实施。（4）首次研制出微膨胀高镁中热水泥标样，发明了大坝混凝土的抗裂性定量检测与评价方法，建立了微膨胀高镁中热水泥混凝土与大坝工程质量保障体系，开创我国大型水电工程水泥混凝土材料质量保障体系的先河。项目成果已辐射国内多家水泥企业集团，截止2014年底，仅以推广应用技术的葛洲坝集团水泥有限公司等8家企业计，新增产值100多亿元，新增利税和节支总计近30亿元，实现了微膨胀高镁中热水泥在5000吨/日预分解窑实现规模化稳定生产，大幅降低水泥烧成能耗，促进了水泥行业的技术进步。项目成果已应用于三峡、锦屏和溪洛渡等10多个大型水电工

5、程，按装机容量（≥50万千瓦）计，市场占有率超过80%第10页/共10页。经三峡、锦屏等大型水电工程应用，达到了补偿收缩效果，减少或避免了大坝开裂，为解决大坝混凝土温度裂缝这一世界性难题开辟了新的技术途径，提升了我国水电工程建设水平与国际竞争力。经济和社会环境效益显著。项目2项鉴定成果均达到国际先进水平，获国家发明专利6项、实用新型专利2项，制修订标准、规范3项，出版专著4部，获得行业科技进步一、二等奖各1项。3、主要完成单位及创新推广贡献：⑴中国建筑材料科学研究总院作为本项目的第一完成单位，完成了国家自然基金项目“三峡大坝混凝土耐久性及破坏机

6、理研究”和三峡合作项目“三峡二期工程大坝混凝土外加剂综合性能与微观结构研究”。将“微膨胀高镁中热水泥”列入计划，为项目配备了优秀专业技术人员，牵头组织各参与单位成立产学研用结自筹资金支持，保证了项目的顺利实施。在对微膨胀高镁中热水泥深入研究的基础上，完成了从理论-生产-应用-检测评价的系统研究，是所列8项知识产权中的其中5项专利的权利所属单位，在项目实施过程中，对创新成果1～4的科技创新贡献有：1、揭示了烧成制度对高镁中热水泥熟料中方镁石晶体生长规律的影响，确立了中热水泥中MgO微膨胀性调控技术，为MgO膨胀组分设计与制备技术提供理论依据；2、

7、开发微膨胀高镁中热水泥预分解窑制备技术，推广到四川峨胜水泥集团股份有限公司的5000t/d预分解窑实施；3、研究了大坝混凝土的耐久性和破坏机理和外加剂对大坝混凝土微观结构的影响，为高镁中热水泥-Ⅰ级粉煤灰-高效减水剂-引气剂的混凝土制备提供了理论依据；4、首次研制出微膨胀高镁中热水泥标样，发明了大坝混凝土的抗裂性检测方法，制定国标1项，建立了微膨胀高镁水泥质量保障体系和混凝土检测评价体系。项目成果已辐射国内华新、葛洲坝等10多家生产企业，并在三峡、锦屏、溪洛渡等近10个大型水电工程中应用，为提高我国水电工程建设的质量做出了重大贡献。⑵中国长江三

8、峡集团公司作为项目的第二完成单位和研究成果的直接关系单位，对项目投入了大量的人力和财力。1994年“三峡水利枢纽工程几个关键技术问题的研究”列入国家自