湖南實現超高性能砼產業化應用，或造就百億產業

永華　汪楊

到2020年，力爭實現較為完整的超高性能混凝土材料及應用的產業化體系，工業產值突破100億元。

砼漢字釋義為“混凝土”，通俗地講，超能性能砼即超高性能混凝土。超高性能混凝土為何物？它的超高性能體現在哪些方面？會給我們的生產生活帶來什么影響？產業前景又會怎樣？

超高性能混凝土“橫空出世”

今年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竣工，該橋位于長沙市開福區，是北辰三角洲橫四路跨街天橋。當天，包括兩位工程院院士在內的多位結構工程與建筑材料領域的專家蒞臨現場。一座跨街天橋的建成通車，何以引起業界如此重視？

“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這樣評價。

超高性能混凝土究竟為何方神圣？從外形來看，與普通混凝土似乎毫無二致，但它卻有著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，有著高達400兆帕的抗壓強度。

“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、湖南明湘科技發展有限公司（以下簡稱“明湘科技”）董事長吳羅明如此形容。

從性能來講，混凝土的發展經歷了普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土這三個階段。超高性能混凝土克服了目前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，在許多工業和民用領域應用前景非常廣闊。

它的神奇之處還遠不止于此。在普通混凝土中，石頭和河砂起骨架作用，稱為骨料；但在超高性能混凝土中，石、砂已銷聲匿跡，其骨料最大粒徑不超過1毫米。高密實度，保證了其耐久性和極強的防滲漏性能。據吳羅明介紹，明湘科技生產的超高性能混凝土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。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，從此暢游無阻。“防彈衣式”的超強抗滲透特性讓其應用充滿想象空間。

事實上，因防滲漏性能強，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。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。該橋由明湘科技承建，長沙北辰房地產開發有限公司為業主方，湖南大學為設計和技術支持單位。

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，這被中國工程院院士聶建國評價為“我國材料研究與工程結構研究相結合的—個典范”。

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。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，且沒有粉塵，噪音也不大。

歷時15年，從理論基礎到工程實踐，湖南大學和明湘科技終于實現超高性能混凝土的產業化應用。

給建筑材料業帶來革命性變化

超高性能混凝土是一種具有超高強度、高韌性、高耐久性、高體積穩定性和超強防滲漏性等特點的活性納米無機復合材料（RNIC）。不過頗為有趣的是，如此“高大上”的新材料，在國內的最初應用卻是在毫不起眼的下水井蓋市場。

利用超高抗壓強度與抗折強度，超高性能混凝土井蓋板有效避免了合成樹脂蓋板易受損、老化快、維護成本高等缺點；相對于鑄鐵蓋板，則成本更低。此外，下水井蓋、地下管網，用鑄鋼材料容易被盜，混凝土材料就不存在這種問題。

井蓋板雖堪稱屌絲級應用，但市場規模不容小覷，明湘科技已開工建設的超高性能混凝土蓋板項目，年產值達10億元。

業內人士指出，超高性能混凝土最具潛質的應用是在軌道與橋梁領域。高鐵、地鐵軌道中的預制構件，對強度、耐久性、穩定性都提出了越來越高的要求，而超高性能混凝土構件主要技術性能指標，比原有的普通高性能混凝土一舉提高了數十倍。

目前，明湘科技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，尤其是考慮其所具有的高強度和高耐久性，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，顯示出極其優異的性價比。同時，應用于同樣的施工工況，因纖薄輕質，其構件體積一般僅為普通混凝土的1/3，這就意味著，可直接減少材料消耗。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，對于保護資源、降低污染有著重要實際意義。

最受公眾關注的，或許是超高性能混凝土在住宅產業化領域的運用。近年來，以遠大可建、遠大住工、三一重工為龍頭的長沙住宅產業化已風起云涌，并帶動了上游材料行業的快速發展。在這個朝陽產業，政府將引導上下游企業無縫對接，讓超高性能混凝土更好地服務民生。

聶建國院士指出，超高性能混凝土應用屬于建筑工業化的一個分支。建筑工業化正是湖南省著力培育的新興經濟增長點。在橫四路橋通車儀式上，湖南省住房和城鄉建設廳副廳長姚英杰就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。

長沙市住建委則表示，要將超高性能混凝土生產與應用建設成為長沙乃至湖南的先導產業，逐漸實現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混凝土材料及應用的產業化體系，工業產值突破100億元。

或將造就一個超百億的巨大市場

當前，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，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。

近年來，我國在超高性能混凝土基礎研發、生產技術、工藝裝備和產品質量等多個方面獲得重大突破，在產業應用上取得了可喜的成果；隨著逐步量產，工程造價不斷降低，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。

2016年或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。

不得不說的是，盡管我國超高性能混凝土材料研究與市場應用均站在了世界前沿，但產業化之路仍然面臨不少障礙，需要更多元的動力源。

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，在行業內，對定義、性能、澆筑方法等技術核心問題尚未形成共識，相關的設計規范規程、檢驗評定標準都是一片空白。沒有標準，怎么評定，怎么驗收？橫四路橋采用超高性能混凝土，是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”。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。

另一方面，我國暫時還沒有政府性的超高性能混凝土專項投資。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，是一個系統工程，需要巨大的資金投入和技術支持。如何構建新的機制，吸引更多的資金及研發機構、高端人才進入其中，是產業化發展的關鍵問題之一。

目前，超高性能混凝土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。聶建國院士認為，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。”

從上世紀九十年代這種高性能材料首次應用于核電站工程，到如今漸漸走入民用市場，超高性能混凝土正一步步摘下神秘面紗，迎來產業發展的春天，或將造就一個超百億的巨大市場。