中國新水泥是怎樣煉成的

劉俊卿

依托高鐵建設工程形成的活性粉末混凝土材料研發和應用，中國已經走在世界前列。

2017年10月，中國鐵路總公司發布《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。

作為這一重大技術進步的主要推動者，北京惠誠基業工程技術有限責任公司（下稱“惠誠基業”）起到了關鍵作用。惠誠基業總經理周之琪介紹說，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合材料。活性粉末混凝土在中國鐵路的全球首次大規模推廣應用，堪稱混凝土技術領域的一項重大突破。

與此同時，周之琪說，活性粉末混凝土技術在地鐵建設、公路建設和國防戰備工程中的應用研究開發也在進行之中。中國在該領域已經走在世界前列。

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研發成功，一定有著廣闊的市場空間。為研發這種新型材料，他和同事組建團隊，會同北方交通大學、鐵道部專業設計院等各方專業研究人員，先后從技術、設備、材料等多個領域開展調查。

在調查過程中他們發現，生產活性粉末混凝土用的水泥、石英砂等基礎材料國內基本具備，但達到普通混凝土三倍以上抗壓強度的關鍵——材料配比，沒有現成數據。另外，國內沒有適合生產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，國內也無法量產，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研，尋找鋼纖維的替代品。經過近三年的努力，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工程技術有限公司，開始活性粉末混凝土的商業化應用嘗試。

2005年，正值青藏鐵路建設的關鍵時期，為驗證活性粉末混凝土的性能，建設單位決定將活性粉末混凝土生產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模化應用始于2007年。當年，襄渝鐵路二線建成通車，全線采用了惠誠基業生產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的商業項目。周之琪說，“這也是活性粉末混凝土在國內外的第一次成規模實際應用，開創了在中國鐵路應用的先例，在這項技術的發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實現盈虧平衡。依靠鐵路項目，企業活下來了，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%，應用極大受限。

為此，周之琪率領團隊開始將研發的目標轉為優化技術、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，在制造成本中占據最大份額。然而由于需求量低，對原材料生產廠的議價能力低，價格一直居高不下。分析現狀后，周之琪廣泛尋找替代渠道，自行研制生產加工設備，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領域的推廣，其工藝日趨成熟，成本不斷降低，為大規模應用創造了良好先決條件。當前在鐵路工程建設領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倍提升的同時，其使用壽命期內的綜合成本顯著下降，顯示出極其優異的性能價格比。

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以后，在充分總結成功經驗的基礎上，2017年中國鐵路總公司進一步決定，我國鐵路全部普通客貨混跑線路也開始應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行，周之琪率領他的團隊將生產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總公司的二十多個集團中，培養出以中鐵三局、中鐵四局為主要代表的活性粉末混凝土專業制造商，將這一技術成功應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技術的同時，周之琪團隊又開始了活性粉末混凝土新應用場景的研究開發。

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

周之琪團隊通過與西南交通大學研發團隊緊密合作，歷經三年時間的艱苦努力，研發出了活性粉末混凝土生產的聲屏障。2017年2月，這種新型聲屏障已經具備量產應用條件和上道使用資質。周之琪預計，鐵路新型聲屏障的市場空間預計將能夠達到每年60億～80億元并在今后處于持續增長之中。

聲屏障的成功只是眾多應用場景中的一個，活性粉末混凝土在更大范圍的應用也已經開始。在海洋工程和島礁建設工程、工業與民用建筑、市政工程、公路建設以及軌道交通等領域，活性粉末混凝土都展現出相當廣闊的應用前景。

周之琪認為，歷經十三年研發與八年來的推廣，依托高鐵建設工程形成的中國活性粉末混凝土材料技術體系，經歷了大批量生產應用的考驗，活性粉末混凝土實現了完全的國產化，積累了在全世界領先的生產管理經驗，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權體系。