近日，全球首座超高性能砼──活性納米無機復合材料（RNIC）全預制拼裝橋梁在湖南長沙竣工。該橋由湖南明湘科技有限公司承建、長沙北辰房地產公司為業主方，湖南大學為技術支持單位，拼裝完成僅短短的10個小時，相較于傳統的現場澆筑方式，工期大為縮短。該橋的竣工，標志著我國超高性能混凝土工程應用領域又取得了新的重大進展，從上世紀九十年代首次應用于核電站廢料處理，到如今漸漸走入民用市場，超高性能混凝土正一步步祛魅，或將造就一個超百億的巨大市場。

活性納米無機復合材料（RNIC）全預制拼裝橋梁

　　本網視點

　　超高性能砼到底是何方神圣？

　　超高性能砼就是一種超高性能混凝土，從外形來看，與普通混凝土也毫無區別。聽起來稀松平常的超高性能砼，卻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，其高達400兆帕的抗壓強度應用前景廣闊。

　　長沙市住建委稱，要將超高性能砼建設成長沙乃至湖南的先導產業，逐漸實現超高性能砼在部分工業產品和民用產品的產業化應用，到2020年，力爭實現較為完整的超高性能砼材料產業體現，工業產值突破100億元。

　　在北辰超高性能砼橋現場，湖南大學方志教授表示，因超高性能砼材料的超高強度和高韌性，北辰橋的腹板厚度僅為0.2米；與此同時，超高性能砼橋可以有效地提高橋梁的跨徑，該橋主跨為36.8m，高跨比僅為1/28;而原設計的普通混凝土主梁主跨為16m，高跨比為1/12。

　　從施工現場直觀來看，原混凝土7個橋墩減少到2個橋墩，而且橋梁的厚度也只有普通混凝土橋的三分之一。資料顯示：該材料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。

　　“我們已經研發出抗壓強度達400兆帕的超高性能砼材料，這是全球投入應用的最高強度混凝土材料。400兆帕是什么概念呢？一般的房子墻體的混凝土強度在30兆帕左右。”明湘科技董事長、超高性能砼國家發明專利獲得者吳羅明介紹，雖然超薄輕質，但超高性能砼是一種非常強韌的材料，克服了目前的高強與高性能混凝土抗拉強度不足、脆性大、體積穩定性不良等缺點。

　　超高性能砼的神奇之處還不止于此，其“防彈衣式”的超強抗滲透特性也讓其應用充滿想象空間。事實上超高性能砼于20世紀90年代問世之初用于制作核反應堆廢料存儲容器。吳羅明說其公司生產的超高性能砼的氯離子滲透性是高強混凝土的1/25，1000次快速凍融循環后試樣未受損，耐久性因子高達100%。這也就意味著在強腐蝕性的氯離子海水中，如果船舶、艦艇使用超高性能砼作為船體材料，就相當于穿上防腐鎧甲，從此暢游無阻。

　　此外，在明湘科技的預制件現場，如果應用于同樣的施工工況，因其纖薄輕質，超高性能砼構件體積普遍情況下僅為普通混凝土的1/3。如果大范圍推廣超高性能砼，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。

　　從下水井蓋到國防設施，超高性能砼應用領域極為廣闊

　　目前，超高性能砼已成為國際工程材料領域一個新的研究熱點。作為一類新型混凝土，超高性能砼不僅可獲得超高抗壓強度， 而且具有30MPa ～ 60MPa 的抗折強度，有效地克服了普通混凝土的高脆性，優越性能使其在土木、石油、核電、市政、海洋等工程及軍事設施中有著廣闊的應用前景。

　　利用超高性能砼超高抗壓強度與超高抗折強度，超高性能砼井蓋板有效避免了塑料蓋板易受損、老化快、維護成本高等缺點；相對于鑄鐵蓋板，超高性能砼蓋板的成本遠低于鑄鐵蓋板。
　　井蓋板雖堪稱屌絲級應用，超高性能砼其實涵蓋著一個極為廣泛的市場，在工程使用上已可取代普通混凝土，成為首選材料。吳羅明介紹，僅其已開工建設的超高性能砼蓋板項目，年產值達10億元。

　　業內人士指出，超高性能砼最具潛質的應用是在軌道與橋梁領域。高鐵、地鐵軌道現在采用預先澆筑的構件，對強度、耐久性、穩定性都提出了越來越高的要求。超高性能砼構件主要技術性能指標比原有的高性能混凝土一舉提高了數十倍，在實際應用中為我國高強度混凝土領域所帶來的技術進步是革命性的。

　　明湘科技生產的超高性能砼材料構件已經用于長沙地鐵，從實際數據來看，不僅各性能遠遠超過原有混凝土，考慮到其所具有的高強度和高耐久性，在整個產品壽命周期內，預計超高性能砼構件的使用總成本將遠遠低于普通混凝土構件，它在正常使用狀況下幾乎沒有任何維修費用發生，使用成本和維護工作量大幅度降低，顯示出極其優異的性能價格比。

　　值得一提的是，清華大學的一份研究報告顯示，目前超高性能砼材料呈爆發式增長，其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。而且，隨著近年來對超高性能砼材料特性認識的不斷深入，超高性能砼逐步量產，其工程造價還在逐步降低。

　　產業發展亟待新的推動力

　　目前，我國超高性能砼材料研究與市場應用均站在了世界前沿，然而，作為一種新型材料，超高性能砼尚未引起足夠的重視。多年來，以湖南大學等學術機構牽頭、明湘科技等諸多企業參與，我國已經在超高性能砼基礎研發、生產技術、工藝裝備和產品質量等多個方面取得重大突破，在產業應用上也取得了一些可喜的成果，我國超高性能砼材料正處于產業化發展的引爆點前夕。

　　據公開資料，迄今為止，我國暫時還沒有政府性的超高性能砼專項投資，即便身為超高性能砼領域的龍頭企業，明湘科技近億元的投資讓其搶得產業先機，但因其尚處于起步階段，后期投入壓力較大。

　　因其“長相”貌似普通混凝土，超高性能砼也難以獲得高端專業研發人才的青睞。如何在現有基礎上，進一步強化我國在超高性能砼的技術優勢，無疑構建新的機制來吸引更多的研發機構、高端人才投身其中。

　　此外，作為一種新興材料，讓吳羅明頗為困擾的是，“直到現在我們還沒有給超高性能砼一個更通俗易懂的名稱，讓大眾更容易理解和接受它”。在行業內，超高性能砼的定義、性能、澆筑方法等技術核心問題上尚未形成共識，標準尚需進一步規范。陳政清院士說，行業規范與標準正在起草制定中，但尚需等到有關部門的認可，“2016年將是超高性能砼產業化發展的元年，超高性能砼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砼研發、生產、應用的全產業鏈。”




 

責任編輯：王元

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