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惠诚基业RPC技术实现大规模应用

2018-02-09 11:24 来源:经济日报-中国经济网 
2018-02-09 11:24:45来源:经济日报-中国经济网作者:责任编辑:刘超

  经济日报-中国经济网北京2月8日讯(记者 周明阳)活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,国际通称RPC)是欧洲在20世纪90年代研究开发出的一种新型高强混凝土材料,具有高强度、高韧性、高耐久性和高体积稳定性等特点。成立于2004年的北京惠诚基业工程技术有限责任公司是在北京中关村高新技术产业开发区注册成立的新技术企业,在注意到RPC材料的先进性能后,公司在RPC活性粉末混凝土材料及其制品的设计、研制、开发方面组织了系统化的攻关。作为国内外首家从事RPC业务的专业性企业,历经十余年坚持不懈的研究开发,在全国范围率先掌握了RPC批量生产技术,从材料、设备到工艺实现完全的国产化,打造出完整的自主知识产权体系,并通过在中国高铁建设领域的工程实践,在全世界首次实现了该技术的大规模推广应用。

  一组数据可以说明RPC材料的优异性能:目前在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及工业与民用建筑领域中广泛应用的普通钢筋混凝土,其抗压强度一般为40~60兆帕,而RPC抗压强度轻易可以达到140~160兆帕以上,其抗折强度亦为普通混凝土的4至6倍,断裂韧性也比普通混凝土高百倍以上。除高强度、高耐久性的材料特点以外,RPC还具有工艺成熟、造价适中、原料来源广泛的优点,兼具普通混凝土和钢材的优势,可以在多种场合下作为普通混凝土的升级换代产品使用。

  在公司的样品展览室内,北京惠诚基业公司总经理周之琪指着一块高铁电缆槽盖板向记者介绍,这块盖板使用RPC材料后,设计厚度从8公分缩减为2.5公分,在高铁线路两侧沿着全线铺设。“在高铁线路通车前的联调联试过程中,需要将电缆槽盖板反复掀开再盖上,通车前至少要翻动四五次,传统混凝土制成的盖板因为强度原因经常会发生破损,使工程在竣工交验前就发生了更换和维护工作量,而使用了高强度、高韧性的RPC材料以后,基本杜绝了盖板的破碎。”周之琪说。

  材料和工艺,是RPC材料实现超高强度的“秘诀”。周之琪介绍,RPC的组分需要的级配石英砂粒径均经过周密计算,粗中细砂之间形成良好的颗粒度匹配,材料孔隙率极低,确保了强度和耐久性;掺加的超高强度钢纤维外表镀铜,是线材中抗拉强度最高的品种,单根直径仅0.2毫米左右,但是4根就能承载80公斤的拉力,特殊的原材料组分奠定了RPC的材料技术特点。此外,RPC制作工艺也与普通混凝土有显著差异,除了传统的计量、搅拌和振捣成型环节,RPC需要在高温高湿的环境下蒸养48个小时,才能激发出材料的活性,从而实现超高强度与耐久性。

  除了卓越的性能,RPC还具有无可比拟的综合成本优势和环保优势。周之琪介绍,RPC材料虽然单价高,但其构件轻巧纤薄,运输费用和安装费用极大幅度节约,同时由于材料性能优异,在总使用寿命期内的维护更换成本很低。一个最具有说服力的案例是,在我国高铁建设领域推广应用近十年来,随着工艺的成熟和装备、材料的完全国产化,RPC盖板的综合造价已低于普通混凝土,显示出极其优异的性能价格比。此外,RPC的应用可以大量减少钢材、水泥用量,而钢材和水泥材料的生产过程能源消耗高、二氧化碳排放量大。RPC的推广应用,可以有效节约能源、保护资源、保护环境,是一种典型的环境友好型新材料技术。

  周之琪介绍,RPC技术上世纪九十年代初诞生在法国,应用于核电站核废料存储容器的制作,但问世后并没有得到大范围推广运用。注意到这一技术的前景后,北京惠诚基业公司组建了专业团队开始艰苦的研究开发。2004年,北京惠诚基业以预制方式制造了北京五环路丰台铁路枢纽斜拉桥电缆槽盖板,在国内外公路领域实现该技术的首次示范性应用;2007年,在襄渝铁路二线湖北、陕西、四川段山区铁路桥梁上采用RPC制造铁路桥梁人行道步板,开始了这一新技术在我国铁路建设中的大规模推广应用;2009年,RPC在我国铁路建设中得到全面应用推广,2009年3月以后凡在建以及新开工建设的客运专线、城际铁路必须全部使用RPC材料制造路基桥梁盖板替代普通混凝土,这是该项技术在全球的首次大规模应用,在RPC技术的发展历程上具有里程碑式的意义。2015年,RPC进一步被应用于铁路声屏障、公路路基隧道盖板和军工防爆产品。至2017年为止,历经十多年的持续努力,北京惠诚基业目前已打造成形具有完全自主知识产权的材料技术平台,编制了中国国家标准,完成了国家863课题中相关研究内容,摸索出成熟的生产工艺,实现了专用设备的配套设计,并使工程造价不断降低。目前,已经能够采用全部国产原材料与装备,稳定地实现160MPa级RPC构件的批量生产,使我国在该项技术的大规模应用方面走在了世界前列。

  目前公司的科研成果和市场化产品主要应用于中国铁路系统。伴随着中国国家RPC技术标准的发布以及在高铁上的应用成熟,技术正在开始向公路、地铁和军工领域实现应用延伸。凭借其材料性能优势,RPC技术理论上可以运用的领域非常之多,这将是一片极其广阔的蓝海市场。依托在高铁建设工程领域打造成熟的材料技术平台,RPC有望在其他行业迅速进行技术复制。根据材料特性推断,预计在各种高强度预应力构件、钢-混凝土组合结构和特殊用途的高性能构件应用领域,RPC将有着极其良好的应用前景。

  “高强、轻质、工艺成熟、成本可控的新型RPC材料,除了可以制做电缆槽盖板、公路铁路声屏障、公路铁路桥梁主体以外,完全可以应用于市政、电力、石化、水利、城市轨道交通和海洋岛礁工程建设过程,以及用于制作防爆门与军工工事、地铁管片、市政管路、装配式建筑物组件等多种形式的构件与产品,其应用方式和理念各有特点特色。我们近年来的努力方向,一是在高端应用中全力提高其抗拉、抗压强度,实现与钢材的对标;另一方面在民用场合,全力降低构件产品的造价,实现对普通混凝土的升级与替代。今后需要做的工作,非常之多,价值和意义也非常重大。过去十年里在高铁电缆槽盖板的推广应用,仅是对该技术初步的一个尝试而已,属于‘大材小用’。”周之琪说。展望未来,作为行业领跑者北京惠诚基业的掌舵人,他对他十余年来所专注从事的RPC业务的前景充满了信心。

[责任编辑:刘超]

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