世界首座全预制拼装超高性能混凝土桥梁在湖南长沙正式建成通车

1月8日，世界首座全预制拼装超高性能混凝土桥梁（该桥位于长沙市开福区横四路，以下简称“横四路桥”）正式建成通车。

全长74米的横四路桥原设计的普通混凝土桥梁方案有7个桥墩，主跨为16米、高跨比为1/12；采用超高性能混凝土后，桥墩减少到了两个，主跨增加到36.8米，路面没有桥墩。同时，因桥梁上部结构重量减轻了近三分之一，“小蛮腰”造型的桥墩最纤细处仅仅60厘米，这是我国材料研究与工程结构研究相结合的一个典范。

这座桥的竣工，在我国超高性能混凝土工程应用领域是一个飞跃。从上世纪90年代国外将这种高性能材料首次应用于核电站工程，到如今在中国渐渐走入民用市场，超高性能混凝土正一步步摘下神秘面纱，或将迎来产业化发展的引爆点。这一“横空出世”的新材料具备哪些新潜质？其产业发展又面临什么瓶颈？

新潜质

从性能来讲，混凝土的发展可以说经过了普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土这三个阶段。超高性能混凝土有诸多独一无二的特性，通俗来说，这是全球最结实、最强韧的一种混凝土。抗压强度高是超高性能混凝土最突出的一个特点。超高性能混凝土材料的抗压强度达400兆帕。400兆帕是什么概念呢？一般房屋墙体的混凝土强度在30兆帕左右，高层建筑所用混凝土的强度大约是50——60兆帕，航空母舰甲板用的钢板抗压强度也只有300——350兆帕。超高性能混凝土不仅可获得超高抗压强度，而且具有30——60兆帕的抗折强度，有效克服了普通混凝土的高脆性，其优异的性能能够满足土木、石油、海洋等工程及军事设施对强度、耐久性、稳定性的高要求，具有广阔的应用前景。在超高性能混凝土中，石头和河砂已销声匿迹，其骨料最大粒径不超过1毫米。高密实度，也保证了其极强的防渗漏性能，保证了其耐久性。超高性能混凝土的氯离子渗透性是高强混凝土的1/25。这也就意味着，在强腐蚀性氯离子横行霸道的海水中，如果使用超高性能混凝土作为船舶、舰艇的船体材料，相当于穿上防腐铠甲。事实上，因其防渗漏性能强，超高性能混凝土于20世纪90年代在法国问世之初就是用于制作核反应堆废料存储容器。有别于普通混凝土，因其材料的特殊性，超高性能混凝土不能在现场浇筑，而是采用工厂预制的方式，其应用属于建筑工业化的一个分支。横四路桥从主梁到桥墩，整座桥全部在工厂预制完成，现场安装就像搭积木一样简单，整个拼装过程只花了10个小时，没有粉尘，噪音也不大。

发展瓶颈

标准的缺失是制约超高性能混凝土产业化的最大瓶颈。目前，在超高性能混凝土领域，相关的设计规范规程、检验评定标准等都是一片空白。法国最早于1993年研发出超高性能混凝土，1997年在加拿大魁北克省第一次使用该材料建成一座桥梁，但也迟至2011年方才推出相关规范文件。因此我国必须加快相关行业规范与标准的起草与制定，以促进超高性能混凝土材料的推广应用。

此外，超高性能混凝土造价高也是制约产业发展的瓶颈。超高性能混凝土对原材料的要求很高，比如说用于增强韧性的钢纤维，采购的是轮胎用的钢纤维，售价曾经高达5万元每吨，如今仍需7000元每吨。目前，虽然施工造价仍比普通混凝土贵，但已接近预应力混凝土的价格水平。规模化生产之后，超高性能混凝土的工程造价更低，结构设计更简单。从实际数据来看，各项性能大幅超过原有混凝土，尤其是考虑其高耐久性，在整个产品使用寿命周期内几乎没有维修费用，使用成本和维护工作量大幅度降低，预计超高性能混凝土构件的使用总成本将远远低于普通混凝土构件，显示出优异的性价比。在国家大力建设生态文明，削减水泥、钢铁等落后产能的趋势下，如果大范围推广超高性能混凝土，可直接减少材料消耗，这对于保护资源、降低污染有着重要实际意义。