投入使用的核电站 张超琦/供图
谈混凝土耐久性离不开环境的影响，不同的环境下，延长混凝土耐久性的要求各不相同。
相对于一般工业建筑与民用建筑工程而言，核电工程建造周期较长、工程建设难度大。鉴于核安全要求的特殊性，作为核电工程建设主要材料之一的混凝土面临着更多挑战。
中国核电工程有限公司原副总工程师张超琦自走出校门就从事核电工程土建设计研究，至今已经在这个领域工作了三十多年。在她眼中，核电工程具有特殊性。在核电工程建设中，混凝土面临着哪些挑战？为了延长其耐久性，混凝土行业都做了哪些努力？近日，带着这些问题，《中国建材报》记者采访了张超琦。
“混凝土的性能对核电厂全生命周期的安全可靠运行具有重要作用，核电混凝土要求具有良好的工作性能和质量。核电混凝土从原材料选取、进场检验、配合比设计、混凝土生产、现场浇筑养护等各环节都有相应的技术文件、施工规程等控制，此外，核安全相关混凝土是QA1级的，执行严格的核质保要求。”张超琦表示，相比于其他工程，核电工程混凝土有以下特点：一是核电工程大体积混凝土较多，对水泥的水化热要求控制较为严格。二是我国核电项目都建在沿海地区，氯盐腐蚀环境，还有核工程在西北盐渍土硫酸盐腐蚀地区。恶劣环境对混凝土耐久性的要求也更高。三是对于核电工程，有些区域钢筋较为密集，对混凝土施工性要求较高，需要采用细骨料粒径（≤16mm）的混凝土。四是采用模块化建造技术，钢板混凝土结构中多采用自密实混凝土，要求高流动性不离析，均匀密实不开裂。五是核电工程特有的质保体系，要求一切有记录，可以追溯。对于混凝土来说，需要满足高强度、高耐久性、耐腐蚀、防水抗渗等功能，有些还要满足抗辐射、抗高温等功能。
核电站一角 张超琦/供图
张超琦指出，核电站是当今世界最复杂的工业系统之一。与常规电站相比，核电站对安全性、可靠性的要求极高。核电站的生产过程处于高温、高压环境，具有放射性，检修难度大、时间长且费用高。核电站一旦出现放射性事故，所造成的危害将超过常规电站。因此，作为事故后包容放射性物质屏障的预应力混凝土——安全壳混凝土的强度等级较高，C60或更高。在高耐久性能方面，如28天抗氯离子扩散系数一般需满足设计使用年限100年的指标。而对于有辐射要求的区域，需有能够屏蔽γ射线、X射线和中子辐射的防辐射混凝土，例如吸收中子的褐铁矿混凝土，防护用的重晶石或赤铁矿混凝土，这些混凝土的密度在2800～3600kg/m³。
“在核电工程中，局部温度可达150℃，高温同样是需要解决的问题之一。在核电工程中，混凝土面临的最大挑战与其他行业一样，依然是混凝土抗裂和耐久性问题。”
张超琦指出，在新建核电项目中，最大挑战是应对各种恶劣环境的大体积混凝土质量，主要是配合比设计和施工质量，当然还包括优质原材料供应（如F类Ⅰ级粉煤灰、中低热水泥、天然河砂等）。在役核电站的最大挑战是混凝土耐久性评估和可能的缺陷修复技术等。在应对挑战的过程中，混凝土行业提供了优质矿物掺和料和功能外加剂、技术标准（材料、试验方法）等产品和技术支持。
建设中的核电工程 张超琦/供图
“当前，核电工程的使用寿命是60年，未来要提高到80年。”为了实现这一目标，张超琦认为，除加强基础科研投入，深入了解混凝土材料的最新进展外，针对核电工程长服役、大体积等特点，开展相关研究，进行设计施工的深度融合，进一步提高混凝土质量和耐久性，进一步加强耐久性检测指标与设计工作年限的关联性研究，应进一步推动技术创新，发展更经济、更方便施工的高性能混凝土，以及适合于核电工程特殊要求的耐久性提高措施和方案等，很可能是核电工程建设方下一步给混凝土行业提出的新要求。作为一名核电工程设计者，张超琦期待混凝土行业能够提高产品的性能，尤其是抗裂性能和耐久性。
谈到核电工程用混凝土的未来，张超琦说：“未来混凝土行业发展的方向之一是超高性能混凝土（UHPC）在核电工程上的应用，因其具有更好的工作性能、力学性能（尤其是抗拉强度）、耐久性能和更优的经济性。还有就是在役核电站混凝土的检测、评估及修复技术。”
本文原载于《中国建材报》11月7日7版
中国建材报记者：吴跃
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