中国建材总院活性粉末混凝土（RPC）预制构件产业化发展之路

图为RPC仿古砖天安门地面改造工程

图为RPC地铁疏散平台工程

图为RPC电缆槽盖板工程

  活性粉末混凝土(RPC) 是一种具有超高强度、高耐久性、高韧性、良好的体积稳定性等性能的新型水泥基复合材料，能够满足大跨度轻型结构及在严酷环境条件下结构物的需要，是符合我国可持续发展战略要求的环保材料。中国建筑材料科学研究总院（以下简称“中国建材总院”）针对RPC材料发展现状与未来发展趋势，结合国家工程建设发展需要，积极推进RPC材料研究及制品产业化，建立起适合我国国情的、以企业为主体、以市场为导向、产学研相结合集科研开发、产品生产、工程应用等为一体的RPC 技术创新体系与成果转化产业化平台，全面提升高速铁路用RPC系列产品研发、产业化和推广应用的整体技术水平，促进我国工程材料的可持续发展。

  以创新为引领

  支撑技术体系建设

  中国建材总院依托转制科研院所技术开发项目——“国家重大工程用RPC研究与产品开发”深入开展RPC材料基础研究，对RPC材料设计思路、配合比设计与优化、养护制度及制备工艺等进行了深入研究，成功研发了高性能RPC关键制备技术与自动化生产工艺，并针对高速铁路、市政工程、电力系统等国家重大工程建设领域发展需求，形成了具有独立自主知识产权的包括RPC电缆槽体系、地铁疏散平台、仿古砖、桥梁挂檐板等多种产品，为今后RPC技术产业化示范工程的顺利推进奠定了良好基础。

  1.RPC电缆槽体系

  RPC电缆槽体系是由RPC预制槽体、RPC盖板配套组合而成。这一体系结构最突出的特点是完全用RPC制造，而未使用传统的受力钢筋，充分发挥RPC基于密实的微观结构所具有优越的力学性能，在极大减轻结构自重的同时保证了结构的整体刚度。在具有相同抗弯能力的前提下，RPC电缆槽体系的重量仅为钢筋混凝土结构的1/2左右，大大降低了桥面的二期荷载，且RPC材料有较高的抗拉强度，使得材料本身在结构中直接承受剪力，从而在设计中能够采用更薄、更加新颖合理的截面形式。经检测，RPC电缆槽体系抗压可达130~150MPa，抗折可达18~20MPa，弹性模量大于48GPa，抗渗性大于P50，28碳化深度0mm，600次抗冻融无变化，800次抗冻融弹性模量损失3.9%质量损失为零，完全符合超高强、高韧性、耐久性强、极低渗透性和体积稳定性良好等技术指标。另外，RPC电缆槽体系采用工厂化预制生产工艺，产品质量稳定可靠，外形尺寸规整统一，施工简便，大幅度降低工程造价，降低维护费用，环境、经济效益显著。

  2.RPC仿古砖

  RPC仿古砖是中国建材总院响应天安门地面改造工程代建单位北京市公联公路联络线有限责任公司技术支持专门进行试验、开发的。天安门地面改造工程要求地面铺装材料不仅具有高性能，还要保持砖材质的传统特色。由于RPC制品对制备技术和生产工艺等有较高要求，在试验阶段就遇到地砖蜂窝麻面、孔洞多、色差大等瓶颈问题，直接影响到工程能否在45天工期内顺利完成。中国建材总院迎难而上，积极响应，迅速进行技术攻关，仅用10天时间就研制出符合技术指标要求的RPC仿古砖。通过调整振捣工艺与蒸养制度等技术改造，解决了前期孔洞多、色差大的技术难题，并针对工期紧、任务重的困难，开发出高强模具，克服钢模成本高、施工不便的缺陷，极大地提高了生产效率和产品质量。

  RPC仿古砖，长478mm，宽238mm，厚度为80mm，抗压强度>100MPa，抗折强度>11MPa，耐磨度>2.0，防滑性能>70。由于RPC中不含粗骨料具有高密实性和低孔隙率，使其具有高耐久性与良好的耐磨性，且RPC中着色剂的组分也不易向外析出，能保证产品颜色均一、持久，定期进行打磨抛光，即可保证长久如新，这一特点对天安门地面以后翻新、维护具有重要的现实意义。

  3.RPC挂檐板

  传统挂檐板一般是采用C40混凝土进行预制，制成的挂檐板自重大，耐腐蚀性能差，施工效率较低，频繁出现松动、脱落等现象，对经过桥梁下的车辆、行人造成了很大的安全隐患。

  RPC挂檐板是在传统混凝土挂檐板的结构及使用功能上， 结合RPC的性能特点及挂檐板更换施工要求，对挂檐板尺寸进行优化设计而成的。挂檐板单块长度为50cm，高度为55cm，面板厚度为2.0cm，在挂檐板面板内侧面设置双条加强肋，以防止在运输、安装过程中面板发生脆断。为了保持安装效果美观和施工简便性，仅在挂檐板上部加强肋处按照设计孔径设置预留孔。

  RPC挂檐板混凝土的力学性能、耐久性能均要优于普通高强混凝土，且单块RPC挂檐板制品重量仅为20kg，为传统钢筋混凝土挂檐板的1/2，通过预制挂板和紧固锚栓与主梁连接，安装方便快捷，施工效率高，安全可靠，适合于替代传统混凝土挂檐板。目前RPC挂檐板已成功应用于北京市朝阳区四惠立交东向北匝道桥挂檐板更换工程。

  4.RPC地铁疏散平台

  地铁疏散平台是为应对火灾、恐怖袭击等突发事故设计配套的区间隧道内逃生疏散平台。RPC地铁疏散平台采用RPC疏散平台板和支架的组合结构形式。其中，RPC疏散平台板为矩形板，长度为1100~1500mm，宽度为550~900mm，厚度为30~60mm；设计要求疏散平台的均布荷载为5kPa，集中荷载为每延米6个0.65KN，支架锚栓的技术要求为最大扭紧力矩为100N·m，抗拉承载力≥20kN。

  采用RPC材料制作地铁疏散平台强度高、耐久性好、防火性能好，能有效减轻结构自重，克服普通混凝土构件笨重、施工安装速度慢的缺点，同时造价仅为钢结构的2/3，对地铁工程建设具有很好的经济、社会效益。

  以市场为导向

  推进应用体系建设

  创新难，把创新产品推广应用到市场上更难。如何把创新与产业对接，是中国建材总院进行RPC技术成果转化过程中思考的重要命题。所谓转化，是对RPC技术成果进行后续试验、开发、应用、推广，直至形成新产品、新工艺、新材料、新产业，实现生产力水平大提升。而围绕产业链打造创新链，使得中国建材总院的 “RPC技术”这一创新主体迸发活力。

  如今，RPC电缆槽已经完成中试生产和试验段示范工程，而RPC盖板在高速铁路中已进行全面推广应用，包括京石客运专线、津秦客运专线、杭长客运专线、郑徐客运专线、青荣城际铁路、柳南城际铁路等高铁工程，RPC盖板的总面积达到100万平方米。RPC盖板在国内高铁工程中的应用实现了铁路桥梁路基辅助设施材料技术的升级换代，也是迄今为止世界上最大规模的单项工程应用案例，在RPC 技术发展历史上具有里程碑式的意义。与此同时，RPC技术在城市轨道交通领域的研究开发也取得不俗的进展。中国建材总院与设计院、施工单位紧密联系，积极以市场为导向开展产学研用联合，研发出的RPC地铁疏散平台以其优异的性能实现了地铁疏散平台的升级换代，已在长沙市轨道交通1号线、2号线、南昌市轨道交通1号线、深圳市轨道交通11号线、北京地铁14号线、天津地铁6号线等项目中成功应用，仅2015年创造销售收入3000万元。凭借过硬的技术支持，中国建材总院研发出的RPC仿古砖、RPC挂檐板、防护板、电力盖板、漏缝地板等新产品也已试验成功，以优异的性能得到工程界的认可，逐见效益，预计将在未来3~5年内得到更广泛的推广应用。

  经过近几年的发展，中国建材总院已初步建立了RPC高铁工程、城市轨道交通、市政工程应用技术体系，产品应用领域包括高速铁路、城市轨道交通、市政工程等，实现销售收入超亿元，科技成果转化和技术创新有了很大突破，形成产业新亮点。

  创新不停歇，科研不止步。中国建材总院将始终以市场为导向，以创新为动力，注重基础研究、原始创新和核心关键技术突破，注重成果转移转化，大力培育战略性新技术新产品，占据行业的制高点，实现跨越式的产业新生，为建材工业的发展、国民经济建设及国防建设做出更大贡献。