1月8日，世界首座全預制拼裝超高性能混凝土橋梁在湖南長沙正式建成通車。

　　全球最結實、最強韌的混凝土，抗壓強度媲美航空母艦甲板

　　【發現中國原創技術】我國第三代混凝土進入產業化新階段

　　歷時15年，從理論基礎到工程實踐，投資近1億元，湖南大學和湖南明湘科技發展有限公司(下稱“明湘科技”)終于實現超高性能混凝土的產業化應用。

　　1月8日，世界首座全預制拼裝超高性能混凝土橋梁(該橋位于長沙市開福區橫四路，以下簡稱“橫四路橋”)正式建成通車。

　　“這座橋的竣工，在我國超高性能混凝土工程應用領域是一個飛躍。”中國工程院院士陳政清如此評價。

　　從上世紀90年代國外將這種高性能材料首次應用于核電站工程，到如今在中國漸漸走入民用市場，超高性能混凝土正一步步摘下神秘面紗，或將迎來產業化發展的引爆點。這一“橫空出世”的新材料具備哪些新潛質？其產業發展又面臨什么瓶頸？

　　抗壓強度媲美航空母艦甲板

　　1月8日，在濕冷的湘江之濱，中國工程院院士聶建國、陳政清，中國混凝土和水泥制品協會秘書長曾慶東等我國結構工程與建筑材料領域的專家，在寒風中見證第三代混凝土投入應用。

　　這貌似普通的混凝土為何贏得諸多“大佬”的關注？

　　“從性能來講，混凝土的發展可以說經過了普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土這三個階段。”湖南大學土木工程學院教授方志介紹，超高性能混凝土有諸多獨一無二的特性，通俗來說，這是全球最結實、最強韌的一種混凝土。

　　“湖南大學從2000年開始研究超高性能混凝土，是國內研究最早的團隊之一。橫四路橋是第一次工程示范項目。”方志告訴《中國經濟周刊》。

　　《中國經濟周刊》記者在現場了解，全長74米的橫四路橋原設計的普通混凝土橋梁方案有7個橋墩，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，主跨增加到36.8米，路面沒有橋墩。

　　同時，因橋梁上部結構重量減輕了近三分之一，“小蠻腰”造型的橋墩最纖細處僅僅60厘米，贏得聶建國院士點贊：“這是我國材料研究與工程結構研究相結合的一個典范。”

　　抗壓強度高是超高性能混凝土最突出的一個特點。“我們已經研發出抗壓強度達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度在30兆帕左右，高層建筑所用混凝土的強度大約是50～60兆帕，航空母艦甲板用的鋼板抗壓強度也只有300～350兆帕。”超高性能混凝土兩項國家發明專利獲得者——明湘科技董事長吳羅明介紹。

　　據了解，在超高性能混凝土中，石頭和河砂已銷聲匿跡，其骨料最大粒徑不超過1毫米。高密實度，也保證了其極強的防滲漏性能，保證了其耐久性。吳羅明說，超高性能混凝土的氯離子滲透性是高強混凝土的1/25。這也就意味著，在強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，相當于穿上防腐鎧甲。

　　事實上，因其防滲漏性能強，超高性能混凝土于20世紀90年代在法國問世之初就是用于制作核反應堆廢料存儲容器。

　　價格高、標準缺失——大規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場澆筑，而是采用工廠預制的方式。聶建國院士指出，其應用屬于建筑工業化的一個分支。

　　吳羅明對《中國經濟周刊》記者稱，橫四路橋從主梁到橋墩，整座橋全部在工廠預制完成，現場安裝就像搭積木一樣簡單，“整個拼裝過程只花了10個小時，沒有粉塵，噪音也不大”。

　　建筑工業化正是湖南省著力培育的新興經濟增長點。據新華社報道，湖南省住建廳要求，凡是政府投資建設的項目必須采取工業化建造，市場投資的項目則通過稅收、財政補貼等獎勵政策進行引導。

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

　　聶建國院士指出，超高性能混凝土的適應面很寬，將來可拓展到防護工程、地下工程，“尤其是下水井蓋、地下管網，用鑄鋼材料容易被盜，混凝土材料就沒這種問題。”

　　盡管如此，聶建國院士指出，大規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用都有一段很長的路要走。從2000年開始，我們從基礎理論開始，研究材料，研究工程結構，每個環節都需要大量的試驗數據做支撐，是一個系統工程。”湖南大學土木工程學院教授黃政宇表示。

　　在方志看來，標準的缺失是制約超高性能混凝土產業化的最大瓶頸。目前，在超高性能混凝土領域，相關的設計規范規程、檢驗評定標準等都是一片空白。“沒有標準，怎么評定，怎么驗收？”

　　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市政公用科技示范工程創建計劃項目。“這個計劃就是支持產業創新，鼓勵先行先試。”湖南省住建廳科技處處長朱浩表示。

　　法國最早于1993年研發出超高性能混凝土，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年方才推出相關規范文件。陳政清院士認為，我國必須加快相關行業規范與標準的起草與制定，以促進超高性能混凝土材料的推廣應用。

　　此外，超高性能混凝土造價高也是制約產業發展的瓶頸。方志表示，超高性能混凝土對原材料的要求很高，比如說用于增強韌性的鋼纖維，采購的是輪胎用的鋼纖維，售價曾經高達5萬元每噸，如今仍需7000元每噸。吳羅明則告訴《中國經濟周刊》，國內現在已經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，雖然施工造價仍比普通混凝土貴，但已接近預應力混凝土的價格水平。

　　聶建國院士指出，有效的技術都是簡單的，規模化生產之后，超高性能混凝土的工程造價更低，結構設計更簡單，“如果農民工也能用超高性能混凝土做出很好的結構，就能很快獲得推廣。”

超高性能混凝土

　　給建筑材料業帶來革命性變化

　　湖南明湘科技發展有限公司董事長 吳羅明

　　在建筑材料領域，近十幾年都沒有誕生一項重大的新材料，超高性能混凝土可能帶來革命性的變化。

　　超高性能混凝土結合了超細粒致密材料設計理論與纖維增強技術，是由超細活性粉末、水泥、優質細骨料、高強度纖維等組分，通過最優化級配設計，經高溫熱合等特定工藝制備而成的復合材料，具有超高強度、高韌性、高耐久性和高體積穩定性等特點。

　　明湘科技與湖南大學合作研發后，迅速從材料研究推進到工程實踐。目前，公司生產的超高性能混凝土構件已經用于長沙地鐵工程、矮寨大橋與市政工程。從實際數據來看，各項性能大幅超過原有混凝土，尤其是考慮其高耐久性，在整個產品使用壽命周期內幾乎沒有維修費用，使用成本和維護工作量大幅度降低，預計超高性能混凝土構件的使用總成本將遠遠低于普通混凝土構件，顯示出優異的性價比。

　　在國家大力建設生態文明，削減水泥、鋼鐵等落后產能的趨勢下，如果大范圍推廣超高性能混凝土，可直接減少材料消耗，這對于保護資源、降低污染有著重要實際意義。

　　近年來，隨著我們對材料特性的認識不斷深入，超高性能混凝土逐步量產，其工程造價還在逐步降低，應用領域已拓寬至大型橋梁、高層建筑、地下綜合管廊、國防設施等多個領域。我們相信，2016年將是超高性能混凝土產業化發展的元年，將吸引更多的資本進入，在未來三至五年內，有望逐漸建立一條完整的超高性能混凝土研發、生產、應用的全產業鏈，實現爆發式增長。

　　專家點評

　　中國工程院院士聶建國：超高性能混凝土具有廣闊的應用前景

　　目前，超高性能混凝土已成為國際工程材料領域一個新的研究熱點，主要集中在歐洲、北美和亞洲的日本、韓國和中國。國內的相關研究雖然起步較晚，但發展迅速，與國際先進水平間的差距并不明顯，但工程應用差距較大。

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

　　橫四路橋的規模不大，但技術含量很高，新材料研究與結構設計相結合，對城市橋梁建設起到了很好的示范作用。今后，應該賦予超高性能混凝土新的內涵，包括新的性能的進一步提高，為我國高強度混凝土領域帶來更大的進步。《中國經濟周刊》 記者 曹昌 李永華｜湖南報道