據了解,活性粉末混凝土是20世紀90年代初誕生的一種超高性能混凝土,幾乎可應用于所有土木工程結構。活性粉末混凝土(RPC)強度高,可達普通混凝土的5倍以上;韌性好,可達普通混凝土的100倍以上;耐久性好,可達普通混凝土的10倍以上。其具有的高強度、高韌性和高耐久性等特點,能較好地克服普通混凝土抗拉強度低、脆性大、耐久性差等缺點。
此外,活性粉末混凝土也可被稱為綠色超高性能混凝土,顯示出良好的環保性能。湖南大學提供的材料顯示,同等承載力條件下,活性粉末混凝土的水泥用量幾乎是普通混凝土的1/2,因此同等量水泥生產過程CO2排放量也只有一半左右。
生產過程中,不可再生的自然資源骨料的用量,活性粉末混凝土只占高強混凝土與30MPa混凝土的1/3與1/4。如果應用于同樣的施工工況,因其纖薄輕質,活性粉末混凝土構件體積一般情況下僅為普通混凝土的1/3。若活性粉末混凝土大規模應用,將有助于節能減排、環境保護。
目前,活性粉末混凝土已成為國際工程材料領域一個新的研究熱點,個別發達國家和地區已零星應用于實際工程。
從2011年開始,吳羅明領銜明湘科技研發團隊與湖南大學聯合開展活性粉末超高性能混凝土研發與工程應用,項目陸續投入逾億元資金,并取得一系列重大成果。2014年12月和2016年1月,國家知識產權局兩次為吳羅明頒發實用新型專利證書。
2016年世界首座全預制拼裝超高性能混凝土(活性粉末RPC)橋梁——北辰三角洲橫四路跨街天橋在長沙正式建成通車。該橋由湖南明湘科技有限公司研發、承建,湖南大學為設計和技術支持單位,拼裝完成僅用10個小時,相較于傳統的現場澆筑方式,工期大為縮短。
這座橋的成功建成,標志著我國活性粉末超高性能混凝土材料在工程應用領域取得重大進展。2016年9月5日,該項目在湖南長沙通過專家組驗收,這也是世界首座活性粉末混凝土(RPC)全預制拼裝連續箱梁橋通過權威驗收,“該橋的成功實施為超高性能混凝土橋梁的設計、施工及質量檢驗標準的制定提供了可靠的依據”。
明湘科技董事長吳羅明介紹,明湘科技生產的活性粉末混凝土構件已用于長沙地鐵工程,從實際數據來看,不僅其各項性能遠遠超過其他混凝土,考慮到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,預計活性粉末混凝土(RPC)構件的使用總成本將遠遠低于普通混凝土構件,其在正常使用狀況下幾乎沒有維修費用發生,使用成本和維護工作量大幅度降低,顯示出極其優異的性價比。
在明湘科技的預制件現場,記者看到如果應用于同樣的施工工況,因其纖薄輕質,超高性能混凝土構件體積一般情況下僅為普通混凝土的1/3。如果大范圍推廣超高性能混凝土,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。
目前,活性粉末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。作為一類新型混凝土,它有效克服了普通混凝土的高脆性,其優異的性能使其在土木、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。
業內人士指出,在軌道與橋梁領域超高性能混凝土具有廣闊的應用市場。清華大學一份研究報告顯示,目前,超高性能混凝土材料呈爆發式增長,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混凝土材料特性認識的不斷深入,超高性能混凝土逐步量產,其工程造價還在逐步降低。
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,并帶動上游材料行業的快速發展。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。
此外,作為一種新興材料,讓吳羅明頗為困擾的是,“現在我們還沒有給超高性能混凝土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,超高性能混凝土的定義、性能指標等尚未形成共識,特別是相關標準、規范缺乏。陳政清院士說,必需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。
伴隨著行業標準的獲批落地,活性粉末超高強度混凝土的研發與應用進展將顯著提速。我們相信,2018年將是超高性能混凝土產業化發展的元年,超高性能混凝土將吸引更多的資本進入,到2020年,有望形成超高性能混凝土研發、生產、應用的全產業鏈,力爭實現活性粉末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。