【中国低碳混凝土在行动】低碳混凝土助中国高铁领跑全球

在喜迎国庆74周年之际，中国混凝土与水泥制品协会推出《中国低碳混凝土在行动》系列报道。以高性能混凝土（UHPC）、生态混凝土、再生混凝土及混凝土行业消纳大宗工业固废和建筑垃圾等市场应用成果为重，综述中国混凝土与水泥制品绿色低碳发展的成就，传播中国混凝土与水泥制品行业在国家高质量发展进程中的巨大产业价值。

2008年的8月1日，我国自主建设的第一条最高时速350公里高速铁路——京津城际开通运营，中国正式跨入高铁时代。全国铁路营业里程从2012年的9.8万公里增长到2022年的15.5万公里，其中高铁从0.9万公里增长到4.2万公里，稳居世界第一。十多年来，从渤海之滨到西部戈壁，从中部平原到西南群山，从东北雪原到江南水乡，中国高铁从零起步，串珠成线、连线成网，占全球高铁运营总里程的三分之二，累计运送旅客超过70亿人次。在“国民经济命脉”实现史无前例跨越式的发展中，有高性能混凝土浇筑的牢固基础。

2023年，在各地持续推进重大项目建设中，多个高铁工程建设取得新进展。

在内蒙古，随着1号墩混凝土浇筑完毕，由中铁十五局承建的包银高铁银巴支线沙冬青特大桥下部结构顺利完工，标志着大桥施工建设取得重大阶段性成果。在陕西，西十高铁天竺山一号隧道施工现场，中铁十一局建设者在进行混凝土浇筑等作业，目前该隧道正洞掘进施工已突破2500米。在重庆，西渝高铁康渝段高升1号隧道施工现场，隧道洞口标准化建设已完成，主体工程在有序推进中。

在湖北，襄荆高铁沙港河水库特大桥完成连续箱梁首次混凝土浇筑，为全线如期建成通车奠定坚实基础。在浙江，杭台高铁温岭至玉环段(温玉铁路)首榀混凝土预制箱梁浇筑完成，意味着温玉铁路建设取得新突破。在福建，厦门北站全新亮相。据介绍，厦门北站是国内首条跨海高铁福厦高铁全线中施工难度最大的车站。

混凝土是高速铁路建设中使用量最大、外部作用最复杂、服役年限要求最高的基础性工程材料，其施工技术、产品性能是实现高铁“高安全性、高平顺性、高耐久性”运营服役目标的关键。与拥有高速铁路的日本、德国、法国、韩国等国家相比，我国高速铁路服役环境更复杂、轨道结构形式更多样、线下基础变形控制要求更高，这对混凝土的工作性能、力学性能与抗裂性能提出了更高的挑战。

高性能土木工程材料国家重点实验室与东南大学、中国铁道科学研究院等高校、科研院所合作，历经20多年的理论和技术创新，在高速铁路用混凝土流变性能调控、体积稳定性控制及长期服役性能提升等方面开展系统研究，攻克了高铁高性能混凝土设计理论、制备与应用关键技术瓶颈，形成了具有自主知识产权的高铁高性能混凝土关键技术与工程应用系列创新成果。

(1)开发了有机高分子超早强技术，采用常规原材料和成型工艺制备出16h抗压强度达54.1MPa、抗冻性>F300、电通量<600C的超早强高耐久性混凝土，实现了高铁轨道板制品关键技术的国产化与低能耗生产，并在京沪、石武、京雄城际等高铁工程中得到规模化应用。

(2)开发了基于孔隙负压控制的早期智能养护系统。该研究成果应用于兰新高铁，解决了西北地区极端干燥条件下高性能混凝土容易开裂的技术难题。

(3)开发了水泥沥青砂浆(CA砂浆)制备关键技术，实现了核心原材料专用乳化沥青及乳化剂的完全自主化制备与生产，被广泛应用于京沪、沪昆等高速铁路工程。

(4)研发了具有高减水率、高抗离析性、保持流动性能强和抗冻抗渗耐久性优良的自密实混凝土专用外加剂，解决了低粉体材料用量条件下实现自密实性的关键技术难题，攻克了高速铁路无砟轨道结构充填层均匀充填密实成型的难题。高铁轨道建设中，非常重要的材料有无砟轨道。铁路轨道结构分为有砟和无砟轨道，无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，可减少维护、降低粉尘、美化环境。无砟轨道具有平顺性好，稳定性强，使用寿命长，耐久性好，维护工作少，避免了道砟飞溅等优点，且列车时速可达300km以上。无砟轨道是当前和今后世界铁路建设发展的趋势和方向。充填层是板式无砟轨道的核心部件，CRTS I和II型板式无砟轨道的充填层采用新拌水泥乳化沥青砂浆灌注而成；CRTS III型板式轨道的充填层用自密实混凝土灌注而成。

一个高铁强国正如一轮蓬勃的朝阳，在世界东方冉冉升起。随着高铁的快速发展，如今北京到广州属于7小时圈，到武汉属于6小时圈，到济南属于3小时圈。舒适、快速的高铁成为大家首选出行方式。截至目前，中国铁路已经掌握了设计、制造适应各种运行需求的不同速度等级的高速动车组列车成套技术，具备极强的系统集成、适应修改、综合解决并完成本土化的自主创新能力，最终形成自主技术标准与设计，完成从“中国制造”向“中国创造”的转身，中国高铁技术已经处于世界先进前列，并开始角逐全球高铁市场承建了世界高铁网络中的60%，中国高铁正在大步走向世界。可以毫无愧色地说，中国高铁混凝土发展也走在了世界前列。

高铁混凝土是混凝土中的贵族，采用近乎苛刻的原材料，执行最严格的标准，采用最新的科技，将混凝土技术推向了一个新高度。高铁建设中应用的混凝土配合比设计主要依据为建筑物的使用年限、环境类别及其作用等级和混凝土耐久性指标。高铁混凝土耐久性指标主要为护筋性、抗裂性、耐磨性、抗碱-骨料反应、抗冻性、耐蚀性、抗渗性等多种严格的性能要求。

我国混凝土及混凝土装备企业在助力中国高铁发展中持续发力，成果显著。如由中建西部建设西南有限公司主要完成的《中国标准体系下印尼雅万高铁项目混凝土关键技术研究与应用》获得2021年度中国混凝土与水泥制品协会混凝土科学技术奖的二等奖。

印度尼西亚是“一带一路”沿线重要的支点国家，雅万高铁项目是在“一带一路”倡议下中国与印度尼西亚合作的重要成果，也是“环球高铁”建设的重要一环。雅万高铁项目地处高烈度带，地质条件特殊，混凝土原材料具有一定的差异性，对混凝土设计与质量控制提出了更高的要求。中建西部建设西南有限公司根据印尼地区环境及雅万高铁工程混凝土性能的质量要求，以高温环境温升控制为目标，开展低热混凝土、水下不分散混凝土和高吸水骨料应用等关键技术的研究，并结合中国铁路混凝土标准与环境特征，总结形成了中国铁路标准印尼属地化混凝土制备及质量控制技术方案。本项目成果有效保障了雅万高铁项目的混凝土质量，确保了印尼雅万高铁项目的顺利实施。

其主要创新点有：1.中国铁路混凝土标准印尼属地化应用，实现了雅万高铁项目实施过程中有规可循，形成了首部用于海外铁路混凝土质量原则和质量控制关键点。2.形成了高温潮湿环境服役的低热混凝土设计制备及应用技术，保障了大体积混凝土施工质量。3.形成了复杂服役水环境不分散混凝土配合比设计及制备应用技术。4.开发了高吸水骨料专用外加剂，并总结形成了高吸水率骨料制备预拌混凝土综合控制关键技术。

再如山推建友助力国内首条穿山跨海福厦高铁建设。福厦高铁先后跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾三个海湾，沿线三座跨海大桥，都是超级工程。随着智能动车组试运行的成功，福厦高铁试运行进入智能化的关键一步。众所周知，高铁运行速度比较快，为了安全保障，高铁建设使用的混凝土质量要求较高，是行业内的高标准。从2017年福厦高铁建设以来，众多优秀企业提供了优质的材料、技术、设备及服务。其中山推建友机械股份有限公司多套混凝土搅拌站特别是R系列混凝土搅拌站被应用到高铁站、铁路路基、跨海大桥等基础建设之中，服务福厦高铁相关项目建设。为保障使用效果，山推建友为其量身打造了适合野外施工作业的R系列混凝土搅拌站。此款产品集高效、高质、环保于一身，具有模块安装快、计量精度高、搅拌效果好、节能环保优等特点，能够很好地满足各种工况的施工应用。

一批低碳混凝土也在创新中服务高铁工程建设。前不久，京雄城际铁路雄安站站房工程清水混凝土结构已全部施工完成。“内实外美”的清水混凝土迎来中央电视台财经频道、国际频道经济日报、人民网、河北卫视、河北日报、中国铁路等重磅媒体的聚焦报道。清水混凝土即一次成型，不做任何装饰的混凝土，是以混凝土本身的自然质感与精心设计的明缝、禅缝和对拉螺栓孔组合形成的自然状态作为装饰面的建筑表现形式。

十多年来，低碳混凝土助中国高铁领跑全球。若要问高铁建设对水泥混凝土的需要量到底是多少？据中国铁道科学研究院有关专家分析测算，通常情况下高速铁路每公里约消耗水泥1.2万吨左右，但我国高速铁路建设中，桥梁占线路总长超过50%，典型的如京津城际铁路桥梁占线路长度的88%，广珠城际铁路桥梁比例为94%，京沪高速铁路桥梁占线路总长的80%。

因此这部分高铁的修建过程中，水泥用量也比普通铁路要多。以京沪高铁为例，京沪高铁总投资约2209亿元，全长1318公里，初步计算水泥用量为2700万吨，即平均每公里高铁建设大体需要消耗1.6万-2万吨水泥。这意味着，目前我国4.2万公里的高铁约消耗了8亿吨水泥制成的混凝土和水泥制品。