湖南实现超高性能砼产业化应用，或造就百亿产业

永华　汪杨

到2020年，力争实现较为完整的超高性能混凝土材料及应用的产业化体系，工业产值突破100亿元。

砼汉字释义为“混凝土”，通俗地讲，超能性能砼即超高性能混凝土。超高性能混凝土为何物？它的超高性能体现在哪些方面？会给我们的生产生活带来什么影响？产业前景又会怎样？

超高性能混凝土“横空出世”

今年1月8日，世界首座全预制拼装超高性能混凝土桥梁在湖南长沙竣工，该桥位于长沙市开福区，是北辰三角洲横四路跨街天桥。当天，包括两位工程院院士在内的多位结构工程与建筑材料领域的专家莅临现场。一座跨街天桥的建成通车，何以引起业界如此重视？

“这座桥的竣工，在我国超高性能混凝土工程应用领域是一个飞跃。”中国工程院院士陈政清这样评价。

超高性能混凝土究竟為何方神圣？从外形来看，与普通混凝土似乎毫无二致，但它却有着诸多独一无二的特性。通俗来说，这是全球最结实、最强韧的一种混凝土，有着高达400兆帕的抗压强度。

“400兆帕是什么概念呢？一般房屋墙体的混凝土强度在30兆帕左右，高层建筑所用混凝土的强度大约是50～60兆帕，航空母舰甲板用的钢板抗压强度也只有300～350兆帕。”超高性能混凝土两项国家发明专利获得者、湖南明湘科技发展有限公司（以下简称“明湘科技”）董事长吴罗明如此形容。

从性能来讲，混凝土的发展经历了普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土这三个阶段。超高性能混凝土克服了目前高强与高性能混凝土抗拉强度不足、脆性大、体积稳定性不良等缺点，在许多工业和民用领域应用前景非常广阔。

它的神奇之处还远不止于此。在普通混凝土中，石头和河砂起骨架作用，称为骨料；但在超高性能混凝土中，石、砂已销声匿迹，其骨料最大粒径不超过1毫米。高密实度，保证了其耐久性和极强的防渗漏性能。据吴罗明介绍，明湘科技生产的超高性能混凝土的氯离子渗透性是高强混凝土的1/25，1000次快速冻融循环后试样未受损。这也就意味着，在强腐蚀性氯离子横行霸道的海水中，如果使用超高性能混凝土作为船舶、舰艇的船体材料，相当于穿上防腐铠甲，从此畅游无阻。“防弹衣式”的超强抗渗透特性让其应用充满想象空间。

事实上，因防渗漏性能强，超高性能混凝土于20世纪90年代在法国问世之初，就是用于制作核反应堆废料存储容器。湖南大学从2000年开始研究超高性能混凝土，是国内研究最早的团队之一，横四路桥是第一次工程示范项目。该桥由明湘科技承建，长沙北辰房地产开发有限公司为业主方，湖南大学为设计和技术支持单位。

全长74米的横四路桥原设计的普通混凝土桥梁方案有7个桥墩，主跨为16米、高跨比为1/12；采用超高性能混凝土后，桥墩减少到了两个，主跨增加到36.8米，路面没有桥墩。同时，因桥梁上部结构重量减轻了近三分之一，“小蛮腰”造型的桥墩最纤细处仅仅60厘米，这被中国工程院院士聂建国评价为“我国材料研究与工程结构研究相结合的—个典范”。

有别于普通混凝土，因其材料的特殊性，超高性能混凝土不能在现场浇筑，而是采用工厂预制的方式。横四路桥从主梁到桥墩，整座桥全部在工厂预制完成，现场安装就像搭积木一样简单，整个拼装过程仅短短的10个小时，相较于传统的现场浇筑方式，工期大为缩短，且没有粉尘，噪音也不大。

历时15年，从理论基础到工程实践，湖南大学和明湘科技终于实现超高性能混凝土的产业化应用。

给建筑材料业带来革命性变化

超高性能混凝土是一种具有超高强度、高韧性、高耐久性、高体积稳定性和超强防渗漏性等特点的活性纳米无机复合材料（RNIC）。不过颇为有趣的是，如此“高大上”的新材料，在国内的最初应用却是在毫不起眼的下水井盖市场。

利用超高抗压强度与抗折强度，超高性能混凝土井盖板有效避免了合成树脂盖板易受损、老化快、维护成本高等缺点；相对于铸铁盖板，则成本更低。此外，下水井盖、地下管网，用铸钢材料容易被盗，混凝土材料就不存在这种问题。

井盖板虽堪称屌丝级应用，但市场规模不容小觑，明湘科技已开工建设的超高性能混凝土盖板项目，年产值达10亿元。

业内人士指出，超高性能混凝土最具潜质的应用是在轨道与桥梁领域。高铁、地铁轨道中的预制构件，对强度、耐久性、稳定性都提出了越来越高的要求，而超高性能混凝土构件主要技术性能指标，比原有的普通高性能混凝土一举提高了数十倍。

目前，明湘科技生产的超高性能混凝土构件已经用于长沙地铁工程、矮寨大桥与市政工程。从实际数据来看，各项性能大幅超过原有混凝土，尤其是考虑其所具有的高强度和高耐久性，在整个产品使用寿命周期内几乎没有维修费用，使用成本和维护工作量大幅度降低，显示出极其优异的性价比。同时，应用于同样的施工工况，因纤薄轻质，其构件体积一般仅为普通混凝土的1/3，这就意味着，可直接减少材料消耗。在国家大力建设生态文明，削减水泥、钢铁等落后产能的趋势下，如果大范围推广超高性能混凝土，对于保护资源、降低污染有着重要实际意义。

最受公众关注的，或许是超高性能混凝土在住宅产业化领域的运用。近年来，以远大可建、远大住工、三一重工为龙头的长沙住宅产业化已风起云涌，并带动了上游材料行业的快速发展。在这个朝阳产业，政府将引导上下游企业无缝对接，让超高性能混凝土更好地服务民生。

聂建国院士指出，超高性能混凝土应用属于建筑工业化的一个分支。建筑工业化正是湖南省着力培育的新兴经济增长点。在横四路桥通车仪式上，湖南省住房和城乡建设厅副厅长姚英杰就希望超高性能混凝土快速发展，成为湖南建筑工业化的一支新力量。

长沙市住建委则表示，要将超高性能混凝土生产与应用建设成为长沙乃至湖南的先导产业，逐渐实现在部分工业产品和民用产品的产业化应用，到2020年，力争实现较为完整的超高性能混凝土材料及应用的产业化体系，工业产值突破100亿元。

或将造就一个超百亿的巨大市场

当前，超高性能混凝土已成为国际工程材料领域一个新的研究热点，其优异的性能能够满足土木、石油、海洋等工程及军事设施对强度、耐久性、稳定性的高要求，具有广阔的应用前景。

近年来，我国在超高性能混凝土基础研发、生产技术、工艺装备和产品质量等多个方面获得重大突破，在产业应用上取得了可喜的成果；随着逐步量产，工程造价不断降低，应用领域已拓宽至大型桥梁、高层建筑、地下综合管廊、国防设施等多个领域。

2016年或是超高性能混凝土产业化发展的元年，将吸引更多的资本进入，在未来三至五年内，有望逐渐建立一条完整的超高性能混凝土研发、生产、应用的全产业链，实现爆发式增长。

不得不说的是，尽管我国超高性能混凝土材料研究与市场应用均站在了世界前沿，但产业化之路仍然面临不少障碍，需要更多元的动力源。

标准的缺失是制约超高性能混凝土产业化的最大瓶颈。目前，在行业内，对定义、性能、浇筑方法等技术核心问题尚未形成共识，相关的设计规范规程、检验评定标准都是一片空白。没有标准，怎么评定，怎么验收？横四路桥采用超高性能混凝土，是得益于其纳入了湖南省住建厅“省级市政公用科技示范工程创建计划项目”。陈政清院士认为，我国必须加快相关行业规范与标准的起草与制定，以促进超高性能混凝土材料的推广应用。

另一方面，我国暂时还没有政府性的超高性能混凝土专项投资。任何一种全新的材料从研究到应用都有一段很长的路要走，是一个系统工程，需要巨大的资金投入和技术支持。如何构建新的机制，吸引更多的资金及研发机构、高端人才进入其中，是产业化发展的关键问题之一。

目前，超高性能混凝土施工造价仍比普通混凝土贵，但已接近预应力混凝土的价格水平。聂建国院士认为，有效的技术都是简单的，规模化生产之后，超高性能混凝土的工程造价更低，结构设计更简单，“如果农民工也能用超高性能混凝土做出很好的结构，就能很快获得推广。”

从上世纪九十年代这种高性能材料首次应用于核电站工程，到如今渐渐走入民用市场，超高性能混凝土正一步步摘下神秘面纱，迎来产业发展的春天，或将造就一个超百亿的巨大市场。