2022年德国Bauma创新施工技术奖——碳预应力混凝土制造技术

碳纤维预应力混凝土

预应力混凝土是一种历史悠久的建材，其在抗裂、抗渗、刚度、强度、抗剪和抗疲劳性能方面都优于传统混凝土。传统的预应力混凝土基本是以张拉钢筋的方法来达到预压应力。

随着新材料、新技术的发展，很多研究机构开始对非金属预应力筋展开研究，其中，碳纤维可能是最合适的非金属材料。

在宝马展上获奖的碳预应力混凝土制造技术的原型来自苏黎世应用科技大学的一项长期研究项目。在2021年秋季，霍尔希姆(Holcim)公司已经完成了第1条碳预应力混凝土工业生产线，并在2022年扩大了生产规模。目前，瑞士地区已有170多个项目准备应用这种新材料，德国也已完成了对碳预应力混凝土的安全认证。

优势

碳预应力混凝土最大的优势在于薄。这种混凝土使用碳纤维加固，而碳纤维非常高的抗拉强度和基本不会被腐蚀的性能，使得碳预应力混凝土可以在很薄的情况下保持良好的结构性能。

在承载能力相同的条件下，传统混凝土板比碳预应力混凝土板厚3～5倍，但碳预应力混凝土板在抗腐蚀性能等方面更优于传统混凝土。

混凝土板变得更轻、更薄，除带来了设计、运输和建造等方面的便利外，还可以大幅减少碳排放。根据霍尔希姆公司的测算，使用碳预应力混凝土造成的综合碳排放将比传统混凝土少75%，比木材少46%。

劣势

碳预应力混凝土最大的劣势在于生产流程复杂。预应力混凝土构件的生产工艺本身就比传统混凝土构件复杂，技术要求高，还需要有专门的张拉设备和操作人员，而碳预应力混凝土的生产则比普通预应力混凝土构件更加复杂。

霍尔希姆公司通过高度标准化和自动化实现了碳预应力混凝土的生产。

目前，出于对构件造型的限制，这种碳预应力混凝土技术暂时还很难在隧道工程中得到应用，但相信随着技术的进一步发展，隧道工程领域将会迎来材料技术的革新。

(摘自 隧道网微信公众平台 2022-11-16)