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华新组成科研攻关团队研发超高性能混凝土产品

来源:黄石日报      时间:2025-04-15 08:35

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   开栏语:青年兴,则国家兴;青年强,则科技强。在黄石这片创新创业的热土上,一群怀揣梦想的青年科技工作者,正用智慧和汗水,谱写着一曲曲动人的青春之歌。从实验室到生产线,从图纸设计到产品落地,黄石青年用行动证明:青春最美的模样,就是把个人理想融入国家发展。他们以科技为笔,以创新为墨,在黄石大地上描绘着高质量发展的壮美画卷。

  今起,黄石日报全媒体将聚焦这股青春风暴,开辟专栏“智汇青春 金石为开”,看青春飞扬遇见科技创新,如何迸发出耀眼的活力和能量,演绎青春激昂的精彩故事。

  对于商得辰来说,2019年是难忘的一年。

  那一年,他所带领的华新超高强抗爆混凝土科研攻关青科突击队(以下简称“青科突击队”),历时两年多,攻坚克难,坚持不懈,终于成功研发出第一款超高性能混凝土(简称“UHPC”)产品。

  尽管产品强度在国际上还缺乏竞争力,但却开了个好头,为华新摆脱对国外UHPC产品的进口依赖打下了基础。2024年9月,华新研发的国内首个抗压强度达600兆帕以上的UHPC产品,顺利通过国检集团检测。2025年1月,华新在关键核心技术上再次取得重大突破,成功研发出抗压强度超过620兆帕、抗折强度超过140兆帕、轴心抗拉强度大于55兆帕、抗拉应变超过2.5%的新型超高强度、超高韧性水泥基复合材料,其多项性能指标全球领先。

  让人惊讶的是,华新青科突击队成员目前平均年龄还不满35岁,他们点燃理想与青春的热火,在沉寂冷硬的砂石中点亮未来之光,让“国之大材”不断突破强度和韧性极限,助力建设安全可靠的国家工程。

  从无到有 坚决啃下“硬骨头”

  UHPC是一种具有超高强度、高韧性、高耐久性的新一代水泥基复合材料,一般需掺入钢纤维或高强聚合物纤维。目前,世界多国将UHPC作为新型、未来的或战略性工程材料进行研究与发展。

  “我们从国外进口UHPC产品,对方出于技术保密等原因,只卖给我们预混料,对材料配合比例丝毫不透露。”2017年,商得辰从武汉理工大学毕业后入职华新,便开始和团队成员一起,专注于UHPC产品的本土化研发。

  为了实现UHPC的自主生产,商得辰和同伴们不仅在研究室里钻研胶凝材料组成、钢纤维种类以及尺寸等多种因素对复合材料性能的影响,还需要同步进行工艺化实验,对胶砂比、水胶比等配合比例进行验证。

  最初,国内的传统混凝土搅拌设备不适用于UHPC,经过现场改造后,不足部分只能用人工顶上。“大家肩扛手提,50公斤的材料包,一包一包地往里倒,再配合加水,机器搅不动我们就自己手动搅拌,最后搅出来5吨的混凝土,大家累得直不起腰了。”商得辰回忆说。

  就这样,一边在实验室里攻坚克难,一边在验证工地上吃苦耐劳,两年多后的2019年,团队终于成功研发出第一款UHPC产品。

  项目快速推进阶段,团队遭遇了“测不准”难题,现有压力机量程不足,无法测试 600兆帕以上强度的标准试块。作为青科突击队的核心骨干,陈梦义带着队员跑遍全国作调研,决定定制国内首台1000吨级压力机,最终成功啃下“硬骨头”。

  “目前,我们已经成功配制出抗压强度650兆帕以上的UHPC,相当于每平方厘米上可以承压6500公斤。”陈梦义介绍说,若以普通家用小汽车重量为1300公斤计算,该强度相当于指甲盖大的地方顶起了5辆小车。

  多年的科研攻关和技术积累,让华新实现了UHPC产品从进口转出口。2024年,华新UHPC产品出口美国纽约,被用于公寓楼建设,目前已累计出口约1000吨左右。

  从有到优 不断取得新突破

  强度和韧性是UHPC的两大重要性能指标。在青科突击队内部,商得辰和部分队员多年坚持关注“高强”研发方向,而“90后”武汉理工大学博士饶梅,则带队攻克“高韧”技术难题。

  原本从事复合材料研究的饶梅,在面对水泥基材料时,第一时间联想到了仿生材料的研究思路,并且从贝壳的生物结构中汲取灵感,尝试将其引入UHPC材料中。“同样的形状和厚度,人工烧制的瓷片,可能用手就能掰碎,但天然的贝壳,用石块敲击都很难破碎,这就是贝壳生物结构的特点和优势。”饶梅带领团队成员打破传统思维,将自然元素与工业科技紧密结合,通过大量理论研究和实验,努力拓展水泥基材料的应用边界。

  2023年,饶梅团队已经进入研究纤维分布与混凝土抗折、抗拉、抗压关系的阶段,此时,新队员俱新疆的加入,给团队带来了新气象。

  一进入团队,俱新疆就要配合完成UHPC截面钢纤维分布图像分析处理的任务。图片数量非常多,且要对每张图片上的关键信息进行提取、比对,重复性的工作量很大。于是,俱新疆萌生了一个想法:“可不可以制作一个软件,来替代完成一些工作,提高工作效率。”

  工作之余,俱新疆自学了几个月的编程,成功开发出一款软件——UHPC截面钢纤维分布取向分析系统,同伴们则欣喜地将其取名为“新疆一号”。

  自主研发的软件大大提高了工作效率。2024年8至9月,饶梅团队取得突破性进展,并于同年底成功制备出多项性能指标全球领先的新型超高强度、超高韧性水泥基复合材料。“轴心抗拉强度大于55兆帕,相当于每平方厘米的材料可承受550公斤的拉力。”饶梅补充道,“相当于钢笔粗细的混凝土可以吊起6个体重160斤的成年人,这在以前是不可想象的。”

  更不可想象的是,华新这支青科突击队,释放青春的激情,凭借梦想的力量,让华新UHPC产品从“0”到“1”,从无到有,突破“卡脖子”技术,为国家工程建设不断提升安全稳固系数。