科索沃战争的影响传承 逐梦 ——记硫(铁)铝酸盐水泥系列的研究开拓之路 奠基-中国混凝土与水泥制品协会

作品分类:全部文章 2016-11-17

传承 逐梦 ——记硫(铁)铝酸盐水泥系列的研究开拓之路 奠基-中国混凝土与水泥制品协会麻雀飞龙

每个人都有自己的理想、追求和梦想。
一个暖冬的下午,在中国混凝土与水泥制品协会特种工程材料研发中心,我与齐冬有聊起他在硫(铁)铝酸盐水泥系列技术服务工作中20多年的攀爬之路……
齐冬有,建筑材料工业技术情报研究所特种工程材料研究中心主任,兼任中国混凝土与水泥制品协会特种水泥混凝土工程材料分会秘书长和中国建筑学会防水技术专业委员会副主任……
齐冬有为人谦和低调,有一种专注而安静的神情。他娓娓道出我听着非常熟悉的几句话:“人生就是追求与探索,追求和探索的结合,就是开拓者的生活。”这是20多年前中国建筑材料科学研究总院宣传部编写的代院史《奉献者的足迹》中“理论研究者的探索之路”篇章水泥所物化室科研人员的肺腑之言。这几句话一下子就把我的思绪拉回到了那个年代……
前辈奠基
中国建筑材料科学研究总院前身建材水泥科学研究院(以下简称建材院)水泥所物化室始建于1954年,先由冯修吉、刘公诚、薛君干等组成,1958年后王燕谋、苏慕珍、邓君安等一批科技人员陆续加入,科研队伍不断壮大。水泥所物化室在积极扩充基础理论研究队伍的同时,迅速增添先进仪器设备,主要研究水泥熟料矿物组成、水化产物及其鉴定方法。这支队伍从五六十年代开始,逐步发展壮大,一项项科技成果在国内理论界享有较高的引导性和影响力。这支科学理论奠基队伍中不乏水泥理论界的佼佼者,许多人已成为我国老一辈水泥理论的开拓者,为新中国水泥理论研究在国际地位的确立付出了毕生精力。
时空倒转,我国硫(铁)铝酸盐水泥系列发展的历史如日月星辰般一页页地出现在我们眼前,令人不禁回想起过去……
王燕谋,1959年赴苏联列宁格勒建工学院研究水泥化学,获苏联技术科学副博士学位,曾任原国家建材局局长、原国家建材局科学技术委员会主任、中国硅酸盐学会理事长,指导硫(铁)铝酸盐水泥系列的研究与开发。
初春一个乍暖还寒的周日,精神矍铄的王燕谋老局长记忆犹新地回忆着硫(铁)铝酸盐水泥系列研究的往事……
“1970年,我从‘五七’干校回来,恢复了经常到图书馆翻阅科技书刊的习惯。在美国《化学文摘》和苏联《应用化学》等杂志中发现,近几年,在水泥化学领域中氟铝酸钙、硫铝酸钙和氯铝酸钙的应用研究取得了很大进展。美国人开发出以氟铝酸钙为主要矿物的快凝快硬水泥,日本人购买了这个专利,用在快速施工和冶金铸造工程中;日本人还开发出以硫铝酸钙为主要矿物的水泥混凝土膨胀剂,以提高混凝土的抗渗性能;苏联人用氯铝酸钙开发氯铝酸钙水泥。
1956年,我大学毕业后进入建材院工艺室工作,参加研究大坝水泥工作。从苏联留学回国后,我进入建材院水泥所物化室,领导研究油井水泥缓凝机理等项目。1970年以后,我走上了科研管理岗位。为了不辜负党和国家的培养,我在搞好科研管理工作的同时,开始指导研发硫(铁)铝酸盐水泥系列和玻璃纤维增强水泥等工作。
1972年,建材院重建。我在审查水泥科研项目时看到潮阳天气预报,水泥工艺室在研究硫铝酸钙膨胀剂项目;水泥品种室在研究氟铝酸钙水泥;水泥所物化室苏慕珍在研究氟铝酸钙。我认为氯铝酸钙矿物没有研究开发前景沈诗钧,建议苏慕珍放弃该矿物的研发羊老大棉裤,进一步研究硫铝酸钙。为避免与工艺室重复,经与苏幕珍商定,通过与硅酸盐水泥单矿物匹配,按硫铝酸盐水泥的发展方向进行研究。矿物匹配是分组开展研究的孙雨嫣。苏慕珍、邓君安、郑万廪的研究小组发现,硫铝酸钙与β-C2S匹配具有良好的胶凝性能。这是发明硫铝酸盐水泥道路上走出的第一步。
1974年9月的一天,我接待了石家庄铝酸盐水泥厂厂长一行,他要求建材院帮助解决厂内堆积如山的低品位矾土问题。我出于对这种原料有可能烧制出含硫铝酸钙和β-C2S熟料的考虑方世玉续集,把这位厂长介绍给苏慕珍,她接受了石家庄铝酸盐水泥厂的求助请求。此后,苏慕珍和邓君安领导的研究组采用石灰石、低品位矾土和石膏三种原料烧制出硫铝酸钙熟料。硫铝酸盐水泥的发明又跨出了至关重要的一步。
研究发现,该种熟料具有早强、高强和膨胀等性能。当时,物化室正在开展自应力铝酸盐水泥研究,在此影响下苏慕珍等重点研究了自应力性能,并在石家庄水泥制品厂成功试制出硫铝酸水泥自应力水泥压力管,从而跨出了应用研究的第三步,完善了该水泥的发明进程。
在研究过程中,我经常向水泥专家王涛和混凝土专家吴中伟报告研究结果,得到两位专家的指导和帮助。王涛提出,可按水泥系列进行研究;吴中伟提出,除水泥制品外,要尽快应用于建筑工程。在石家庄矾土水泥厂第一次试烧硫铝酸盐水泥熟料时,我陪同吴中伟到厂里视察和指导。
1982年,硫铝酸盐水泥获得国家发明二等奖。我经办了报奖的全过程,项目发明人为硫铝酸盐水泥研究组。
在市场上,铁矿石价格比铝矾土便宜。出于这样的考虑,我建议苏慕珍和邓君安进行在硫铝酸盐水泥熟料中用铁取代部分铝的研究,于是他们开展了CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3五元系统的理论研究。研究发现,C4A3 -C2S-C6AF2相区内的物料具有更好的建筑性能,如初期钢筋锈蚀、膨胀稳定性和耐腐蚀性能等,并可利用分布更广、价格较低的铁矾土综艺最爱宪,从而发明了铁铝酸盐水泥。参加该水泥研究的主要研究人员除苏慕珍、邓君安外,还有李德栋。1987年,铁铝酸盐水泥获国家发明二等奖。在原国家科委组织的审查会上,我作为主讲并进行了答辩酷酷跑。科索沃战争的影响
1982年,我被调到原国家建材局任主管科研工作的副局长及主管全面工作的局长。其间,继续指导硫(铁)铝酸盐水泥的研发工作,成果分别发表于国内外著名期刊中。此外,我积极推动快速施工、防水工程、冬季施工、海洋工程、矿井工程、玻璃纤维水泥和各种雕塑制品等示范工程建设,帮助研究组推广生产。1997年,全国硫(铁)铝酸盐水泥厂已有15个执魔,总生产能力达100多万吨果导片。为实施科技体制改革,我主持创建了科研、生产、应用研究、推广服务四位一体的远大特种工程材料开发公司,推动该水泥品种的发展荡涤的意思。
1997年至2012年我和课题组的苏慕珍、张量等撰写并出版了《硫铝酸盐水泥》、《中国特种水泥》两部专业书籍,形成了一套完善的科技成果体系。从书中记载可以看到,1824年英国人发明了硅酸盐水泥;1908年法国人发明了铝酸盐水泥;20世纪70年代到80年代中国人发明了硫(铁)铝酸盐水泥。至此,可以肯定地说,中国水泥研究者在世界水泥品种发展史上作出了卓越的贡献。
硫(铁)铝酸盐水泥发明至今,年产量保持100多万吨,中国成为世界上唯一连续长期生产硫(铁)铝酸盐水泥的国家。十分惋惜的是,建材院于20世纪90年代终止了硫(铁)铝酸盐水泥的研发工作,而硫(铁)铝酸盐水泥的市场潜力远未开发出来,其大量研发工作尚未完成。例如:通过工程应用研究松野井雅,将硫(铁)铝酸盐水泥列入有关设计施工规程;根据应用研究结果汉风1276,进一步调整水泥和熟料的组成,在此基础上修订水泥标准;按水泥熟料特点,改进生产工艺装备;按照国家要求,改进工厂环保措施等。
令人欣慰的是,齐冬有仍在为硫(铁)铝酸盐水泥的开拓工作而努力奋斗,我会不遗余力地支持他。在晚年,能为该品种水泥的发展再做些事,我感到十分快乐!”
随着时代的变迁,当年硫(铁)铝酸盐水泥系列理论研究项目组的工作者,很多都已离开了建材院。为使理论研究工作后继有人,更有效地拓展应用领域,培养年轻人显得尤为迫切。王燕谋看在眼里急在心上,他非常关注硫(铁)铝酸盐水泥科研开发队伍的后续建设问题,不断提醒项目组一定要发现和培养一批具有钻研与开拓精神的年轻人,他经常在繁忙工作之余,关心指导齐冬有等新一代科技工作者刑柱之地,这批新生代不负前辈的重托,充满激情地踏上了拓展应用领域和现场技术服务的征程。
传承责任
1997年齐冬有大学毕业,凭借过硬的理论知识,踏着老一辈科研工作者奠定的硫(铁)铝酸盐水泥系列基础理论的脚步,走上理论结合实践之路。
1998年12月,齐冬有接到国外一个紧急订单,经过一个多月的辛苦工作,圆满完成任务。1999年,河南焦作生产一批新研发的出口产品,后续研发工作需要驻场三个月,齐冬有和新婚燕尔的妻子毫不犹豫地一起下到生产一线,白天灰尘拂面,晚上机器轰鸣,朴彩英记忆犹新的蜜月之旅就是这样度过的。1997~2001年,建材院同法国CB公司签订了利用含铝工业废渣及工业废石膏生产硫(铁)铝酸盐水泥的技术转让项目,这是我国唯一的水泥生产技术向欧洲发达国家的技术转让项目。那段时间,他带着挑战和对项目研究的自信,每天伴着难耐的异味工作在实验室里,最终圆满完成了技术报告,并获得了一笔可观的技术服务收入。
由于齐冬有在硫(铁)铝酸盐水泥技术工作中的突出成绩,2001年他获得了中央企工委授予的“青年岗位能手”荣誉称号。
2005年,随着高铁技术的引进,如何消化、吸收国外技术,采用国内原材料生产出满足高铁需要的产品,成为铁路科研机构及相关科研人员迫在眉睫的重任。当齐冬有得知高铁桥梁在架设过程中需要一种快速、高强、高流动性能的灌浆锚固材料,这种材料的性能直接决定着高铁桥梁铺架的速度,决定着我国高铁建设速度时,他便带领他的研发团队,凭借对硫(铁)铝酸盐水泥多年的科研积累,快速研发出了满足高铁要求的新产品。这种产品能够完全自流平,在30分钟内都有流动性,之后能够快速硬化,两小时抗压强度就能达到30多兆帕,后期强度还能持续增长,同时加快了架桥速度。硫(铁)铝酸盐水泥成功地应用到我国高铁建设中,然而新产品的推广之路却是十分艰辛的。
我国高铁绝大多数路段处于荒郊野外或崇山峻岭中,交通不便,齐冬有带着自己的团队不得不手提肩扛十几公斤重的产品,徒步到工程地点开展现场实验工作。东北地区冬季气温近-30℃,如何在低温下实现高铁的正常快速施工成为新课题。在南方长大的齐冬有和科技人员在哈大高铁建设现场,顶着刺骨寒风,在难以伸出手的现场开展试验工作。功夫不负有心人超能废物,终于在-25℃野外环境中,实现正常施工就能两小时达到20兆帕以上的设计强度要求,为我国高铁在低温下快速施工建设奠定了基础,也为硫(铁)铝酸盐水泥的卓越性能添上了精彩的一笔。


硫(铁)铝酸盐水泥制备的灌浆料为高速铁路快速建设发挥了关键性作用
机场道路的快速修补是机场维护工作必须面对的老大难问题,小面积的修补相对简单,大面积的整板更换难度极大,需要攻克1~2小时快速硬化达到使用强度与大体积混凝土水化快、水化热释放集中从而产生温度裂缝的矛盾妖艳女忍者。齐冬有与同事们成功攻克了这个难题,将硫(铁)铝酸盐水泥的性能优势发挥到极致。2015年为确保完成国庆节期间的盛大阅兵任务,许多老旧军用机场开始抢修,齐冬有带领团队在幕后默默地工作,使逐渐被人淡忘的我国自主发明的硫(铁)铝酸盐水泥深深铭刻在空军后勤系统并使其声名远扬。



硫(铁)铝酸盐水泥应用于军用机场的快速抢修工程
“绿水青山就是金山银山”。我国大量矿山采空区造成地面塌陷,地下水位下降,地表植物干枯,使很多青山绿水都面目全非。采空区自接顶充填是矿山绿色开采的重要内容,也是矿山生态恢复的关键工作。为响应国家恢复矿山生态的号召,齐冬有毅然决然地带领着研发人员,考察大量不同的地质现场,集中探寻塌陷普遍性问题,终于在示范项目工程中,充分发挥硫(铁)铝酸盐水泥高水基、早强、高强、微膨胀的特性,成功将具有自接顶性能的硫(铁)铝酸盐水泥基充填材料应用到山西、河南、陕西、内蒙古等地的矿山工程中。

未充填的空山采空区造成地面塌陷

未充填的空山采空区造成地下水位下降地表植物干枯


硫(铁)铝酸盐水泥制备的高水基自接顶充填材料为矿山绿色开采发挥了重要作用
在艰辛的研究探索中,齐冬有付出了辛苦的劳动也收获了许多荣誉,他先后获得全国建材行业技术革新奖二等奖三项、三等奖三项,中国建材集团、中国建筑材料科学研究总院等十余项科技创新奖项。2013年,齐冬有凭借突出的科技创新创业精神和业绩,被北京市科委推荐为首批“国家科技创新人才特殊支持计划”遴选人。
追随梦想
历史告诉我们,每个人的前途命运都与国家和民族的前途命运紧密相连。国家好,民族好,大家才会好。
抱着国家与个人命运紧密相连的理想之梦,齐冬有和研发、推广团队在与问题和困难纠结抗争后认识到,追逐梦想关键在于切实可行的行动而不是空想。这两年因各种原因,齐冬有辗转到中国建筑材料工业规划研究院,后又回到魂牵梦绕的中国建材行业的科研摇篮—管庄东里一号院。但是李纯恩,不管走到哪里,他一刻都不曾放下并一直紧紧追随着硫(铁)铝酸盐水泥系列应用领域的梦想。回到管庄大院后,他带回来一支硫(铁)铝酸盐水泥系列生产企业队伍朱晨迪,决心把多年积累的技术信息与实践经验扎扎实实地落在国家建筑材料工业技术情报研究所,运筹帷幄地开始启动“特种工程材料研发中心”的前期工作,继续不懈地追逐他20多年不曾放弃的梦想。
硫(铁)铝酸盐水泥是我国前辈科学家自主发明并被广泛应用的特种水泥品种。它具有优越的快凝快硬、早强高强、低碱、抗冻、耐腐蚀、微膨胀等性能,能够广泛应用到冬季施工、抢修抢建、耐腐蚀、小城镇建设、古建筑修复、民族风格建筑及预制装饰混凝土制品中。
高速公路、市政道路、村村通公路等混凝土路面的修复速度直接影响交通状况,长期占道维修造成交通拥堵已屡见不鲜。硫(铁)铝酸盐水泥通过外加剂应用技术调整能够实现1~2小时完成抢修恢复通车,且不开裂、不脱落,在未来的经济建设中发挥越来越重要的作用。
早在上世纪80年代,前辈科学家们就已经成功地将硫(铁)铝酸盐水泥应用到我国南极考察站建设和冬季施工的结构工程中。30多年过去了,这些建筑结构至今使用完好。

硫(铁)铝酸盐水泥是我国南极考察站唯一的建筑胶凝材料

硫(铁)铝酸盐水泥用于福建东山岛防浪堤潮汐间隙的快速抢修工程

硫(铁)铝酸盐水泥用于冬季施工的国家海洋局大楼工程
南海建设已成为国家发展战略。海洋工程一直采用硅酸盐水泥进行修建,但是海水中的硫酸盐、氯盐等会对硅酸盐水泥矿物及钢筋产生腐蚀破坏,混凝土强度会大幅度降低,结构遭到破坏,在浪溅区尤为严重,所以不得不采取在混凝土表面涂刷环氧树脂等防腐涂层的作法,这不仅增加了施工工序和材料成本,而且后期仍需要不断维修。铁铝酸盐水泥具有优越的抗海水腐蚀性能,在海水中强度不但不会降低利民网,反而还会增长。上世纪80年代,建材院科研团队将铁铝酸盐水泥成功地应用于福建东山岛防浪堤、海水闸门、天津港码头桩等工程,实践证明铁铝酸盐水泥具有很好的抗海水腐蚀性能。
在新一代硫(铁)铝酸盐水泥继承人齐冬有的感召下,也因拥有的数十年硫(铁)铝酸盐水泥的情怀,年过八旬的王燕谋老局长重新燃起继续指导研究硫(铁)铝酸盐水泥的激情,欣然担任中国混凝土与水泥制品协会特种水泥混凝土工程材料分会的首席技术专家,担负起研发海工硫(铁)铝酸盐水泥和极地硫(铁)铝酸盐水泥的历史责任。

原国家建材局局长王燕谋手稿
在工业和信息化部、建筑材料工业技术情报研究所等单位领导及行业前辈专家的关心和支持下,以硫(铁)铝酸盐水泥为代表的特种水泥成为建材工业和水泥工业“十二五”、“十三五”重点发展方向,被写进“先进无机非金属产业发展路径和对策”,列入“建材行业新产品新技术推广目录”。这一切都是齐冬有默默奉献和积极努力的成果。
自2013年以来,齐冬有先后开展同陕西、河南、内蒙古等地区政府、科研机构以及企业的技术合作,成立了特种水泥技术研究院、研发中试基地等研究机构,开展利用工业废弃物生产硫(铁)铝酸盐水泥、海工硫(铁)铝酸盐水泥、装饰雕塑用硫(铁)铝酸盐水泥以及特种水泥在矿山充填、路基固化、混凝土改性等工程领域中的应用研究,继续实践着研究与推广应用的科研基础性工作。
新时代、新气象、新作为。为引领行业创新发展,发掘硫(铁)铝酸盐水泥更多的优异性能,开拓更广阔的新兴应用市场,齐冬有决心与多年来一起摸爬滚打成长起来的同事们,在有着大好时机的当下,将再次开启一轮研发、推广的新征程并自觉地担当起了这份极具市场竞争的责任。
在几个小时的交谈中,齐冬有自始至终保持着他惯有的低调和沉稳,他信心满满地自语道:拓展硫(铁)铝酸盐水泥应用之路注定是我后半生追逐的梦想!
原文参见《混凝土世界》2018年4期 P69-P74
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