1月8日，世界首座全預(yù)制拼裝超高性能混凝土橋梁在湖南長(zhǎng)沙正式建成通車(chē)。

　　全球最結(jié)實(shí)、最強(qiáng)韌的混凝土，抗壓強(qiáng)度媲美航空母艦甲板

　　【發(fā)現(xiàn)中國(guó)原創(chuàng)技術(shù)】我國(guó)第三代混凝土進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化新階段

　　歷時(shí)15年，從理論基礎(chǔ)到工程實(shí)踐，投資近1億元，湖南大學(xué)和湖南明湘科技發(fā)展有限公司(下稱(chēng)“明湘科技”)終于實(shí)現(xiàn)超高性能混凝土的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　1月8日，世界首座全預(yù)制拼裝超高性能混凝土橋梁(該橋位于長(zhǎng)沙市開(kāi)福區(qū)橫四路，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“橫四路橋”)正式建成通車(chē)。

　　“這座橋的竣工，在我國(guó)超高性能混凝土工程應(yīng)用領(lǐng)域是一個(gè)飛躍。”中國(guó)工程院院士陳政清如此評(píng)價(jià)。

　　從上世紀(jì)90年代國(guó)外將這種高性能材料首次應(yīng)用于核電站工程，到如今在中國(guó)漸漸走入民用市場(chǎng)，超高性能混凝土正一步步摘下神秘面紗，或?qū)⒂瓉?lái)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的引爆點(diǎn)。這一“橫空出世”的新材料具備哪些新潛質(zhì)？其產(chǎn)業(yè)發(fā)展又面臨什么瓶頸？

　　抗壓強(qiáng)度媲美航空母艦甲板

　　1月8日，在濕冷的湘江之濱，中國(guó)工程院院士聶建國(guó)、陳政清，中國(guó)混凝土和水泥制品協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)曾慶東等我國(guó)結(jié)構(gòu)工程與建筑材料領(lǐng)域的專(zhuān)家，在寒風(fēng)中見(jiàn)證第三代混凝土投入應(yīng)用。

　　這貌似普通的混凝土為何贏得諸多“大佬”的關(guān)注？

　　“從性能來(lái)講，混凝土的發(fā)展可以說(shuō)經(jīng)過(guò)了普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土這三個(gè)階段?！焙洗髮W(xué)土木工程學(xué)院教授方志介紹，超高性能混凝土有諸多獨(dú)一無(wú)二的特性，通俗來(lái)說(shuō)，這是全球最結(jié)實(shí)、最強(qiáng)韌的一種混凝土。

　　“湖南大學(xué)從2000年開(kāi)始研究超高性能混凝土，是國(guó)內(nèi)研究最早的團(tuán)隊(duì)之一。橫四路橋是第一次工程示范項(xiàng)目?！狈街靖嬖V《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》。

　　《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》記者在現(xiàn)場(chǎng)了解，全長(zhǎng)74米的橫四路橋原設(shè)計(jì)的普通混凝土橋梁方案有7個(gè)橋墩，主跨為16米、高跨比為1/12；采用超高性能混凝土后，橋墩減少到了兩個(gè)，主跨增加到36.8米，路面沒(méi)有橋墩。

　　同時(shí)，因橋梁上部結(jié)構(gòu)重量減輕了近三分之一，“小蠻腰”造型的橋墩最纖細(xì)處僅僅60厘米，贏得聶建國(guó)院士點(diǎn)贊：“這是我國(guó)材料研究與工程結(jié)構(gòu)研究相結(jié)合的一個(gè)典范?！?/p>

　　抗壓強(qiáng)度高是超高性能混凝土最突出的一個(gè)特點(diǎn)。“我們已經(jīng)研發(fā)出抗壓強(qiáng)度達(dá)400兆帕的超高性能混凝土材料。400兆帕是什么概念呢？一般房屋墻體的混凝土強(qiáng)度在30兆帕左右，高層建筑所用混凝土的強(qiáng)度大約是50～60兆帕，航空母艦甲板用的鋼板抗壓強(qiáng)度也只有300～350兆帕?！背咝阅芑炷羶身?xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利獲得者——明湘科技董事長(zhǎng)吳羅明介紹。

　　據(jù)了解，在超高性能混凝土中，石頭和河砂已銷(xiāo)聲匿跡，其骨料最大粒徑不超過(guò)1毫米。高密實(shí)度，也保證了其極強(qiáng)的防滲漏性能，保證了其耐久性。吳羅明說(shuō)，超高性能混凝土的氯離子滲透性是高強(qiáng)混凝土的1/25。這也就意味著，在強(qiáng)腐蝕性氯離子橫行霸道的海水中，如果使用超高性能混凝土作為船舶、艦艇的船體材料，相當(dāng)于穿上防腐鎧甲。

　　事實(shí)上，因其防滲漏性能強(qiáng)，超高性能混凝土于20世紀(jì)90年代在法國(guó)問(wèn)世之初就是用于制作核反應(yīng)堆廢料存儲(chǔ)容器。

　　價(jià)格高、標(biāo)準(zhǔn)缺失——大規(guī)模推廣仍需打破瓶頸

　　有別于普通混凝土，因其材料的特殊性，超高性能混凝土不能在現(xiàn)場(chǎng)澆筑，而是采用工廠預(yù)制的方式。聶建國(guó)院士指出，其應(yīng)用屬于建筑工業(yè)化的一個(gè)分支。

　　吳羅明對(duì)《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》記者稱(chēng)，橫四路橋從主梁到橋墩，整座橋全部在工廠預(yù)制完成，現(xiàn)場(chǎng)安裝就像搭積木一樣簡(jiǎn)單，“整個(gè)拼裝過(guò)程只花了10個(gè)小時(shí)，沒(méi)有粉塵，噪音也不大”。

　　建筑工業(yè)化正是湖南省著力培育的新興經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。據(jù)新華社報(bào)道，湖南省住建廳要求，凡是政府投資建設(shè)的項(xiàng)目必須采取工業(yè)化建造，市場(chǎng)投資的項(xiàng)目則通過(guò)稅收、財(cái)政補(bǔ)貼等獎(jiǎng)勵(lì)政策進(jìn)行引導(dǎo)。

　　1月8日，湖南省住建廳副廳長(zhǎng)姚英杰在參加橫四路橋通車(chē)儀式時(shí)亦表示，希望超高性能混凝土快速發(fā)展，成為湖南建筑工業(yè)化的一支新力量。

　　聶建國(guó)院士指出，超高性能混凝土的適應(yīng)面很寬，將來(lái)可拓展到防護(hù)工程、地下工程，“尤其是下水井蓋、地下管網(wǎng)，用鑄鋼材料容易被盜，混凝土材料就沒(méi)這種問(wèn)題。”

　　盡管如此，聶建國(guó)院士指出，大規(guī)模推廣超高性能混凝土仍然面臨不少障礙。

　　“任何一種全新的材料從研究到應(yīng)用都有一段很長(zhǎng)的路要走。從2000年開(kāi)始，我們從基礎(chǔ)理論開(kāi)始，研究材料，研究工程結(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)做支撐，是一個(gè)系統(tǒng)工程?！焙洗髮W(xué)土木工程學(xué)院教授黃政宇表示。

　　在方志看來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)的缺失是制約超高性能混凝土產(chǎn)業(yè)化的最大瓶頸。目前，在超高性能混凝土領(lǐng)域，相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程、檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等都是一片空白?！皼](méi)有標(biāo)準(zhǔn)，怎么評(píng)定，怎么驗(yàn)收？”

　　在此背景下，橫四路橋采用超高性能混凝土，得益于其納入了湖南省住建廳省級(jí)市政公用科技示范工程創(chuàng)建計(jì)劃項(xiàng)目。“這個(gè)計(jì)劃就是支持產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，鼓勵(lì)先行先試?！焙鲜∽〗◤d科技處處長(zhǎng)朱浩表示。

　　法國(guó)最早于1993年研發(fā)出超高性能混凝土，1997年在加拿大魁北克省第一次使用該材料建成一座橋梁，但也遲至2011年方才推出相關(guān)規(guī)范文件。陳政清院士認(rèn)為，我國(guó)必須加快相關(guān)行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的起草與制定，以促進(jìn)超高性能混凝土材料的推廣應(yīng)用。

　　此外，超高性能混凝土造價(jià)高也是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。方志表示，超高性能混凝土對(duì)原材料的要求很高，比如說(shuō)用于增強(qiáng)韌性的鋼纖維，采購(gòu)的是輪胎用的鋼纖維，售價(jià)曾經(jīng)高達(dá)5萬(wàn)元每噸，如今仍需7000元每噸。吳羅明則告訴《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)完全可以滿足超高性能混凝土的原料需求，也降低了成本。目前，雖然施工造價(jià)仍比普通混凝土貴，但已接近預(yù)應(yīng)力混凝土的價(jià)格水平。

　　聶建國(guó)院士指出，有效的技術(shù)都是簡(jiǎn)單的，規(guī)?；a(chǎn)之后，超高性能混凝土的工程造價(jià)更低，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，“如果農(nóng)民工也能用超高性能混凝土做出很好的結(jié)構(gòu)，就能很快獲得推廣?！?/p>

超高性能混凝土

　　給建筑材料業(yè)帶來(lái)革命性變化

　　湖南明湘科技發(fā)展有限公司董事長(zhǎng) 吳羅明

　　在建筑材料領(lǐng)域，近十幾年都沒(méi)有誕生一項(xiàng)重大的新材料，超高性能混凝土可能帶來(lái)革命性的變化。

　　超高性能混凝土結(jié)合了超細(xì)粒致密材料設(shè)計(jì)理論與纖維增強(qiáng)技術(shù)，是由超細(xì)活性粉末、水泥、優(yōu)質(zhì)細(xì)骨料、高強(qiáng)度纖維等組分，通過(guò)最優(yōu)化級(jí)配設(shè)計(jì)，經(jīng)高溫?zé)岷系忍囟üに囍苽涠傻膹?fù)合材料，具有超高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性和高體積穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

　　明湘科技與湖南大學(xué)合作研發(fā)后，迅速?gòu)牟牧涎芯客七M(jìn)到工程實(shí)踐。目前，公司生產(chǎn)的超高性能混凝土構(gòu)件已經(jīng)用于長(zhǎng)沙地鐵工程、矮寨大橋與市政工程。從實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)看，各項(xiàng)性能大幅超過(guò)原有混凝土，尤其是考慮其高耐久性，在整個(gè)產(chǎn)品使用壽命周期內(nèi)幾乎沒(méi)有維修費(fèi)用，使用成本和維護(hù)工作量大幅度降低，預(yù)計(jì)超高性能混凝土構(gòu)件的使用總成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通混凝土構(gòu)件，顯示出優(yōu)異的性?xún)r(jià)比。

　　在國(guó)家大力建設(shè)生態(tài)文明，削減水泥、鋼鐵等落后產(chǎn)能的趨勢(shì)下，如果大范圍推廣超高性能混凝土，可直接減少材料消耗，這對(duì)于保護(hù)資源、降低污染有著重要實(shí)際意義。

　　近年來(lái)，隨著我們對(duì)材料特性的認(rèn)識(shí)不斷深入，超高性能混凝土逐步量產(chǎn)，其工程造價(jià)還在逐步降低，應(yīng)用領(lǐng)域已拓寬至大型橋梁、高層建筑、地下綜合管廊、國(guó)防設(shè)施等多個(gè)領(lǐng)域。我們相信，2016年將是超高性能混凝土產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的元年，將吸引更多的資本進(jìn)入，在未來(lái)三至五年內(nèi)，有望逐漸建立一條完整的超高性能混凝土研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

　　專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

　　中國(guó)工程院院士聶建國(guó)：超高性能混凝土具有廣闊的應(yīng)用前景

　　目前，超高性能混凝土已成為國(guó)際工程材料領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，主要集中在歐洲、北美和亞洲的日本、韓國(guó)和中國(guó)。國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，與國(guó)際先進(jìn)水平間的差距并不明顯，但工程應(yīng)用差距較大。

　　作為一類(lèi)新型混凝土，超高性能混凝土不僅可獲得超高抗壓強(qiáng)度，而且具有30～60兆帕的抗折強(qiáng)度，有效克服了普通混凝土的高脆性，其優(yōu)異的性能能夠滿足土木、石油、海洋等工程及軍事設(shè)施對(duì)強(qiáng)度、耐久性、穩(wěn)定性的高要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　橫四路橋的規(guī)模不大，但技術(shù)含量很高，新材料研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，對(duì)城市橋梁建設(shè)起到了很好的示范作用。今后，應(yīng)該賦予超高性能混凝土新的內(nèi)涵，包括新的性能的進(jìn)一步提高，為我國(guó)高強(qiáng)度混凝土領(lǐng)域帶來(lái)更大的進(jìn)步。《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》 記者 曹昌 李永華｜湖南報(bào)道