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)有限責任公司（下稱“惠誠基業(yè)”）起到了關(guān)鍵作用。惠誠基業(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合材料。活性粉末混凝土在中國鐵路的全球首次大規(guī)模推廣應用，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、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)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(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)模實際應用，開創(chuàng)了在中國鐵路應用的先例，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)模應用創(chuàng)造了良好先決條件。當前在鐵路工程建設(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)應用條件和上道使用資質(zhì)。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(xù)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(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)出相當廣闊的應用前景。

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。