“无坝不裂”的奇迹：白鹤滩大坝如何用“低热水泥”筑就“无缝”传奇

本文转自：人民网-科普中国

在金沙江的干热河谷中，耸立着一座世界水电工程的巅峰之作——白鹤滩水电站。这座巨型工程拥有多项世界第一的技术指标：规模最大的地下厂房洞室群、首台百万千瓦水轮发电机组，以及一项被工程界誉为奇迹的成就——300米级特高拱坝全坝无温度裂缝。这一成就打破了“无坝不裂”的行业魔咒，展现了中国水电建设的水平。

图为白鹤滩水电站下游面全景

大坝作为水电站的核心建筑物，承担着挡水重任，其质量关系着整个工程和下游人民的安全。但是，建造一座“无缝大坝”却面临着世界级挑战。

在人们的印象中，用混凝土建造的各种建筑物总是坚不可摧。然而，这种看似强大的材料有一个“天生弱点”——它像石头一样抗压，却像玻璃一样怕“拉”。当混凝土因为温度变化而收缩变形时，产生的拉力很容易让它开裂。

这个问题的根源，来自于混凝土中最重要的成分：水泥。

混凝土材料的强度是靠水泥和水发生化学反应，把其他原料粘接在一起形成整体。化学反应的过程中会放出大量热量，因而混凝土刚一浇筑时温度会上升，后期会逐渐冷却，必然会因为热胀冷缩产生变形。对于白鹤滩这样高达300米的特高拱坝来说，超过800万立方米的混凝土就像是一个巨大的“发热体”，其内部产生的热量如果控制不当，变形产生的巨大力量足以撕裂混凝土。

正因如此，温度控制成为了白鹤滩建设“无缝”大坝的核心技术挑战。在这场与混凝土裂缝的较量中，中国三峡集团的工程师们找到了一把“金钥匙”——低热水泥。

与传统水泥相比，低热水泥最大的特点就是“冷静”。它在与水反应的初期产生的热量更少，从源头上降低了混凝土的“发烧”程度。这就像是给大坝的“体质”进行了一次升级改造，让混凝土在硬化过程中温度不会升得过高，从而大大降低了后期冷却时产生裂缝的风险。

然而，新材料的使用并非易事。三峡集团相继在三峡、溪洛渡、向家坝和白鹤滩、乌东德工程前期项目上进行了大量低热水泥应用现场生产性试验，逐步掌握了低热水泥的“脾气”，建立起严格的质量控制体系。正是这些长期的技术积累，才为白鹤滩全坝使用低热水泥奠定了坚实基础。

除了材料创新，工程师们还研发了一整套比较精准的温控系统。他们根据低热水泥的特点总结优化温度控制的“三期九阶段”理论，提出了“小温差、慢冷却、早保温、长养护”的新理念。这就像是呵护一个初生的婴儿，需要细心控制环境温度，既不能太热，也不能突然变冷。

图为白鹤滩大坝浇筑施工期

大坝的智能通水系统为大坝装上了“智能空调”，确保每一方混凝土的温度变化都严格遵循预设的曲线。传统方法需要工人定期巡查，测量混凝土温度并调整冷却水流量，不仅工作量大，而且响应滞后。而在白鹤滩水电站，数以千计的数字温度计和智能阀门遍布坝体，实时监测混凝土温度，自动调节冷却水的流量和温度。科研人员还通过计算机模拟，实时预测大坝在建设过程中的“健康状况”，提前发现可能的开裂风险，并采取针对性措施。这种“未卜先知”的能力，让温度控制从被动应对变成了主动预防。

通过全体建设者的共同努力，白鹤滩大坝创造了令人惊叹的纪录：超过800万立方米混凝土中没有发现温度裂缝，所有温控指标符合率全部达到设计标准、并远超同类工程，彻底打破了“无坝不裂”的行业魔咒。它证明，通过材料创新与智能控制的完美结合，我们的工程建设、管理技术突破到了新的阶段，人类能够征服自然规律带来的挑战，在崇山峻岭间筑就工程奇迹。

作者：

中国三峡建工（集团）有限公司金沙江下游工程管理部 工程师 李将伟

审核：

中国三峡建工（集团）有限公司金沙江下游工程管理部 正高级工程师 周孟夏

中国三峡建工（集团）有限公司金沙江下游工程管理部杨钰琳对本文亦有贡献