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中國建材報:屹立科技前沿 引領行業(yè)發(fā)展 服務經(jīng)濟建設
來源:中國建材報 發(fā)布時間:2010-08-25 六十年時光荏苒,一甲子滄桑巨變。在60年的光輝歷程中,中國建筑材料科學研究總院(簡稱中國建材總院)始終屹立行業(yè)科技前沿,引領行業(yè)科技發(fā)展,被譽為“新中國建材科技的搖籃和發(fā)源地”。經(jīng)過幾代人的不懈努力,中國建材總院嘔心瀝血、不負使命,創(chuàng)造了令人振奮的發(fā)展成就,譜寫了輝煌燦爛的歷史篇章。本文介紹了中國建材總院60年來在新型干法水泥生產(chǎn)技術、水泥新品種、水泥生產(chǎn)裝備、混凝土及水泥制品、新型房建材料、洛陽浮法玻璃工藝、特種玻璃材料、建材耐火材料、樹脂基復合材料、檢驗認證技術與標準等11 個專業(yè)領域為我國建材工業(yè)科技進步取得的重大科技成就,以及對推動我國建材行業(yè)科技進步和產(chǎn)業(yè)結構升級、為國民經(jīng)濟建設和國防現(xiàn)代化做出的歷史性突出貢獻。
--編 者
新型干法水泥生產(chǎn)技術的發(fā)明
2009年,我國水泥總產(chǎn)量已經(jīng)達到16.3億噸,其中用新型干法技術生產(chǎn)的水泥產(chǎn)量占總產(chǎn)量的66%,我國新型干法水泥生產(chǎn)技術也已經(jīng)達到國際先進水平。這與中國建筑材料科學研究總院一大批水泥專家為開發(fā)我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術所做的開創(chuàng)性工作密不可分,我院在我國新型干法水泥生產(chǎn)技術的自主創(chuàng)新與發(fā)展過程中建立了不可磨滅的功勛。
20世紀60年代初,由于受國外懸浮預熱窯新型干法技術迅速發(fā)展的影響,我院開始立項研究懸浮預熱窯,在實驗室小試的基礎上,分別在太原水泥廠和杭州水泥廠進行四級旋風預熱器及立筒預熱器的試驗。1970年,我院工程師趙正一在立筒預熱器研究過程中提出“窯尾加把火”的設想并進行了探索性試驗,先后進行了燒油和燒煤試驗,隨后組建了新技術室,開展了預分解爐冷模型試驗和熱模型試驗,在0.7×7m小窯上進行試燒并開始著手組織中間試驗。1976年6月,石嶺水泥廠燒油預分解窯中間試驗線建成,并開始中間試驗,經(jīng)過半年多緊張工作,試驗基本達到要求,3天連續(xù)標定小時熟料產(chǎn)量達到15噸,結果表明,預分解窯的單位容積產(chǎn)量比立波爾窯和懸浮預熱窯提高1倍。石嶺水泥廠預分解窯中間試驗線是中國水泥工業(yè)史上第一條工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的預分解窯,其成功運行對我國水泥生產(chǎn)技術發(fā)展有著深遠意義。
在石嶺水泥廠燒油預分解窯的基礎上,我院隨后又在本溪水泥廠進行了燒煤預分解生產(chǎn)性試驗,規(guī)模擴大到1200t/d。1978年,新窯投入試生產(chǎn),我國第一臺燒煤預分解窯從此誕生。試驗結果表明,燒煤預分解窯與燒油預分解窯都能大幅度提高產(chǎn)量和降低熱耗,在 3.7x50m燒煤預分解窯上,熟料小時產(chǎn)量達到52噸,熱耗為4.18x800~4.18x850kJ/kg,大大優(yōu)于任何一種窯型的經(jīng)濟技術指標。這些試驗結果對我國預分解窯新型干法的技術開發(fā)產(chǎn)生很大推動作用。
本溪水泥廠試驗結束后,我國預分解窯新型干法的研究進入技術開發(fā)階段。我院提出在新疆水泥廠建設700t/d熟料預分解窯新型干法試驗線,并被列入國家“五五”基本建設計劃。試驗線1978年5月開始動工建設,1981年竣工投產(chǎn)。這是我國第一條能長期連續(xù)運轉的燒煤預分解窯新型干法生產(chǎn)線,試驗所得結果十分可貴,對我國水泥生產(chǎn)技術的發(fā)展起到了重大推動作用,也是我院對我國預分解窯新型干法技術發(fā)展做出的又一重要貢獻。
1973年,在時任新技術室主任李儉之的提議下,經(jīng)過多數(shù)同志的同意,把這項技術統(tǒng)一稱之為“窯外分解”。之后,這一名稱逐漸被國內(nèi)水泥界所接受并延用至今。從這一具有中國特色而且又非常易于理解的名稱中,反映出我院對我國水泥窯外分解新工藝、新技術的研究與發(fā)展所做出的巨大貢獻。
1979年,由我院趙正一、黃南樾、傅子誠等同志編寫的我國首部《水泥煅燒窯外分解技術》專著正式出版,由中國建材總院在大量水泥窯系統(tǒng)熱工測量基礎上編著的《水泥窯熱工測量》一書出版發(fā)行。這是我國水泥界第一次系統(tǒng)地對水泥窯外分解生產(chǎn)工藝技術論述,并提出了對其技術水平進行科學測定和評價的方法。
在自行開發(fā)的基礎上,我國對國外窯外分解技術及相關設備進行了系統(tǒng)引進。由于有了國內(nèi)先期的大量試驗和工業(yè)試驗的基礎,更好地支持了技術引進和技術轉化。1985年,為了加快技術開發(fā)進度,我院又獨家引進了日本小野田水泥公司的RSP窯外分解專利技術,結合自己的研究成果與經(jīng)驗,消化吸收了其技術特點與設計思路,開發(fā)出了適應于不同條件下的多種預熱器與分解爐,實現(xiàn)了100%的項目成功率,我國第一條窯外分解油井水泥生產(chǎn)線、第一條窯外分解硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)線、第一條高原型窯外分解水泥生產(chǎn)線等在祖國大地上相繼投產(chǎn)。
同時,為了將我國的新型干法水泥生產(chǎn)技術推向國際市場,我院順利完成了多項出口的工程設計與技術服務,主要包括中國第一條出口國外的700t/d干法水泥生產(chǎn)線(泰國薩拉布里水泥廠)、中國第一條建于境外的合資水泥企業(yè)(津巴布韋華津水泥廠)、以EPC方式總承包的第一個水泥生產(chǎn)線境外工程(緬甸郊塞水泥廠)等。
正是有了我院許許多多“第一”的探索,使得我國新型干法水泥生產(chǎn)技術從無到有、從小到大,快速發(fā)展,為推動我國水泥生產(chǎn)技術的科技進步做出了重大貢獻。
我院在我國新型干法水泥生產(chǎn)技術的研究方面所取得的成果得到了國家的大力支持與肯定。1978年,水泥窯懸浮預熱器技術與水泥煅燒燒油窯外分解技術分別獲得全國科學大會獎。經(jīng)過不斷研究、開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,1985年,我院700t/d熟料燒煤窯外分解燒成工藝線獲得“六五”國家科技攻關獎。同年,我院日產(chǎn)700~1000t/d水泥煅燒窯外分解技術的開發(fā)與推廣技術又獲得國家科技進步二等獎。
特種水泥的發(fā)明與推廣
中國建筑材料科學研究總院自成立以來,一直引領著我國特種水泥行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過幾代人的努力,創(chuàng)造發(fā)明了60余種新品種水泥,形成了六大體系(硅酸鹽、鋁酸鹽、硫鋁酸鹽、氟鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽和其他)、八大類(快硬高強水泥、膨脹自應力水泥、水工水泥、海工水泥、油井水泥、裝飾水泥、耐高溫水泥及其他)的水泥品種,在水泥新品種研發(fā)領域創(chuàng)造了一個又一個奇跡,為建設和完善我國水泥新品種的科技開發(fā)和推廣應用體系,滿足我國國防、石油、水電、冶金、化工、建筑、機械、交通等工程建設的迫切需要做出了重大貢獻,使我國在特種水泥的理論研究、品種數(shù)量及應用等方面跨入世界先進行列。
特種水泥是水泥工業(yè)的重要組成部分,隨著新中國的誕生、成長而逐漸成長和壯大,走過了一條消化吸收、自主開發(fā)、不斷創(chuàng)新的發(fā)展之路。解放初期,我國僅有以作坊方式生產(chǎn)的少量白水泥(原蘇州光華水泥廠前身),特種水泥的研究、生產(chǎn)和應用幾乎處于空白。
為了盡快滿足國民經(jīng)濟恢復時期經(jīng)濟建設的迫切需要,20世紀50年代初期,我院就開始了特種水泥的系統(tǒng)研究、開發(fā)和應用,水泥品種也逐步從仿制階段進入了自主開發(fā)研究階段,研制出了礬土水泥、耐高溫鋁酸鹽水泥、快硬高強鋁酸鹽水泥、自應力硅酸鹽水泥、硅酸鹽膨脹水泥、石膏礬土膨脹水泥、澆筑水泥、明礬石膨脹水泥和45℃、75℃、95℃系列油井水泥等,一批新品種水泥脫穎而出,為國民經(jīng)濟建設發(fā)揮了重要作用。
經(jīng)過大量的基礎研究和科研實踐,20世紀70年代后期,我院進入了水泥品種的研究創(chuàng)新階段,創(chuàng)造發(fā)明了第三系列水泥(硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥兩大類),油田固井工程用API系列油井水泥,搶修、搶建、堵漏止水和低溫施工用的快凝快硬氟鋁酸鹽水泥(簡稱雙快氟鋁酸鹽水泥),各種軍事工程搶修搶建的快凝快硬硅酸鹽水泥(簡稱雙快搶修水泥),粘結鑄造用砂的雙快型砂水泥,大體積的水工建筑用低熱微膨脹水泥,具有良好的膨脹、高強度和抗裂防滲性能的明礬石膨脹水泥,混凝土結構自防水工程用的混凝土膨脹劑系列(U型混凝土膨脹劑、AEA鋁酸鈣膨脹劑、CEA復合膨脹劑),具有低熱、高強和高耐久的低熱硅酸鹽水泥(也稱高貝利特水泥)等品種,為國民經(jīng)濟建設做出了巨大貢獻。
我國水泥工業(yè)在今后的發(fā)展過程中面臨著國民經(jīng)濟發(fā)展重大需求的機遇與資源、能源和環(huán)境嚴峻挑戰(zhàn)并存的局面,我院作為國內(nèi)特種水泥領域的引領者,將繼承和發(fā)揚前輩無私奉獻、不斷探索的精神,以科技創(chuàng)新為動力,不斷開發(fā)新的品種,提高特種水泥的性能、生產(chǎn)工藝和應用水平,以適應現(xiàn)代工程建設的需要,推動我國特種水泥事業(yè)不斷向前發(fā)展。
我國特種水泥系列的誕生和發(fā)展見證了我院艱苦創(chuàng)業(yè)的歷程,廣大水泥科技工作者無私奉獻、辛勤勞動,集體智慧創(chuàng)造出的科技成果碩果累累,共獲得國家發(fā)明獎9項、國家科技進步獎4項、全國科技大會獎10余項、省部級科技獎20余項。其中,白水泥的熟料漂白方法和干式回轉窯制造礬土水泥(高鋁水泥)工藝獲1965年國家發(fā)明獎,低熱微膨脹水泥獲1979年國家發(fā)明二等獎,硫鋁酸鹽水泥系列和鐵鋁酸鹽水泥分獲1980年和1987年國家發(fā)明二等獎,明礬石膨脹水泥與明礬石混凝土膨脹劑獲1984年國家發(fā)明三等獎,高自應力鋁酸鹽水泥及其應用和復合膨脹劑(CEA)分獲1987年和1990年國家發(fā)明四等獎,高性能低熱硅酸鹽水泥(高貝利特水泥)的制備及應用獲2006年國家發(fā)明二等獎,120℃油井水泥獲1991年國家科技進步三等獎,U型膨脹劑的研制和應用技術獲1992年國家科技進步二等獎,GB10238-88《油井水泥》獲1993年國家科技進步二等獎,鐵鋁酸鹽水泥高強混凝土增強機理的研究及其工程應用獲1996年國家科技進步三等獎。
大型水泥生產(chǎn)裝備的開發(fā)
合肥水泥研究設計院在水泥技術與裝備方面的發(fā)展,代表了我國水泥工業(yè)在該領域科技進步的歷程。自成立之日起,合肥水泥院就以研究開發(fā)水泥新技術與新裝備為己任,在有關政府部門的指導下,組織專門科研力量重點研究攻關,采用引進消化吸收與自主創(chuàng)新相結合的方式,逐步形成了一批具有很強市場競爭力的科研成果及產(chǎn)品,在水泥工業(yè)不同發(fā)展階段都有合肥水泥院的標志性成果。
進入新世紀后,伴隨著我國國民經(jīng)濟健康快速發(fā)展,以及國家對水泥工業(yè)以提高效率降低能源、資源消耗為目的的產(chǎn)業(yè)結構調整政策的實施,我國新型干法水泥技術和裝備向著更高效率、更加節(jié)能環(huán)保的大型化方向發(fā)展。合肥水泥院緊抓市場機遇,適應市場需求,引導市場發(fā)展趨勢,及時研究開發(fā)出貫穿整個水泥生產(chǎn)線的新技術和新裝備,大型化、替代進口成為主要標志,走出了一條自主創(chuàng)新與引進消化吸收再創(chuàng)新相結合的成功之路,為我國水泥工業(yè)整套技術裝備的國產(chǎn)化及出口做出了重要貢獻。
合肥水泥院成功開發(fā)的立式磨及其粉磨技術集破碎、烘干、粉磨、選粉和輸送于一體,利用水泥窯熱廢氣對物料進行烘干,比傳統(tǒng)球磨機系統(tǒng)節(jié)電20%~50%,占地面積及占用空間節(jié)約30%~50%,減少研磨體消耗95%,降低噪音25dB,是當今水泥生產(chǎn)線中水泥生料、煤粉制備的主要工藝和裝備。自1990年以來,HRM型系列立式磨已累計800臺(套)在水泥生料、煤粉制備、礦渣微粉、非金屬礦、電力行業(yè)脫硫用石灰石粉及石膏粉磨(煅燒)等行業(yè)中使用。國內(nèi)***、水泥生料產(chǎn)量達450t/h的HRM4800立式磨已于2008年投入運行,2009年通過中國建材聯(lián)合會的技術鑒定。這個消息被評為當年建材行業(yè)十大新聞之一。該磨采用盤形磨盤、輪胎形磨輥,輥套可換向使用,延長使用壽命,磨輥可翻出機外,便于檢修,屬國內(nèi)首創(chuàng),其技術經(jīng)濟指標達到了國際同類產(chǎn)品的先進水平。該技術的產(chǎn)業(yè)化應用結束了國外大公司在5000t/d及其以上規(guī)模水泥熟料生產(chǎn)線上生料立式磨的壟斷局面,使5000t/d級熟料生產(chǎn)線主機裝備完全國產(chǎn)化成為現(xiàn)實。
20世紀80年代末,合肥水泥院結合引進德國KHD輥壓機技術,承擔了國家“七五”、“八五”、“九五”重點科技攻關及國家“863”和國家“十一五”科技支撐等科研項目,通過20多年的不懈研究及其成果產(chǎn)業(yè)化,開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權的專利技術,解決了包括磨輥耐磨堆焊及其修復、輥套加工及其裝配、液壓系統(tǒng)、傳動及其支撐等技術難題,開發(fā)出與輥壓機配套的各類分級系統(tǒng),形成了半終粉磨、聯(lián)合粉磨、終粉磨等多種成熟可靠的粉磨工藝,技術研究與開發(fā)保持了與國際先進水平同步,使得我國在近10年水泥工業(yè)發(fā)展的高峰期間,輥壓機及其水泥粉磨技術裝備幾乎沒有進口,成為水泥生產(chǎn)線中國產(chǎn)化率最高的關鍵裝備,以近千臺的運行業(yè)績成為世界輥壓機數(shù)量***的供應商,國內(nèi)市場占有率達到50%。
合肥水泥院完成了新型干法水泥生產(chǎn)線重大配套裝備研制項目,主要包括N-TGD鋼絲膠帶高效斗式提升機、KXT科氏力秤煤粉計量與控制系統(tǒng)。2004年,項目取得突破性成果,結束了國外公司對鋼絲膠帶高效斗式提升機和煤粉計量與控制系統(tǒng)的長期壟斷局面,并填補了5000t/d窯尾用鋼絲膠帶提升機的國內(nèi)空白,具有自主知識產(chǎn)權,主要技術經(jīng)濟指標達到國外同類設備先進水平。目前,大高度鋼絲膠帶高效提升機國內(nèi)市場占有率達到90%,產(chǎn)銷量世界第一;科氏力秤煤粉計量與控制系統(tǒng)國內(nèi)市場占有率50%,產(chǎn)銷量世界第三。
合肥水泥院研制成功的5000t/d預分解窯窯尾袋式除塵器重點解決了大型鋼結構的精確安裝和熱變形、系統(tǒng)運行阻力等問題,并采用滲膜技術保證了系統(tǒng)的低排放要求,采用了在、離線的自動切換和獨特的濾袋保護系統(tǒng)保證了濾袋的使用壽命,創(chuàng)新研制了智能化的故障診斷、分析、顯示和提示操作功能的專家診斷系統(tǒng),保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和隨機運轉率。第一套5000t/d窯尾袋收塵器應用在廣州珠江水泥有限公司生產(chǎn)線,從2005年投產(chǎn)至今,依然保持了隨主機運轉率100%,運行溫度200℃左右,最高時達到240℃;排放濃度始終在10mg/m3以下;運行阻力一直維持1200Pa以下,達到當今國際先進水平。該項技術被廣泛推廣應用,對水泥行業(yè)的窯尾袋收塵技術及裝備起到了引領和帶動作用。
以上技術成果先后榮獲“中國名牌”產(chǎn)品稱號、中國建材聯(lián)合會建材科學技術二等獎、原國家環(huán)境保護總局環(huán)境保護科學技術二等獎、中國建材聯(lián)合會建材科學技術一等獎、國家科學技術進步二等獎等榮譽。
混凝土及水泥制品工業(yè)的奠基者
目前,我國混凝土材料的研究和應用處于國際先進水平,這與我院在此領域的多年潛心研究、多項開創(chuàng)性成果密不可分。
舊中國對混凝土的研究幾乎處于空白,建院初期的首任混凝土室主任吳中偉院士是扭轉這種落后狀態(tài)的第一人。他在國內(nèi)首次提出“混凝土科學”的概念,組織起了新中國第一支混凝土科學研究隊伍,規(guī)劃、設計并指導了我國混凝土和水泥制品的科學研究與技術開發(fā),提出了“混凝土中心質假說”、“膨脹混凝土及裂縫控制”等理論,建立起了我國混凝土研究的經(jīng)典理論。
1952年,我院制定了第一部全國統(tǒng)一的通用水泥國家標準;1987年制定了第一部混凝土外加劑產(chǎn)品標準;2003年制定了第一部高強高性能混凝土用礦物外加劑標準。建院60年以來,我院共制定、修訂了近百項混凝土標準,有力地促進了水泥混合材和混凝土摻合料的開發(fā)研究、化學外加劑產(chǎn)品的規(guī)范化和質量提高,也促進了混凝土施工技術的革命。
20世紀60年代初,針對當時一些生產(chǎn)廠在混凝土蒸汽養(yǎng)護中出現(xiàn)的強度和耐久性下降問題,我院對水泥混凝土濕熱處理全過程進行了全面研究,明確了預養(yǎng)期和升溫期是影響混凝土質量的關鍵,形成了“用水泥混凝土初期結構強度控制濕熱處理預養(yǎng)期和升溫期,以保證水泥混凝上制品質量”的理論。這一研究成果解決了蒸養(yǎng)混凝土強度和耐久性下降問題,為水泥制品行業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻。
我院是我國水泥制品工業(yè)的開拓者。新中國成立初期,隨著國民經(jīng)濟的恢復和建設高潮的到來,鋼材、木材等原材料的供需矛盾日益突出。1956年,國家提出擴大鋼筋混凝土制品品種和使用范圍,代替鋼材和木材的要求,我院研究開發(fā)成功鋼筋網(wǎng)水泥船、硅酸鹽自應力混凝土輸水、輸油、輸氣壓力管及配套接頭,并用于國民經(jīng)濟建設中,創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟效益。截至“九五”期末,全國累計生產(chǎn)自應力混凝土管6.8萬公里,預應力混凝土管2.4萬公里,節(jié)約鋼材1475萬噸;累計生產(chǎn)各種規(guī)格的水泥電桿1.08萬根,節(jié)約木材4300立方米。20世紀80年代,我院開發(fā)的采用抗堿玻璃纖維增強和低堿度硫鋁酸鹽水泥的雙保險技術解決了GRC材料的耐久性能問題;采用鋪網(wǎng)噴漿工藝與玻璃纖維切割噴漿工藝使這項科技成果達到實用化程度,在我國已得到大規(guī)模應用。
化學外加劑是能夠顯著改善混凝土新拌性能和硬化性能的第五組分。我院在20世紀50年代初研究成功了中國第一個混凝土外加劑--長城牌加氣劑,應用于塘沽新港、治淮等工程。從20世紀80年代初開始,我院對外加劑的合成、復配及應用技術進行了系統(tǒng)全面、廣泛深入的研究,相繼開發(fā)了萘系、蒽系、洗油、氨基磺酸鹽、改性三聚氰胺減水劑、聚羧酸系高性能減水劑等新品種外加劑,成果轉讓至全國上百家外加劑生產(chǎn)企業(yè),應用到國家各個工程建設領域,創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟效益。
結合研制的新品種水泥,我院研究開發(fā)了多個特種水泥混凝土技術,擴大了不同性能要求工程的選材范圍,滿足了特殊混凝土工程的需要,成功應用于川黔鐵路隧道的瓦斯治理、成昆鐵路隧道巖體腐蝕介質對混凝土侵害的防治、青藏鐵路混凝土防腐措施和凍土地帶混凝土的選材、大亞灣核電站混凝土核廢料處理罐等工程。
我院在工程堿-集料反應預防、混凝土裂縫檢測和修補方面開展了多項創(chuàng)新研究。早在20世紀50年代,混凝土科技人員率先向原水利部領導提出了防止水工混凝土發(fā)生堿-集料反應破壞的建議,受到原水利部領導的高度重視并被采納,為杜絕50年來我國水工混凝土工程因發(fā)生堿-集料反應而造成的危害做出了巨大貢獻;為青藏鐵路全線進行了集料堿活性分析和混凝土堿-集料反應安全性評估,為保證全線混凝土堿-集料反應安全提供了科學依據(jù);采用微細化技術、復合技術、聚合物互穿網(wǎng)絡技術研制的新型水泥基修補材料,廣泛應用于混凝土表面與裂縫修補、補強加固、堵水止漏和緊急搶修工程的灌漿工程中。
混凝土耐久性與國民經(jīng)濟、社會安定、環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展等密切相關,是工程界關注的重大科技問題。從“九五”計劃開始,我院承擔了國家重點科技攻關課題:重點工程混凝土安全性的研究、新型高性能混凝土的研究和應用、高性能道路水泥混凝土的研究和應用等項目,圍繞提高混凝土耐久性能、延長混凝土工程壽命開展了大量系統(tǒng)的研究和工程示范應用,整體推進了我國混凝土耐久性研究和高性能混凝土工程應用的進程。
我院在混凝土技術領域先后榮獲多項全國科學大會獎、國家科技進步二等獎和三等獎等。
新型房建材料的開發(fā)與應用成果豐碩
中國建筑材料科學研究總院一直引領著我國房建材料的發(fā)展,20世紀80年代在國內(nèi)率先開發(fā)出無石棉纖維水泥制品制造技術,90年代開發(fā)出具有抗菌、凈化空氣及產(chǎn)生負離子的功能材料;近年來,在房建材料研發(fā)、技術集成與新型房屋開發(fā)與應用,以及系列新型墻體材料研發(fā)等方面取得了豐碩成果,為我國新型房建材料和產(chǎn)品的發(fā)展做出了重要貢獻。
我院完成的石棉代用纖維制造無石棉纖維水泥制品技術主要成果有兩類。一是用高模量維綸纖維與改性維綸纖維代替石棉作主要增強材,用普通硅酸鹽水泥作膠結材并加入若干外摻料,采用抄取或流漿工藝生產(chǎn)無石棉維綸纖維增強水泥(VRC)平板與波瓦。二是以纖維素纖維為增強材,以水泥粉煤灰為基材,摻入適量輔助材料加水攪拌,抄取制坯,加壓密實排水,干熱養(yǎng)護脫模,堆垛后經(jīng)170℃以上高壓蒸汽養(yǎng)護而制成的無石棉粉煤灰硅酸鈣建筑平板。技術特點是石棉絕對含量為“零”,掀開了石棉水泥行業(yè)新的一頁,添補了國內(nèi)空白,處于國際先進水平。
我院完成的具有抗菌、凈化空氣及產(chǎn)生負離子的功能材料項目主要成果有3類。一是發(fā)明了稀土激活抗菌、凈化空氣、產(chǎn)生負離子功能材料。采用稀土激活和復合技術在二氧化鈦或氧化鋅等光催化材料表面禁帶中增加新的表面能級,實現(xiàn)在可見光和紫外光等條件下的多波段光催化反應,測得羥基自由基的產(chǎn)生能力提高2倍以上。二是光催化和變價稀土協(xié)同作用強化材料健康環(huán)境功能的壽命。建立了光催化和變價稀土協(xié)同作用模型及自由基轉化成負離子循環(huán)模型,所發(fā)明新材料的變價稀土元素在價態(tài)循環(huán)變換過程中可把自由基轉化為負離子,具有長久催化作用。健康環(huán)境功能指標均超過日本同類產(chǎn)品水平,測試對比其產(chǎn)生負離子功能比同類產(chǎn)品水平提高1.6倍以上。三是發(fā)現(xiàn)極性礦物由于表面帶電具有一定的抗菌、凈化和產(chǎn)生負離子能力,用稀土激活制造的新材料不僅具有優(yōu)良的抗菌、凈化空氣功能,還具有優(yōu)良的產(chǎn)生負離子功能??咕?、凈化空氣及產(chǎn)生負離子的功能材料的開發(fā)與應用,帶動了建材行業(yè)向新一代綠色環(huán)保建材方向的發(fā)展。
創(chuàng)立的房建材料研發(fā)、技術集成與新型房屋開發(fā)與應用體系,充分發(fā)揮了我院在房建材料,特別是在纖維增強水泥領域的技術積淀與領先優(yōu)勢。結合國家“九五”小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程--住宅用GRC外裝飾系列產(chǎn)品研制與應用研究專題、“十五”小城鎮(zhèn)新型建材技術研究與開發(fā)課題、“十一五”新型鄉(xiāng)村經(jīng)濟型建筑材料研究與開發(fā)項目,我院研發(fā)出一系列滿足我國墻體材料改革、建筑節(jié)能減排(利廢)、綠色建筑等不同時期重大需求的墻體與屋面材料。在技術提升與集成的過程中,我院完成了墻體與屋面體系研究,開發(fā)出了具有抗震、低成本、節(jié)能等鮮明特點的輕鋼與板柱結構新型房屋,在汶川等災后重建及山東、山西、北京、安徽新農(nóng)村建設工程中得到試用,對國家城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展戰(zhàn)略、城鎮(zhèn)化建設與新農(nóng)村建設的貫徹與實施產(chǎn)生了積極的促進作用和深遠影響。
在新型墻體材料的開發(fā)方面,西安墻體材料研究設計院多年來一直積極開發(fā)墻體材料的新產(chǎn)品、新技術、新工藝和新裝備,引領行業(yè)技術進步,取得了全煤矸石燒結墻材成套技術、高產(chǎn)量粉煤灰燒結墻材成套技術、燒結裝飾墻材成套技術等重大成果,相繼研發(fā)并建設了斷面寬為4.6m、6.9m、9.2m的節(jié)能型隧道窯,為我國基本淘汰輪窯和小斷面隧道窯提供了技術支撐,為我國新型墻體材料產(chǎn)業(yè)的科技進步做出了重大貢獻。
“十一五”期間,西安墻體材料研究設計院取得了3項重大科技成果。一是燒結保溫空心砌塊成套技術與裝備,解決了目前建筑節(jié)能高保溫隔熱性能的圍護結構材料難題,技術達到國際先進水平,填補了國內(nèi)空白。二是節(jié)能型復合墻體與結構材料制造技術,開發(fā)出夾心復合墻體體系及其配套的燒結裝飾砌塊,形成專門針對夾心復合墻的技術規(guī)程,為夾心墻體設計及施工提供指導,為推動這種新型墻體體系在我國的推廣應用起到重要作用;研發(fā)出輕質高強混凝土應用于高層建筑橋梁等,具有質量輕、比強度高、無堿-集料反應隱患等優(yōu)點;研發(fā)的自保溫木塑外墻板,生產(chǎn)技術水平達到國內(nèi)領先,具備產(chǎn)業(yè)化條件,可實現(xiàn)圍護、自承重和自保溫等多種功能于一體,是鋼結構理想的配套墻體材料。三是鐵礦尾礦再生節(jié)能保溫墻體板材關鍵技術,以鐵尾礦為主要原料,采用發(fā)泡、燒結技術調控燒結板材性能,研發(fā)出長3000~4000mm、寬500~1500mm、厚120~190mm的保溫墻體板材,解決了目前墻體材料應用過程中遇到的保溫、防火、熱橋、耐久性、綠色等高性能板材的需求。
我院在新型房建材料的開發(fā)與應用方面成果豐碩,全煤矸石燒結墻體成套技術榮獲1999年國家科技進步二等獎,具有抗菌、凈化空氣及產(chǎn)生負離子的功能材料榮獲2004年國家技術發(fā)明二等獎。
洛陽浮法玻璃工藝的發(fā)明與發(fā)展
1959年,由英國Pilkington兄弟研制成功的浮法玻璃工藝被譽為平板玻璃工業(yè)發(fā)展史上的一次革命。它創(chuàng)造性地將玻璃液在錫液表面的漂浮和攤平作用應用于平板玻璃成型過程,使玻璃在高速拉引的同時又可保持光滑平整的外觀質量。與傳統(tǒng)的平板玻璃生產(chǎn)工藝--引上法、平拉法等相比,浮法玻璃工藝具有產(chǎn)品質量好、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)量大、產(chǎn)品規(guī)格多、能耗低、污染排放少等優(yōu)點,一經(jīng)問世便迅速替代了其他落后的生產(chǎn)工藝,在世界各地迅速推廣,成為當今平板玻璃制造的主體技術。
20世紀50~60年代,我國平板玻璃工業(yè)十分落后,年產(chǎn)量只有幾百萬重箱,遠遠不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。1964年,我國以商務代表名義派員赴英國、德國、法國和荷蘭等國家考察,向皮爾金頓公司提出購買浮法玻璃技術專利等事宜。然而,該公司告知:現(xiàn)在不與中國商談專利轉讓,中方人員不能參觀工廠,英方不提供樣品。由于購買浮法技術不成,我國被迫購買西德平板玻璃磨光設備,準備用玻璃再磨光加工這種落后的方法來達到玻璃表面的平整,但這也遭到美國的公開反對。1966年,美國《陶瓷工業(yè)》刊登題為“西德援助紅色中國”的文章,文中引時任美國國務卿拉斯克的話:“西德賣給中國的玻璃磨光設備是為中國的二汽配套,將增加中國的軍事能力,美國政府表示反對?!蔽覈褡宀AЧI(yè)發(fā)展受到列強的重重技術封鎖,只能依靠自己。
1965年,我院成立浮法玻璃項目組,正式開展浮法玻璃工藝技術研究。項目組在一無可借鑒資料、二無國外相關技術信息、三無現(xiàn)成浮法玻璃樣品的情況下,白手起家,克服重重困難,從金屬漂浮介質的選擇到保護氣體的確定,從流槽形狀到錫槽結構,通過自主創(chuàng)新,先后攻克了高溫玻璃液通過錫槽時容易凝結、造成玻璃厚薄不均,玻璃無法拉寬、拉平等關鍵性技術難題,經(jīng)過幾十個技術方案的改進和成百上千次的試驗,逐漸掌握了玻璃液-錫液-保護氣體三相系統(tǒng)在高溫環(huán)境中的表面物理化學行為,獲得了一系列試驗室階段性成果。
1968年,由中國建材總院、秦皇島玻璃院、株洲玻璃廠3家合作,開展浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中試,拉引出中國第一批6mm浮法玻璃樣品。在中試基礎上,洛陽玻璃廠進行了工業(yè)化試生產(chǎn)。
1971年9月,80t/d浮法玻璃生產(chǎn)線勝利投產(chǎn),后經(jīng)1974年和1978年兩次冷修改造,日產(chǎn)由80t/d提高到250t/d,在技術上完善了錫槽的成型方法,系統(tǒng)掌握了浮法玻璃相關工藝和關鍵裝備制造技術,實現(xiàn)了產(chǎn)品的商業(yè)化,取得了良好的經(jīng)濟效益。
1981年4月30日,原國家科委、國家計委和建材工業(yè)部對建設在洛陽玻璃廠的我國第一條浮法玻璃工業(yè)性試驗生產(chǎn)線進行技術鑒定,并將其命名為洛陽浮法玻璃工藝。同年10月,在國家科學技術大會上,洛陽浮法玻璃工藝受到黨和政府的表彰,榮獲國家發(fā)明二等獎。至此,洛陽浮法玻璃工藝成為與英國Pilkngton float Process、美國PPG float Process齊名的世界三大浮法之一。洛陽浮法玻璃工藝的研制成功打破了發(fā)達國家對我國的技術壟斷,為推動我國平板玻璃行業(yè)的快速發(fā)展、促進企業(yè)的技術進步發(fā)揮了巨大作用。
50多年來,幾代玻璃科技工作者以發(fā)展、完善、提高和創(chuàng)新洛陽浮法玻璃工藝為己任,堅持自主創(chuàng)新,大力推進行業(yè)技術進步,使中國洛陽浮法玻璃工藝技術得到長足發(fā)展,實現(xiàn)了從無到有、從舊到新、從小到大、從少到多、從內(nèi)到外、從低到高的6次重大跨越。
中國洛陽浮法玻璃工藝技術成為我國工業(yè)戰(zhàn)線上的一面旗幟,巨大的成就令國人驕傲、世人矚目。我國浮法玻璃產(chǎn)量連續(xù)20年世界第一,用洛陽浮法玻璃工藝技術建造的生產(chǎn)線已占全球一半以上。單窯***日產(chǎn)量和熔窯熱耗接近世界先進水平,熔窯窯齡提高至12年以上,浮法玻璃的品種和結構進一步豐富,浮法玻璃新技術不斷涌現(xiàn),浮法玻璃質量水平不斷提高,中國已向國外出口了近30條浮法玻璃生產(chǎn)線,洛陽浮法玻璃工藝已經(jīng)走向世界。
我院研究完成的洛陽浮法玻璃工藝榮獲1981年國家發(fā)明二等獎,400噸級浮法玻璃生產(chǎn)工藝和裝備榮獲1989年國家科技進步一等獎,浮法玻璃缺陷在線自動檢測裝置榮獲1996年國家發(fā)明三等獎,浮法在線化學氣相淀積法鍍膜玻璃榮獲1996年國家科技進步三等獎,13~15毫米超厚浮法玻璃的開發(fā)榮獲1997年國家科技進步二等獎,浮法玻璃逐級澄清與熔窯大型化成套工程技術開發(fā)及應用榮獲2008年國家科技進步二等獎。
引領特種玻璃材料科技的發(fā)展
特種玻璃以其在力學、光學、電磁學、熱學等方面的優(yōu)良性能而成為現(xiàn)代高技術領域的關鍵、基礎性材料,其研發(fā)水平已成為衡量一個國家新材料發(fā)展水平等的重要標志之一。
中國建筑材料科學研究總院在我國特種玻璃材料領域科技發(fā)展中開創(chuàng)了多個第一。60年來,我院先后開拓了航空玻璃、石英玻璃、玻璃纖維、功能玻璃、功能薄膜等研究領域,研制成功了我國第一塊航空玻璃、第一塊石英玻璃、第一根玻璃纖維、第一根通訊光纖、第一片夜視用光纖面板、第一片實芯法微通道板等;先后為我國的兩彈一星、載人飛船、探月工程、國防高新工程、點火工程等提供了關鍵配套材料,配套領域涵蓋了航空、航天、兵器、電子、船舶、核工業(yè)等國家重點行業(yè);先后承擔特種玻璃方面***重大課題200余項。通過幾代科研工作者的不懈努力,我院已成為我國特種玻璃領域集軍品配套、新品研制、技術集成、裝備開發(fā)、標準制定、性能檢測于一身的綜合實力最強的研究單位,為建立和完善我國特種玻璃材料領域的科技創(chuàng)新體系、推動我國特種玻璃材料領域的科技進步做出了重要貢獻。
20世紀50年代初期,我院就開展了夾層玻璃和鋼化玻璃的研究,科研人員自行研制了鋼化爐、油壓釜、預壓機組和前處理機組等設備,通過艱苦探索研究,于1958年研制成功我國第一塊航空玻璃,并以此為起點逐步建立起配套的生產(chǎn)裝備和工藝技術。迄今,我院共開發(fā)成功國產(chǎn)殲擊機、強擊機、轟炸機、直升機、運輸機等30多種機型60多個規(guī)格航空透明件,成為我國重要的航空透明件研發(fā)基地。在航空玻璃技術基礎上,我院拓展了夾層、鋼化、鍍膜等技術的應用領域,研制成功了重點型號艦艇隱身玻璃、防核爆玻璃、野戰(zhàn)顯示終端用電磁屏蔽玻璃等新型功能玻璃。在民用產(chǎn)品方面,我院開發(fā)成功了汽車、火車、艦船及高速列車用安全、高強玻璃,并將生產(chǎn)技術推廣到全國多個廠家,直接推動了我國安全玻璃行業(yè)的技術進步,成為我國玻璃深加工技術的創(chuàng)始人。
石英玻璃是航天、光纖通訊、微電子、激光、核等高技術領域的基礎和關鍵材料。我院于1957年4月試制出中國第一塊石英玻璃,在此基礎上,研究人員致力于開拓石英玻璃制備方法和新型石英玻璃研制,先后開發(fā)了CVD法合成高純石英玻璃、大尺寸石英管材、臥式CVD法合法等新工藝,相繼研制成功大規(guī)模集成電路用高純石英玻璃、光電石英玻璃、稀土摻雜石英玻璃、濾紫外耐輻照石英玻璃、大尺寸高均勻光學石英玻璃、透激光光學石英玻璃等產(chǎn)品,為我國航天測控技術、微電子技術、激光技術、兵器工業(yè)等提供了關鍵配套材料。在民用高技術石英產(chǎn)品方面,我院開發(fā)成功了光纖行業(yè)用石英玻璃把持棒、紫外輻照計及無臭氧紫外線殺菌燈等產(chǎn)品,制定了20多個行業(yè)標準,極大地推動了我國石英行業(yè)的技術進步。
我院作為我國玻璃纖維的開拓者,多年來確立了在光學纖維、特種玻璃纖維、無源干擾材料、纖維過濾材料、纖維光電成像器件等學科的優(yōu)勢地位。在光學纖維方面,我院開發(fā)成功了稀土石英玻璃光導纖維及器件、大功率激光傳輸石英光纖、大預制棒光纖、稀土石英光纖、醫(yī)療用光纖導光棒、檢測儀器用光纖傳光束等新產(chǎn)品,我國首條光纜通訊線路就是采用我院研制的光導纖維鋪設的。在特種玻璃纖維方面,1956年我院在國內(nèi)最早研制成功抗堿玻璃纖維,此后相繼研制成功中空玻璃纖維、玻璃纖維耐高溫過濾材料、高硅氧玻璃纖維、連續(xù)石英玻璃纖維、高強度玻璃纖維等新產(chǎn)品。研究人員在特種纖維技術基礎上,努力發(fā)展玻璃纖維紡織技術,先后開發(fā)成功玻璃纖維布、玻璃纖維氈、針刺玻璃纖維氈、高溫過濾布袋等新產(chǎn)品,并將制作技術在全國范圍內(nèi)推廣,促進了我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我院在國內(nèi)率先開發(fā)成功了鍍金屬玻璃纖維技術,以此為基礎形成了雷達無源干擾材料學科,目前已能夠生產(chǎn)19個大類86個品種的雷達干擾材料,成為我國三軍通用雷達無源干擾材料研發(fā)及生產(chǎn)平臺。在纖維光電成像器件方面,我院在配套微光夜視、紫外告警、特種顯示、核診斷等領域開發(fā)成功了光纖倒像器、纖維光錐、閃爍光纖面板等6個大類60多個品種的光纖面板,近10種新型微通道板,我國第一臺微光夜視儀即采用我院研制的光纖面板和微通道板制成,對微光夜視技術的進步起到了推動作用,已成為我國硬質光纖成像器件的研發(fā)、創(chuàng)新、生產(chǎn)平臺。
我院一直致力于新型功能玻璃的研發(fā)和生產(chǎn),先后開發(fā)成功無堿鋁硅玻璃、空間技術用耐輻照玻璃、光電紅外玻璃、封接玻璃,以及金屬表面玻璃化、透深紫外光電玻璃等新產(chǎn)品,取得多項原創(chuàng)性成果,產(chǎn)品已廣泛應用于電力、化工、航天、航空、電子等領域,極大地促進了相關領域的技術進步。
我院在特種玻璃材料領域共榮獲國家科技進步獎52項,部級獎111項,獲專利授權78項,為我國新材料技術的發(fā)展做出了重要貢獻。
陶瓷材料科技進步的開拓者
中國建筑材料研究總院陶瓷材料的科研機構建立于20世紀50年代初期,經(jīng)過幾代陶瓷人的共同努力,共完成了國家和行業(yè)科技項目350余項,研究制定國家標準70多項,為推動我國建筑衛(wèi)生陶瓷和特種陶瓷的科技進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了非常重要的作用。
20世紀50~60年代,我院率先與唐山陶瓷廠合作開展了我國首條衛(wèi)生陶瓷樣板生產(chǎn)線科研項目,對我國傳統(tǒng)的衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)工藝和關鍵設備進行技術改造。項目開發(fā)的衛(wèi)生陶瓷用7號坯料配方和燒油隔焰隧道窯取得圓滿成功,得到廣泛推廣,大大推進了我國衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)技術的進步。
20世紀60年代末期,我院聯(lián)合西北建筑設計院和唐山等地的重點企業(yè)開展了離心式和壓力式噴霧干燥裝置的研制工作。1972年,咸陽陶瓷研究所與咸陽陶瓷廠合作,完成了離心式噴霧干燥裝置的小型試驗;1975年,自行開發(fā)的離心式1000kg水/h的噴霧干燥裝備在咸陽陶瓷廠試驗成功;1979年,自行開發(fā)的壓力式1000kg水/h噴霧干燥裝備在景德鎮(zhèn)陶瓷廠投產(chǎn)。
20世紀80年代,我院陶瓷科學研究所和咸陽陶瓷研究設計院分別研制成功硅灰石質釉面磚、低溫燒成透閃石質釉面磚、透輝石低溫快燒釉面磚、葉臘石質釉面磚、霞石正長巖釉面磚等,為推進我國建筑陶瓷磚的低溫快燒工藝、技術和裝備的進步做出了開拓性的貢獻。
1985年,咸陽陶瓷研究設計院開發(fā)成功洗面器立式澆注成型工藝,填補了國內(nèi)空白,是我國衛(wèi)生陶瓷注漿工藝的一項重要突破,在全國得到廣泛推廣應用。
1987~1992年,我院陶瓷科學研究所作為主要單位參加了年產(chǎn)70萬平方米彩釉陶瓷墻地磚國產(chǎn)化示范線的建設工作,負責輥道干燥器、出坯機、裝窯機組、出窯機組、輥道窯等關鍵設備的研究、開發(fā)和設計工作,項目技術裝備達到了國外同期同類生產(chǎn)線的水平,為推進我國建筑陶瓷的快速發(fā)展做出了重要貢獻。
我院在特種陶瓷粉體工程、結構陶瓷、功能陶瓷、陶瓷精密加工和陶瓷力學性能評價等方面的研究與開發(fā)取得了卓有成效的成績。
我院成功開發(fā)了高純超細氧化鋁粉料制備技術、連續(xù)合成氮化硼粉料制備技術、高純超細氧化鋯粉料制備技術、獨石電容器用陶瓷介質粉料制備技術、水熱法合成微孔球形硬硅鈣石顆粒的制備技術等。
在結構陶瓷研究方面,我院先后研制了氧化鋁陶瓷隔熱材料、氧化鋁陶瓷天線雷達罩、高純氧化鋁陶瓷絕緣材料、抗熱震耐高溫耐腐蝕氧化鋁坩堝、洗煤機用耐磨陶瓷氧化鋁陶瓷襯里、氧化鋯陶瓷軸承球、熱壓無壓燒結碳化硅、重結晶碳化硅、空間光學遙感用碳化硅反射鏡、氮化硅陶瓷軸承、氮化硅陶瓷渦輪轉子、氮化硅陶瓷彈簧座及搖臂鑲塊、硼化鋯、硼化鈦復相陶瓷等。
在功能陶瓷研究方面,我院先后研制了氮化硼陶瓷產(chǎn)品、氮化硼-二硼化鈦復合導電陶瓷鍍鋁坩堝、99%氧化鋁陶瓷基片、微晶氧化鋁陶瓷基片、高導熱碳化硅陶瓷基片、氮化硼擴散源、磷擴散源、高漫反射高抗光傷激光用陶瓷反射腔、可加工耐高電壓陶瓷、陶瓷微波介質諧振器材料、二氧化鈦氧敏傳感器等,并制定了陶瓷擴散源的國家標準。
在陶瓷力學性能評價方面,我院建立了高溫結構陶瓷常規(guī)力學的統(tǒng)一測試方法、陶瓷材料高溫疲勞評價新方法、工程陶瓷斷裂性能的試驗方法、高溫結構部件的無損檢測、脆性材料沖擊損傷及壽命評價、陶瓷動態(tài)強度的評價、陶瓷復合材料和陶瓷材料高溫性能測試方法,受到國內(nèi)外同行的極大關注,成為先進陶瓷材料國際標準ISO/TC206組織的一個成員。
掛靠在咸陽陶瓷研究設計院的國家建筑衛(wèi)生陶瓷質量監(jiān)督檢驗中心和***刊物--建材技術《陶瓷》雜志社、信息中心、熱工能耗測試中心,在國家標準的制定、產(chǎn)品質量的監(jiān)督檢驗,以及國內(nèi)外信息、技術交流等方面對建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的科技進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要作用。
我院是我國建筑衛(wèi)生陶瓷和特種陶瓷科技進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的開拓者。陶瓷科學研究所共獲得全國科技大會獎5項、國家科技進步獎2項、國家發(fā)明專利13項,制定國家標準3項。咸陽陶瓷研究設計院累計榮獲國家、省部級獎勵67項,其中獲國家科技進步二等獎1項、三等獎3項,省科技星火二等獎1項,國家標準化科技成果四等獎4項,建材行業(yè)科技進步一等獎10項、二等獎20項,其他部級獎10項,各種專利30多項。
建材耐火材料科技創(chuàng)新的領航者
我院在我國建材耐火材料的技術進步過程中始終站在發(fā)展潮流的前列,結合窯爐新技術,對新型干法水泥窯、浮法玻璃窯等現(xiàn)代建材工業(yè)窯爐使用的新型優(yōu)質耐火材料多類新品種進行了研制,對相關的生產(chǎn)技術及生產(chǎn)裝備進行了開發(fā)研究,對大型窯爐多種耐火材料的合理配套進行了大量應用技術研究;承擔和完成了“六五”~“十一五”國家重點科技攻關計劃和國家“863”計劃數(shù)十項耐火材料的攻關專題。
與傳統(tǒng)水泥窯比較,大型預分解窯窯溫更高、結構更復雜、堿的侵蝕更嚴重。發(fā)達國家在20世紀70年代中后期解決了預分解窯各部位耐火材料所存在的技術問題后,才真正顯示出該窯型的優(yōu)越性,使其得到推廣和發(fā)展。20世紀80年代初,時任水泥耐火研究室主任的陸純煊教授(已故)組織有關人員承擔了國家“六五”科技攻關項目--預分解水泥窯用耐火材料研制,完成了燒成帶用燒結合成直接結合鎂鉻磚、用于過渡帶的合成鎂鋁尖晶石磚、用于預熱系統(tǒng)的普通耐堿磚和普通耐堿澆注料、用于絕熱保溫的高強隔熱磚、用于前后窯口的高強耐火澆注料等品種的研制工作,并初步建立起耐火材料配套體系。該項技術榮獲國家科技進步二等獎。
“七五”期間,我院按照大型浮法玻璃窯各部位耐火材料品種的實際需求,研制出多個品種的耐火制品,包括用氧化熔融新技術生產(chǎn)的熔鑄鋯剛玉磚,殘余石英更少的優(yōu)質硅磚,采用注漿成型法生產(chǎn)的致密鋯英石磚,采用一次燒成法研制的池底用燒結鋯剛玉磚,改進配料及成型工藝研制的蓄熱室底層用低氣孔黏土磚和錫槽底用黏土大磚,采用高純原料、高壓成型、高溫燒成“三高”工藝研制的蓄熱室格子體用高純鎂磚及直接結合鎂鉻磚等。特別是隨著技術難度更高的熔鑄氧化鋁耐火制品的研制成功,打破了國外公司對中國市場的壟斷,榮獲國家科技進步三等獎。
在“八五”、“九五”科技攻關中,我院承擔了14個專題的研究工作,取得了多項成果。在優(yōu)質原料方面,我院研制成功電熔法脫硅制取熔鑄耐火材料專用氧化鋯;在裝備方面,研制了熔鑄耐火制品冷加工用多功能數(shù)控機床(與武工大聯(lián)合攻關)和熔鑄材料退火設備;在品種方面,進行了減少環(huán)境污染的水泥窯高溫帶用低鉻、無鉻堿性磚的研制和應用。此外,我院還研制了合成堇青石和鈦酸鋁等低膨脹材料解決陶瓷窯組合窯具的原料、壓制鋯英石磚、二步煅燒鋯剛玉磚、蜂窩狀硅磚、鎂橄欖石磚及多功能耐火澆注料等配套新品種,尤其完善和深化研究了氧化熔鑄工藝技術及其自動控制技術,為全面提高熔鑄耐火材料的技術水平奠定了基礎。
我院承擔的“863”課題--水泥窯用環(huán)境友好堿性耐火材料的研究,成功研制了具有良好抗熱震性和掛窯皮性能的新型鎂質復相材料,獲3項國家發(fā)明專利。目前,新材料通過了工業(yè)化試生產(chǎn),并建設了現(xiàn)代化生產(chǎn)線。與此同時,我院還針對水泥工業(yè)用不定形耐火材料低壽命的突出問題進行科技攻關,并再一次得到國家“863”的立項支持,建成了多功能長壽命不定形耐火材料生產(chǎn)基地。
我院不斷推動耐火材料技術進步和科技成果產(chǎn)業(yè)化,以耐火所和湘潭中間試驗所為基礎,在2001年年底組建了北京瑞泰高溫材料科技股份有限公司,并于2006年8月23日在深圳證券交易所成功上市,成為國內(nèi)首家以耐火材料為主業(yè)的上市公司,也是國內(nèi)唯一可以為水泥和玻璃窯爐提供優(yōu)質配套耐火材料的高新技術企業(yè)。
我院在耐火材料研究開發(fā)方面獲得國家科技進步二等獎1項、國家科技進步三等獎4項、部級科技進步二等獎6項、部級科技進步三等獎7項及數(shù)十項國家發(fā)明專利。這些成果和業(yè)績成為建材耐火材料新技術的基礎和主體,使我院一直處于行業(yè)科技發(fā)展和技術產(chǎn)業(yè)化的領航地位,極大地推動了我國建材耐火材料科技進步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
樹脂基復合材料科技進步的引領者
哈爾濱玻璃鋼研究院一直是我國樹脂基復合材料技術進步的引領者,在纖維纏繞技術、拉擠技術、預浸料制備技術、復合材料專用設備設計和制造技術、熱塑性復合材料成型技術等方面,形成了重點明晰而又緊密結合為一體的技術特色,發(fā)展經(jīng)歷貫穿了整個新中國復合材料界的發(fā)展歷程,開創(chuàng)了新中國樹脂基復合材料技術發(fā)展的多項第一,榮獲國家和省部級科技進步獎勵70余項,擁有專利45項,為我國樹脂基復合材料技術發(fā)展做出了重大貢獻。
哈爾濱玻璃鋼研究院承擔了新中國第一塊玻璃鋼--東方紅衛(wèi)星再入大氣層防熱頭錐的研制任務,開創(chuàng)了我國玻璃鋼工業(yè)的先河,獲得了三部委聯(lián)合頒發(fā)的工業(yè)新產(chǎn)品一等獎殊榮。20世紀60年代中期,該院研究總結出了纖維纏繞規(guī)律,首創(chuàng)了我國纖維纏繞技術;80年代中期率先開展了網(wǎng)格加筋一體化成型技術研究,使得碳復合材料主承力結構件首次在衛(wèi)星上得到實際應用;引進我國第一臺大型程控拉擠機,開始研究拉擠技術;在國內(nèi)率先開展了熱熔預浸技術研究和鋪放技術研究,采用纖維纏繞技術和預浸鋪放技術成功制造了國內(nèi)大型導彈發(fā)射筒體。21世紀初期,該院研制成功我國第一臺碳復合材料發(fā)動機殼體,使我國固體火箭發(fā)動機殼體技術邁上了新臺階。
哈爾濱玻璃鋼研究院研制成功的復合材料高壓氣瓶和高壓儲箱,解決了過程質量精度控制和封頭補強、數(shù)控球形精確纏繞和球形體側開口補強等技術上的關鍵問題,成功應用于國家重點工程,進一步展現(xiàn)了復合材料在航空航天領域中其他材料無法比擬的優(yōu)勢,增強了我國的國際競爭優(yōu)勢,為國防現(xiàn)代化和武器的國際領先做出了貢獻,于2008年作為參與單位獲國家科技進步特等獎。
哈爾濱玻璃鋼研究院完成的非線性纏繞理論研究及其應用項目成功建立了特異纏繞理論、非測地線穩(wěn)定纏繞基本原理和纏繞定理中的8條定理、6條原理和24條推理等38條準則,成為樹脂基復合材料纖維纏繞不可超越的準則,對我國纖維纏繞技術的發(fā)展起到指導性作用,1978年獲全國科學大會獎。
哈爾濱玻璃鋼研究院承擔的近地點發(fā)動機玻璃鋼燃燒室殼體項目成功地解決了殼體結構設計、工藝方案優(yōu)化、芯模剛度、受拉裙的材料與結構、裙與殼體之間的連接、不同材料的界面粘接技術、可靠性技術及結構試驗、殼體尺寸精度及位置精度等一系列關鍵技術問題,引起國際同行的廣泛關注,開創(chuàng)了我國承接的外國衛(wèi)星發(fā)射一律采用我國研制的近地點發(fā)動機的先河,為提高我國在國際衛(wèi)星發(fā)射市場的競爭力做出了重要貢獻,于1992年榮獲國家科技進步二等獎。
哈爾濱玻璃鋼研究院承擔的防熱部件與發(fā)動機殼體用復合材料的研制項目開創(chuàng)性地解決了反噴管結構及開孔補強等關鍵技術問題,在國內(nèi)首次解決了新型絕熱結構在發(fā)動機殼體的應用技術,使高剛度高精度芯模與復合材料殼體成型技術取得突破性進展,產(chǎn)品制造精度保障和檢測技術具有獨創(chuàng)性,比傳統(tǒng)材料減重10%,滿足了國防建設的急需,對加強我國防御能力、加快國防現(xiàn)代化具有重要意義,于1999年榮獲國家科學進步二等獎。
哈爾濱玻璃鋼研究院開發(fā)的風云二號衛(wèi)星復合材料結構件制造技術,解決了在空間環(huán)境中保證衛(wèi)星天線和儀器位置精度的技術難題,在耐輻照、低揮發(fā)樹脂,大尺寸、大開口薄壁殼體設計制造,對接法蘭與殼體整體成型工藝,發(fā)動機殼體幾何質量分布,精度控制等方面具有重大創(chuàng)新,成功制造出天線支撐筒、開口圓柱筒、支桿、撐桿和隔熱板等主承力結構的重要關鍵部件。他們開發(fā)的EPKM上面級殼體制造技術解決了芯模制作、精度控制、纏繞層次和工藝技術、強度機理和金屬件連接等一系列關鍵技術問題,是我國首次在衛(wèi)星領域應用復合材料主承力構件,也是我國當時***的固體上面級發(fā)動機殼體,比鋁合金材料減重30%~35%,滿足了國家的需求,對復合材料在衛(wèi)星和航天領域的應用起到了推動作用,于2001年榮獲國家科技進步二等獎。
哈爾濱玻璃鋼研究院研制的神舟飛船用和載人飛船用先進復合材料主承力結構是當時國內(nèi)航天器上使用的尺寸***、開口***的碳纖維復合材料主承力結構件,是國內(nèi)外首次在載人飛船上使用的大開孔碳纖維復合材料結構,也是技術難度***、尺寸精度最難保證的一種復合材料薄壁殼體結構。項目開發(fā)出了適用于空間技術要求的高性能環(huán)氧樹脂體系,發(fā)明了低成本對模成型工藝技術,攻克了薄壁大開口復合材料結構因固化熱應力和固化收縮應力而引起的尺寸變形、精度控制、開口補強及變截面區(qū)域不連續(xù)應力傳遞的技術關鍵難題,解決了神舟號載人飛船用復合材料結構件瓶頸技術難題,填補了多項國內(nèi)技術空白,于2004年榮獲國家科技進步二等獎。
我國建材檢驗認證技術的發(fā)源地
中國建筑材料科學研究總院是我國建材檢驗認證技術的發(fā)源地。1952年,我院制定了新中國第一部全國統(tǒng)一的通用水泥國家標準規(guī)劃;1954年,在水泥科學研究所、玻璃科學研究所內(nèi)相繼成立了物理、化學室和性能室等測試部門;1956年,原建材工業(yè)部批準了由我院起草的我國第一個建材標準101-56《硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥及火山灰質硅酸鹽水泥》,開創(chuàng)了我國建筑材料行業(yè)的檢驗認證工作的先河。
50多年來,我院的檢驗認證工作從無到有、從有到強,不斷發(fā)展,形成了涵蓋所有建材產(chǎn)品標準、性能測試、質量認證、檢測技術研究、檢驗儀器研制及各類人才培訓等門類齊全、水平一流、在國內(nèi)外建材檢驗認證與標準行業(yè)占有重要地位的檢驗認證機構,取得了令人矚目的成就,為我國建材工業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻。
我院已成為我國建材領域標準化的權威機構,承擔著全國水泥、玻璃、建筑衛(wèi)生陶瓷、墻體及屋面材料、鐘表、輕工機械等相關行業(yè)的11個全國標準化技術委員會日常工作,負責就本專業(yè)的標準化工作方針、發(fā)展規(guī)劃及技術規(guī)范等提出建議,組織對標準文稿進行審查;共制定水泥及原材料、平板玻璃、安全玻璃、石英玻璃、建筑與衛(wèi)生陶瓷、工業(yè)窯爐用耐火材料、建筑裝飾裝修材料等國家和行業(yè)標準1100多項,其中水泥、玻璃、陶瓷等重要領域的標準均等同采用或參照采用了國際標準。2008年,我院承擔了國內(nèi)建材行業(yè)第一個國際標準《陶瓷材料界面粘接強度測試方法》的制定工作。我院在標準制定的過程中逐步發(fā)揮主導作用,采用國際標準或先進標準,逐步與國際標準接軌,同時積極與國外認證機構開展合作,得到北美和歐洲等地區(qū)國外相關機構認可,承擔出口產(chǎn)品的檢驗認證,為國內(nèi)建材企業(yè)提供更為直接、方便的服務,促進我國建材產(chǎn)品走出國門,占領國際市場。
我院擁有近30家國家和行業(yè)授權的檢驗認證機構,是國內(nèi)建材行業(yè)最具實力的檢驗認證機構,主要包括中國建筑材料檢驗認證中心、國家建筑材料質量監(jiān)督檢驗中心、國家水泥質量監(jiān)督檢驗中心、國家安全玻璃及石英玻璃質量監(jiān)督檢驗中心、國家玻璃質量監(jiān)督檢驗中心、國家建筑衛(wèi)生陶瓷質量監(jiān)督檢驗中心等***質檢中心和國家建筑材料工業(yè)防水材料質量監(jiān)督檢驗中心等行業(yè)級的質檢中心。經(jīng)國家授權,我院對重要建材產(chǎn)品進行全國性質量監(jiān)督和認證、重大工程的產(chǎn)品質量事故及爭議的仲裁性檢測和鑒定;承擔了我國歷年產(chǎn)品質量監(jiān)督工作和行業(yè)檢測大對比工作,每年培訓檢驗、認證人員1000人次以上。我院為重點工程建設提供優(yōu)質服務,如奧運工程、三峽大壩、南水北調、國家大劇院、首都機場三期、北京地鐵工程及水電核電工程等,為提高我國建材產(chǎn)品質量、確保國家重點工程質量做出了巨大貢獻。
進入21世紀以來,我院按照國家強化建材行業(yè)降低能耗、節(jié)約資源、廢棄物利用的要求,開展了大量的檢測技術與標準研究工作,研究并編制了《奧運工程環(huán)保指南--綠色建材》,指導并實施了奧運場館的環(huán)保、安全、節(jié)能檢驗工作;非金屬礦物制品產(chǎn)排污系數(shù)核算項目研究成果直接用于全國第一次污染源普查和建材行業(yè)開展節(jié)能減排工作。
我院不僅承擔著安全玻璃、陶瓷磚、混凝土外加劑、木器涂料產(chǎn)品的強制性認證和檢驗,還研究并編制了60類建材產(chǎn)品的產(chǎn)品認證實施規(guī)則,覆蓋了主要的建材產(chǎn)品、建筑部品,開展了建材質量、安全、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保、健康認證,開展了綠色建材評價、建材能源管理體系認證、能效測試與評價、碳評價等工作,促進了國家節(jié)能減排政策的貫徹落實。
我院也是與標準配套的多項建材行業(yè)檢測儀器設備的誕生地。玻璃和陶瓷物化性能測試儀器、低膨脹系數(shù)測定儀、濕法耐磨試驗機、加氣混凝土坯體強度測定儀、水泥混合材測定儀、汽車安全玻璃配套測試儀器、中空玻璃成套設備、飛機機車透明件高速沖擊試驗系統(tǒng)等都是由我院研制和開發(fā)的。
我院在檢驗認證技術與標準領域,榮獲國家科技進步獎5項,省部(行業(yè))級科技獎77項,其中汽車用安全玻璃和油井水泥2個國家標準榮獲國家科學技術進步二等獎,混凝土外加劑、用于水泥和混凝土中的粉煤灰及多元素分析儀等3個國家標準榮獲國家科學技術進步三等獎。 (中國建筑材料科學研究總院供稿)
詳見2010年10月26日《中國建材報》第二、三版