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      中國新水泥是怎樣煉成的

      2017-12-29 20:49:18劉俊卿
      財經(jīng)國家周刊 2017年25期
      關(guān)鍵詞:蓋板粉末高鐵

      劉俊卿

      依托高鐵建設(shè)工程形成的活性粉末混凝土材料研發(fā)和應(yīng)用,中國已經(jīng)走在世界前列。

      2017年10月,中國鐵路總公司發(fā)布《時速160公里、200公里客貨共線鐵路簡支T梁系列通用圖》(修訂版)。按照新圖集規(guī)定,全國所有新建普通鐵路橋梁蓋板將全部采用RPC(下稱“活性粉末混凝土”)材料。至此,中國鐵路使用了六十多年的普通混凝土(水泥)蓋板退出歷史舞臺。

      作為這一重大技術(shù)進步的主要推動者,北京惠誠基業(yè)工程技術(shù)有限責(zé)任公司(下稱“惠誠基業(yè)”)起到了關(guān)鍵作用?;菡\基業(yè)總經(jīng)理周之琪介紹說,活性粉末混凝土的抗壓強度可達到140~200兆帕,是普通混凝土的3~4倍,此外,其抗拉強度,斷裂韌性都遠超普通混凝土。

      換句話說,這是一種新型超高性能水泥基復(fù)合材料?;钚苑勰┗炷猎谥袊F路的全球首次大規(guī)模推廣應(yīng)用,堪稱混凝土技術(shù)領(lǐng)域的一項重大突破。

      與此同時,周之琪說,活性粉末混凝土技術(shù)在地鐵建設(shè)、公路建設(shè)和國防戰(zhàn)備工程中的應(yīng)用研究開發(fā)也在進行之中。中國在該領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列。

      建筑材料革命

      活性粉末混凝土是法國布依格實驗室20世紀90年代初研發(fā)的一種超高強度建筑材料。1999年,周之琪在歐洲考察時與法國方面交流,首次接觸到這種應(yīng)用于核電項目的新型材料。

      周之琪認為,這種材料如果能夠在國內(nèi)研發(fā)成功,一定有著廣闊的市場空間。為研發(fā)這種新型材料,他和同事組建團隊,會同北方交通大學(xué)、鐵道部專業(yè)設(shè)計院等各方專業(yè)研究人員,先后從技術(shù)、設(shè)備、材料等多個領(lǐng)域開展調(diào)查。

      在調(diào)查過程中他們發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)活性粉末混凝土用的水泥、石英砂等基礎(chǔ)材料國內(nèi)基本具備,但達到普通混凝土三倍以上抗壓強度的關(guān)鍵——材料配比,沒有現(xiàn)成數(shù)據(jù)。另外,國內(nèi)沒有適合生產(chǎn)這類材料的高強度攪拌機,活性粉末混凝土專用的一種高強度鍍銅鋼纖維,國內(nèi)也無法量產(chǎn),價格極其昂貴。

      為此,周之琪從法國購買了專用新型攪拌機進行零件拆解,同時積極組織材料方面的調(diào)研,尋找鋼纖維的替代品。經(jīng)過近三年的努力,2003年底,周之琪團隊的活性粉末混凝土研究取得突破,在實驗室驗證,抗壓強度超過普通混凝土的兩倍,達到140兆帕。

      周之琪團隊的研究工作受到了原鐵道部的關(guān)注,這讓周之琪看到了市場的前景。2004年,他和團隊在北京注冊了北京惠誠基業(yè)工程技術(shù)有限公司,開始活性粉末混凝土的商業(yè)化應(yīng)用嘗試。

      2005年,正值青藏鐵路建設(shè)的關(guān)鍵時期,為驗證活性粉末混凝土的性能,建設(shè)單位決定將活性粉末混凝土生產(chǎn)的蓋板率先在這條世界上海拔最高、凍土路程最長的高原鐵路上試用。雖然試用里程僅僅數(shù)公里,但卻讓周之琪團隊興奮得徹夜難眠。周之琪說,這證明我們五年的辛苦和努力沒有白費。

      降成本擴大市場

      活性粉末混凝土真正規(guī)?;瘧?yīng)用始于2007年。當(dāng)年,襄渝鐵路二線建成通車,全線采用了惠誠基業(yè)生產(chǎn)的高強度活性粉末混凝土蓋板。

      這是周之琪拿到的第一個批量生產(chǎn)的商業(yè)項目。周之琪說,“這也是活性粉末混凝土在國內(nèi)外的第一次成規(guī)模實際應(yīng)用,開創(chuàng)了在中國鐵路應(yīng)用的先例,在這項技術(shù)的發(fā)展歷史上具有里程碑式的意義。”

      襄渝鐵路二線這一總價值3500萬元的訂單只是讓成立三年的惠誠基業(yè)實現(xiàn)盈虧平衡。依靠鐵路項目,企業(yè)活下來了,更為迫切的是,如何降低成本。彼時,普通混凝土蓋板每平方米250元,而活性粉末混凝土蓋板的價格達到了每平方米350元,造價增加了40%,應(yīng)用極大受限。

      為此,周之琪率領(lǐng)團隊開始將研發(fā)的目標轉(zhuǎn)為優(yōu)化技術(shù)、降低成本。高強度鍍銅鋼纖維是活性粉末混凝土的主要材料之一,在制造成本中占據(jù)最大份額。然而由于需求量低,對原材料生產(chǎn)廠的議價能力低,價格一直居高不下。分析現(xiàn)狀后,周之琪廣泛尋找替代渠道,自行研制生產(chǎn)加工設(shè)備,并通過原材料替代,使鋼纖維的價格迅速降低。

      2009年以后,這一戰(zhàn)略舉措很快顯示出效果,隨著活性粉末混凝土在我國高鐵建設(shè)領(lǐng)域的推廣,其工藝日趨成熟,成本不斷降低,為大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造了良好先決條件。當(dāng)前在鐵路工程建設(shè)領(lǐng)域所使用的活性粉末混凝土蓋板,其出廠價格和普通混凝土基本持平或略低,但運輸和安裝成本極大降低,在材料抗壓抗折強度數(shù)倍提升的同時,其使用壽命期內(nèi)的綜合成本顯著下降,顯示出極其優(yōu)異的性能價格比。

      成本的降低讓市場機會迅速來臨。2009年3月原鐵道部決定在全國高鐵新建項目全面推廣該技術(shù)以后,在充分總結(jié)成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,2017年中國鐵路總公司進一步?jīng)Q定,我國鐵路全部普通客貨混跑線路也開始應(yīng)用活性粉末混凝土電纜槽蓋板。

      新材料的巨大想象力

      活性粉末混凝土以鐵路附屬設(shè)施的形式進入了市場,周之琪團隊讓這種源自于歐洲的新型混凝土材料走出實驗室,在工程實踐中有了用武之地。然而,在他看來這僅僅是一個開端。

      2009年,隨著鐵道部電報命令的落實執(zhí)行,周之琪率領(lǐng)他的團隊將生產(chǎn)工藝向全國各鐵路客運專線推廣,在中鐵工程總公司和中鐵建設(shè)總公司的二十多個集團中,培養(yǎng)出以中鐵三局、中鐵四局為主要代表的活性粉末混凝土專業(yè)制造商,將這一技術(shù)成功應(yīng)用于以京滬高鐵線為代表的1.6萬公里高速鐵路。

      在支持全國高鐵施工單位掌握蓋板生產(chǎn)技術(shù)的同時,周之琪團隊又開始了活性粉末混凝土新應(yīng)用場景的研究開發(fā)。

      隨著全國高鐵建設(shè)里程的不斷增加,對路基橋梁聲屏障需求與日俱增,使用量已經(jīng)達到全球第一,卻始終沒有形成獨立知識產(chǎn)權(quán)。

      周之琪團隊通過與西南交通大學(xué)研發(fā)團隊緊密合作,歷經(jīng)三年時間的艱苦努力,研發(fā)出了活性粉末混凝土生產(chǎn)的聲屏障。2017年2月,這種新型聲屏障已經(jīng)具備量產(chǎn)應(yīng)用條件和上道使用資質(zhì)。周之琪預(yù)計,鐵路新型聲屏障的市場空間預(yù)計將能夠達到每年60億~80億元并在今后處于持續(xù)增長之中。

      聲屏障的成功只是眾多應(yīng)用場景中的一個,活性粉末混凝土在更大范圍的應(yīng)用也已經(jīng)開始。在海洋工程和島礁建設(shè)工程、工業(yè)與民用建筑、市政工程、公路建設(shè)以及軌道交通等領(lǐng)域,活性粉末混凝土都展現(xiàn)出相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景。

      周之琪認為,歷經(jīng)十三年研發(fā)與八年來的推廣,依托高鐵建設(shè)工程形成的中國活性粉末混凝土材料技術(shù)體系,經(jīng)歷了大批量生產(chǎn)應(yīng)用的考驗,活性粉末混凝土實現(xiàn)了完全的國產(chǎn)化,積累了在全世界領(lǐng)先的生產(chǎn)管理經(jīng)驗,達到了與普通混凝土相近的成本水平,打造成型完整自主知識產(chǎn)權(quán)體系。

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