【中國低碳混凝土在行動】低碳混凝土助中國高鐵領(lǐng)跑全球
時間：2023-09-21 來源：中國混凝土與水泥制品協(xié)會 分享：
在喜迎國慶74周年之際，中國混凝土與水泥制品協(xié)會推出《中國低碳混凝土在行動》系列報道。
編者按：
在喜迎國慶74周年之際，中國混凝土與水泥制品協(xié)會推出《中國低碳混凝土在行動》系列報道。以高性能混凝土（UHPC）、生態(tài)混凝土、再生混凝土及混凝土行業(yè)消納大宗工業(yè)固廢和建筑垃圾等市場應(yīng)用成果為重，綜述中國混凝土與水泥制品綠色低碳發(fā)展的成就，傳播中國混凝土與水泥制品行業(yè)在國家高質(zhì)量發(fā)展進程中的巨大產(chǎn)業(yè)價值。
2008年的8月1日，我國自主建設(shè)的第一條最高時速350公里高速鐵路——京津城際開通運營，中國正式跨入高鐵時代。全國鐵路營業(yè)里程從2012年的9.8萬公里增長到2022年的15.5萬公里，其中高鐵從0.9萬公里增長到4.2萬公里，穩(wěn)居世界第一。十多年來，從渤海之濱到西部戈壁，從中部平原到西南群山，從東北雪原到江南水鄉(xiāng)，中國高鐵從零起步，串珠成線、連線成網(wǎng)，占全球高鐵運營總里程的三分之二，累計運送旅客超過70億人次。在“國民經(jīng)濟命脈”實現(xiàn)史無前例跨越式的發(fā)展中，有高性能混凝土澆筑的牢固基礎(chǔ)。
2023年，在各地持續(xù)推進重大項目建設(shè)中，多個高鐵工程建設(shè)取得新進展。在內(nèi)蒙古，隨著1號墩混凝土澆筑完畢，由中鐵十五局承建的包銀高鐵銀巴支線沙冬青特大橋下部結(jié)構(gòu)順利完工，標志著大橋施工建設(shè)取得重大階段性成果。在陜西，西十高鐵天竺山一號隧道施工現(xiàn)場，中鐵十一局建設(shè)者在進行混凝土澆筑等作業(yè)，目前該隧道正洞掘進施工已突破2500米。在重慶，西渝高鐵康渝段高升1號隧道施工現(xiàn)場，隧道洞口標準化建設(shè)已完成，主體工程在有序推進中。在湖北，襄荊高鐵沙港河水庫特大橋完成連續(xù)箱梁首次混凝土澆筑，為全線如期建成通車奠定堅實基礎(chǔ)。在浙江，杭臺高鐵溫嶺至玉環(huán)段(溫玉鐵路)首榀混凝土預制箱梁澆筑完成，意味著溫玉鐵路建設(shè)取得新突破。在福建，廈門北站全新亮相。據(jù)介紹，廈門北站是國內(nèi)首條跨海高鐵福廈高鐵全線中施工難度最大的車站。混凝土是高速鐵路建設(shè)中使用量最大、外部作用最復雜、服役年限要求最高的基礎(chǔ)性工程材料，其施工技術(shù)、產(chǎn)品性能是實現(xiàn)高鐵“高安全性、高平順性、高耐久性”運營服役目標的關(guān)鍵。與擁有高速鐵路的日本、德國、法國、韓國等國家相比，我國高速鐵路服役環(huán)境更復雜、軌道結(jié)構(gòu)形式更多樣、線下基礎(chǔ)變形控制要求更高，這對混凝土的工作性能、力學性能與抗裂性能提出了更高的挑戰(zhàn)。高性能土木工程材料國家重點實驗室與東南大學、中國鐵道科學研究院等高校、科研院所合作，歷經(jīng)20多年的理論和技術(shù)創(chuàng)新，在高速鐵路用混凝土流變性能調(diào)控、體積穩(wěn)定性控制及長期服役性能提升等方面開展系統(tǒng)研究，攻克了高鐵高性能混凝土設(shè)計理論、制備與應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高鐵高性能混凝土關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用系列創(chuàng)新成果。(1)開發(fā)了有機高分子超早強技術(shù)，采用常規(guī)原材料和成型工藝制備出16h抗壓強度達54.1MPa、抗凍性>F300、電通量<600C的超早強高耐久性混凝土，實現(xiàn)了高鐵軌道板制品關(guān)鍵技術(shù)的國產(chǎn)化與低能耗生產(chǎn)，并在京滬、石武、京雄城際等高鐵工程中得到規(guī)?；瘧?yīng)用。(2)開發(fā)了基于孔隙負壓控制的早期智能養(yǎng)護系統(tǒng)。該研究成果應(yīng)用于蘭新高鐵，解決了西北地區(qū)極端干燥條件下高性能混凝土容易開裂的技術(shù)難題。(3)開發(fā)了水泥瀝青砂漿(CA砂漿)制備關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了核心原材料專用乳化瀝青及乳化劑的完全自主化制備與生產(chǎn)，被廣泛應(yīng)用于京滬、滬昆等高速鐵路工程。(4)研發(fā)了具有高減水率、高抗離析性、保持流動性能強和抗凍抗?jié)B耐久性優(yōu)良的自密實混凝土專用外加劑，解決了低粉體材料用量條件下實現(xiàn)自密實性的關(guān)鍵技術(shù)難題，攻克了高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)充填層均勻充填密實成型的難題。高鐵軌道建設(shè)中，非常重要的材料有無砟軌道。鐵路軌道結(jié)構(gòu)分為有砟和無砟軌道，無砟軌道的軌枕本身是混凝土澆灌而成，而路基也不用碎石，可減少維護、降低粉塵、美化環(huán)境。無砟軌道具有平順性好，穩(wěn)定性強，使用壽命長，耐久性好，維護工作少，避免了道砟飛濺等優(yōu)點，且列車時速可達300km以上。無砟軌道是當前和今后世界鐵路建設(shè)發(fā)展的趨勢和方向。充填層是板式無砟軌道的核心部件，CRTS I和II型板式無砟軌道的充填層采用新拌水泥乳化瀝青砂漿灌注而成；CRTS III型板式軌道的充填層用自密實混凝土灌注而成。一個高鐵強國正如一輪蓬勃的朝陽，在世界東方冉冉升起。隨著高鐵的快速發(fā)展，如今北京到廣州屬于7小時圈，到武漢屬于6小時圈，到濟南屬于3小時圈。舒適、快速的高鐵成為大家首選出行方式。截至目前，中國鐵路已經(jīng)掌握了設(shè)計、制造適應(yīng)各種運行需求的不同速度等級的高速動車組列車成套技術(shù)，具備極強的系統(tǒng)集成、適應(yīng)修改、綜合解決并完成本土化的自主創(chuàng)新能力，最終形成自主技術(shù)標準與設(shè)計，完成從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)身，中國高鐵技術(shù)已經(jīng)處于世界先進前列，并開始角逐全球高鐵市場承建了世界高鐵網(wǎng)絡(luò)中的60%，中國高鐵正在大步走向世界?？梢院翢o愧色地說，中國高鐵混凝土發(fā)展也走在了世界前列。
高鐵混凝土是混凝土中的貴族，采用近乎苛刻的原材料，執(zhí)行最嚴格的標準，采用最新的科技，將混凝土技術(shù)推向了一個新高度。高鐵建設(shè)中應(yīng)用的混凝土配合比設(shè)計主要依據(jù)為建筑物的使用年限、環(huán)境類別及其作用等級和混凝土耐久性指標。高鐵混凝土耐久性指標主要為護筋性、抗裂性、耐磨性、抗堿-骨料反應(yīng)、抗凍性、耐蝕性、抗?jié)B性等多種嚴格的性能要求。我國混凝土及混凝土裝備企業(yè)在助力中國高鐵發(fā)展中持續(xù)發(fā)力，成果顯著。如由中建西部建設(shè)西南有限公司主要完成的《中國標準體系下印尼雅萬高鐵項目混凝土關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》獲得2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學技術(shù)獎的二等獎。印度尼西亞是“一帶一路”沿線重要的支點國家，雅萬高鐵項目是在“一帶一路”倡議下中國與印度尼西亞合作的重要成果，也是“環(huán)球高鐵”建設(shè)的重要一環(huán)。雅萬高鐵項目地處高烈度帶，地質(zhì)條件特殊，混凝土原材料具有一定的差異性，對混凝土設(shè)計與質(zhì)量控制提出了更高的要求。中建西部建設(shè)西南有限公司根據(jù)印尼地區(qū)環(huán)境及雅萬高鐵工程混凝土性能的質(zhì)量要求，以高溫環(huán)境溫升控制為目標，開展低熱混凝土、水下不分散混凝土和高吸水骨料應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)的研究，并結(jié)合中國鐵路混凝土標準與環(huán)境特征，總結(jié)形成了中國鐵路標準印尼屬地化混凝土制備及質(zhì)量控制技術(shù)方案。本項目成果有效保障了雅萬高鐵項目的混凝土質(zhì)量，確保了印尼雅萬高鐵項目的順利實施。
其主要創(chuàng)新點有：1.中國鐵路混凝土標準印尼屬地化應(yīng)用，實現(xiàn)了雅萬高鐵項目實施過程中有規(guī)可循，形成了首部用于海外鐵路混凝土質(zhì)量原則和質(zhì)量控制關(guān)鍵點。2.形成了高溫潮濕環(huán)境服役的低熱混凝土設(shè)計制備及應(yīng)用技術(shù)，保障了大體積混凝土施工質(zhì)量。3.形成了復雜服役水環(huán)境不分散混凝土配合比設(shè)計及制備應(yīng)用技術(shù)。4.開發(fā)了高吸水骨料專用外加劑，并總結(jié)形成了高吸水率骨料制備預拌混凝土綜合控制關(guān)鍵技術(shù)。再如山推建友助力國內(nèi)首條穿山跨海福廈高鐵建設(shè)。福廈高鐵先后跨越湄洲灣、泉州灣、安海灣三個海灣，沿線三座跨海大橋，都是超級工程。隨著智能動車組試運行的成功，福廈高鐵試運行進入智能化的關(guān)鍵一步。眾所周知，高鐵運行速度比較快，為了安全保障，高鐵建設(shè)使用的混凝土質(zhì)量要求較高，是行業(yè)內(nèi)的高標準。從2017年福廈高鐵建設(shè)以來，眾多優(yōu)秀企業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的材料、技術(shù)、設(shè)備及服務(wù)。其中山推建友機械股份有限公司多套混凝土攪拌站特別是R系列混凝土攪拌站被應(yīng)用到高鐵站、鐵路路基、跨海大橋等基礎(chǔ)建設(shè)之中，服務(wù)福廈高鐵相關(guān)項目建設(shè)。為保障使用效果，山推建友為其量身打造了適合野外施工作業(yè)的R系列混凝土攪拌站。此款產(chǎn)品集高效、高質(zhì)、環(huán)保于一身，具有模塊安裝快、計量精度高、攪拌效果好、節(jié)能環(huán)保優(yōu)等特點，能夠很好地滿足各種工況的施工應(yīng)用。
福廈高鐵
一批低碳混凝土也在創(chuàng)新中服務(wù)高鐵工程建設(shè)。前不久，京雄城際鐵路雄安站站房工程清水混凝土結(jié)構(gòu)已全部施工完成。“內(nèi)實外美”的清水混凝土迎來中央電視臺財經(jīng)頻道、國際頻道經(jīng)濟日報、人民網(wǎng)、河北衛(wèi)視、河北日報、中國鐵路等重磅媒體的聚焦報道。清水混凝土即一次成型，不做任何裝飾的混凝土，是以混凝土本身的自然質(zhì)感與精心設(shè)計的明縫、禪縫和對拉螺栓孔組合形成的自然狀態(tài)作為裝飾面的建筑表現(xiàn)形式。十多年來，低碳混凝土助中國高鐵領(lǐng)跑全球。若要問高鐵建設(shè)對水泥混凝土的需要量到底是多少？據(jù)中國鐵道科學研究院有關(guān)專家分析測算，通常情況下高速鐵路每公里約消耗水泥1.2萬噸左右，但我國高速鐵路建設(shè)中，橋梁占線路總長超過50%，典型的如京津城際鐵路橋梁占線路長度的88%，廣珠城際鐵路橋梁比例為94%，京滬高速鐵路橋梁占線路總長的80%。因此這部分高鐵的修建過程中，水泥用量也比普通鐵路要多。以京滬高鐵為例，京滬高鐵總投資約2209億元，全長1318公里，初步計算水泥用量為2700萬噸，即平均每公里高鐵建設(shè)大體需要消耗1.6萬-2萬噸水泥。這意味著，目前我國4.2萬公里的高鐵約消耗了8億噸水泥制成的混凝土和水泥制品。
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