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北京惠诚基业工程技术有限

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《迎接混凝土材料技术变革》—2018年12月新华社《财经国家周刊》报道

20181210日出版的新华社《财经国家周刊》中,记者刘俊卿以《迎接混凝土材料技术变革》为题用较大篇幅介绍了我公司产品——活性粉末混凝土电缆槽盖板参与在建工程兴延高速公路延庆段的现场报道。文章通过活性粉末混凝土材料的技术特点展现了其广阔的发展空间以及由此带来的技术变革,文章正文如下。



迎接混凝土材料技术变革

《财经国家周刊》记者 刘俊卿 |

完善设计标准和工程试验是活性粉末混凝土扩大应用的关键。

初冬的北京延庆,气温骤降,在兴延高速建设现场,却是一幅热火朝天的忙碌景象。在2022年冬奥会重大交通保障项目,一系列创新科技成果将被应用于这条高速公路。

在施工现场记者看到,一块块浅黑色的“方砖”被工人们铺设在高速公路的隧道两侧。这些看似平淡无奇的“方砖”,却堪称混凝土材料领域的“黑科技”。

这些黑色“方砖”的研发、生产企业——北京惠诚基业工程技术有限责任公司(下称“惠诚基业”)总经理周之琪向《财经国家周刊》记者介绍,这是由高性能活性粉末混凝土制成的电缆槽专用盖板,抗压强度可以达到普通混凝土的4倍以上,重量和体积却只有不到二分之一。

除了高速公路领域,早在2009年,由活性粉末混凝土制作的盖板就已经开始普遍应用于全国高铁路基桥梁,实现了对传统混凝土盖板的部分替代,并已经开始向公路、铁路声屏障和其他附属设施等多个领域延伸。

 

新材料应用突破口

近年来,随着我国对新材料领域的重视和投入不断加大,一大批新材料已经开展应用,具有超高性能的活性粉末混凝土就是典型案例。

活性粉末混凝土最早问世于20世纪90年代。2000年前后,惠诚基业和原铁道部相关研究机构开始在国内尝试研发,并率先在铁路客运专线路基桥梁电缆槽盖板制造方面实现大规模应用。

2007年,襄渝铁路二线建成通车,全线桥梁均采用新型盖板。这一项目成为活性粉末混凝土在国内外铁路领域的第一次规模化实际应用,开创了活性粉末混凝土在铁路应用的先例。

北京交通大学教授安明喆对《财经国家周刊》记者表示,活性粉末混凝土所具备的高强度、高耐久性和纤巧轻薄的特点,能够增加使用寿命,大幅度降低铁路电缆槽盖板的运输安装成本以及运营维护成本,同时提高运营安全系数。

200934日,原铁道部建设司下发规定,我国所有新建铁路客运专线路基桥梁盖板应全部采用活性粉末混凝土材料。2017年,中国铁路总公司发布200公里以下时速客货混跑铁路桥梁通用图集,使该技术的应用范围扩展到我国全部铁路线路桥梁。

惠诚基业提供的数据显示,截至目前,采用活性粉末混凝土制造的铁路电缆槽盖板已经覆盖线路总里程超过2万公里,总面积超过3000万平方米,折合混凝土方量75万立方米,积累了相当丰富的工程经验。

活性粉末混凝土在应用于铁路路基桥梁盖板的同时,其质量小、强度高等特点被广泛熟知,一些新的应用途径已经开展尝试。据周之琪介绍,由于部分铁路线路、高速公路靠近居民区、风景区和野生动物保护区,噪音治理需求十分紧迫,传统混凝土声屏障质量大、强度低,亟待更新替代。

2015年,经西南交通大学牵头联合惠诚基业组织的课题研究发现,如采用活性粉末混凝土材料制作声屏障主体结构与微孔陶瓷结合,能够实现良好消声、吸声功能并具有良好的构件强度与耐久性。通过近三年的努力,20172月,这种以活性粉末混凝土为骨架材料的新型声屏障技术已基本成熟,在大西客专、成绵乐客专、沪昆客专(贵州段)等高铁干线上完成试验性应用,并开始向高速公路领域进行应用延伸。

 

“黑科技”的新难题

活性粉末混凝土在铁路、公路领域取得上述一系列应用突破的同时,业内也有一些声音认为它“大材小用”。活性粉末混凝土在法国被研发出来后,最早应用于安全要求极高的核电领域。

一个更加直观强烈的对比是,虽然同称为“混凝土”,一般工业与民用建筑所采用混凝土的强度约3050兆帕、高层建筑所用混凝土强度约5060兆帕,但应用于铁路的活性粉末混凝土已经达到120兆帕。

当前惠诚基业所承担研究开发的国内军用级活性粉末混凝土的抗压强度已超过200兆帕,并有望进一步提升至接近钢材的强度。

除此之外,活性粉末混凝土还是一种具有节能环保效应的新材料。北京新时代华信公司总经理陈欣对《财经国家周刊》介绍,活性粉末混凝土大范围应用的另一层重要意义在于能够大量减少钢材和水泥用量,进而减少能源消耗、降低二氧化碳排放。

超高强度的性能加之环保的属性,使得活性粉末混凝土在铁路、公路、工业与民用建筑、城市轨道交通、市政工程、国防工程等众多领域具有广阔应用前景,理应发挥核心作用,然而现实却不容乐观。究其原因,活性粉末混凝土作为新型材料,在许多应用领域还缺乏对应的设计理论,对其性能的检测评价只是参照普通混凝土的有关标准进行。

清华大学土木水利学院教授阎培渝对《财经国家周刊》记者表示,活性粉末混凝土大规模投入工程使用,需要有更加完备的技术标准体系对其进行质量、施工、验收方面的控制与监督。结构设计标准缺失、结构性能实验滞后已经成为其在更大范围内应用的重要制约因素。

 

期待应用“破冰”

“从2007年超高性能混凝土开始在高铁的首次规模化应用,到2017年我国铁路建设工程领域全面应用,是广大铁路科研人员和工程技术人员持续研究开发、不断取得突破并最终形成标准后的结果,未来更大范围应用,依然需要强化基础研究、获取关键数据、完善设计标准”。周之琪说。

为了推动活性粉末混凝土应用范围的拓展,2015年起,惠诚基业与我国军方科研机构合作,在国内外首次完成了活性粉末混凝土应用于军工领域的相关检测与实验,积累了全部科研数据,为在国防战备工程领域的应用作准备。

在阎培渝看来,作为具有高强度、高韧性和高耐久性的活性粉末混凝土,最大的用武之地应该是桥梁、风电塔柱等需要很好抗弯能力的结构。但是这些结构物都要求上百年的安全使用寿命,对材料的物理力学性能要求很高。如果应用活性粉末混凝土还需要做大量的构件实验,而这些实验需要投入大量的资金和时间。

他认为,国家主管部门应该通过重大专项等手段,加大对活性粉末混凝土结构应用实验的支持力度,支持高校、科研机构开展长周期研究,以透彻把握高性能材料的应用规律与特点。

发展新型混凝土材料技术,既可促进我国战略性新兴产业的形成与发展,又能够带动传统产业和支柱产业的技术提升和产品的更新换代。周之琪表示,主管部门和业内企业应以战略眼光看待推动活性粉末混凝土等新材料工程化应用的重大意义,尽快完善相关设计标准,为产业今后的发展提速创造条件。

 

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