人類利用材料建設(shè)公路的歷史已有幾千年，從石頭、木材到瀝青、混凝土、聚合物，筑路材料與大自然的饋贈(zèng)歷經(jīng)時(shí)間長河，唇齒相依。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年龐大道路網(wǎng)的建設(shè)與養(yǎng)護(hù)需消耗超6億噸天然優(yōu)質(zhì)礦物資源，且需求逐年提高。如果持續(xù)采用自然資源來供應(yīng)的話，將給生態(tài)帶來巨大的挑戰(zhàn)。天育物有時(shí)，地生財(cái)有限，同時(shí)伴隨著人類對(duì)于低碳環(huán)保的深刻理解，作為基建大國的中國已經(jīng)開始發(fā)生轉(zhuǎn)變。

不同于南方，西北高原的夏日短促，但依舊熾熱，黃河中上游，烏瑪高速公路寧夏石嘴山段正火熱建設(shè)中，表面上，這里看起來似乎和正常的公路修建不盡相同，但是當(dāng)我們把目光擴(kuò)大到施工現(xiàn)場周圍甚至更大范圍內(nèi)，會(huì)發(fā)現(xiàn)使用的原材料并不只是來自于天然開采，這些新面孔來源于工業(yè)活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物。近十年來，我國大宗工業(yè)固廢年產(chǎn)生量基本都在34億噸以上，2024年更是超過44億噸，在中國的許多城市，加強(qiáng)工業(yè)固廢無害化處理和綜合利用已經(jīng)成為頭等要事。

寧夏交通建設(shè)股份有限公司 副總經(jīng)理、研究院院長/寧夏大學(xué) 教授、博士生導(dǎo)師  惠迎新：

隨著我國工業(yè)化建設(shè)的程度越來越高，每年數(shù)以萬計(jì)的工業(yè)固廢積如山，這也成為了困擾地方發(fā)展的一個(gè)頑疾；另一方面呢，隨著我們工程建設(shè)的規(guī)模的不斷擴(kuò)大，急需要大量的工程材料。近十年，工業(yè)固廢在交通領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)于學(xué)術(shù)界來說是一個(gè)研究的熱點(diǎn)。

惠迎新博士，他的畢生所學(xué)都與道路工程相關(guān)，7年前，一次特別的經(jīng)歷開啟了他職業(yè)生涯的全新探索。

寧夏交通建設(shè)股份有限公司 副總經(jīng)理、研究院院長/寧夏大學(xué) 教授、博士生導(dǎo)師  惠迎新：

有一次我去參觀了寧夏寧東的這個(gè)堆積固廢的渣場，看著這些不同顏色的工業(yè)固廢，感覺自己非常渺小，所以也是在那樣的契機(jī)下，我就來思考，能不能把這個(gè)工業(yè)固廢用在道路和橋梁的建設(shè)之中。一方面缺少這樣的砂石料，那我們過去砂石料得跨過黃河去內(nèi)蒙去拉，另外一方面呢，解決了石嘴山面臨的工業(yè)固廢的堆存的現(xiàn)狀，也為我們公路的建設(shè)提供了更優(yōu)質(zhì)的原材料，拓寬了技術(shù)路徑，所以我們?cè)谡麄�(gè)應(yīng)用過程中遵循的一個(gè)原則就是：因地制宜、應(yīng)用盡用、經(jīng)濟(jì)合理、生態(tài)平衡。

大宗工業(yè)固廢在道路上的應(yīng)用是一種變廢為寶的智慧，當(dāng)然，在它們進(jìn)入到正式施工前，還需要投入更多的思考。

寧夏交通建設(shè)股份有限公司 固廢資源道路化綜合利用及碳匯技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人  閆升：

現(xiàn)在看到的這個(gè)是煤矸石，然后作為路基填料應(yīng)用，因?yàn)槊喉肥�呢，它伴隨著煤炭產(chǎn)出，它的理化性質(zhì)差異比較大……

在煤炭仍然作為驅(qū)動(dòng)社會(huì)主要能量的背景下，開采和洗煤過程中排放的煤矸石成為排量較大的工業(yè)廢渣之一，煤矸石本質(zhì)上是一種堅(jiān)硬的巖石，雖然含碳量低不適合作為燃料使用，但卻恰恰滿足路基填料所要具備的承載能力以及良好的穩(wěn)定性。

經(jīng)過嚴(yán)格篩選的煤矸石已經(jīng)被送到指定區(qū)域，與它一起即將進(jìn)入路基填筑的，還有另一種工業(yè)固廢：粉煤灰。

施工現(xiàn)場，壓路機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，這里即將開始一場以碾壓方式為主題的測試，結(jié)合粉煤灰材料屬性和高速公路質(zhì)量要求，工程團(tuán)隊(duì)先前已經(jīng)從強(qiáng)度、壓實(shí)度等不同維度展開數(shù)次試驗(yàn)，用來確定粉煤灰作為路基填料的施工工藝，同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)公路建設(shè)中容易出現(xiàn)的路基沉降問題，必須提前埋設(shè)沉降點(diǎn)，科學(xué)預(yù)測不均勻沉降對(duì)道路性能產(chǎn)生的危害。

在這場大宗固廢道路資源化利用的探索中，粉煤灰發(fā)揮才能的舞臺(tái)不止在路基，它和煉鋼過程中產(chǎn)生的高爐礦渣、氟化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氟石膏、電廠發(fā)電過程中產(chǎn)生的脫硫石膏等多種工業(yè)固廢一起，經(jīng)過工程師們的細(xì)心雕琢，將成為迄今為止使用最多的人造材料——水泥的替代品，全固廢膠凝材料也被俗稱為綠色低碳水泥。

寧夏交建交通科技研究院有限公司  副院長、科創(chuàng)中心主任  賈小龍：

傳統(tǒng)水泥它是一個(gè)“三高”行業(yè)：高耗能、高污染、高碳排放。那么在現(xiàn)在“雙碳”的一個(gè)政策背景下，如何將工業(yè)固廢的資源化利用和綠色低碳水泥進(jìn)行一個(gè)有機(jī)的結(jié)合，這個(gè)是我們研發(fā)的初心。相比硅酸鹽水泥呢，第一個(gè)就是政策優(yōu)勢，綠色低碳是時(shí)代的號(hào)召，第二個(gè)是生態(tài)優(yōu)勢，它可以使用工業(yè)固廢，還有一個(gè)是經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)水泥要低很多，最后一個(gè)就是低熱微膨脹的技術(shù)特點(diǎn)，適用于我們這種公路工程。當(dāng)時(shí)研究之初，我們是對(duì)標(biāo)的42.5型的硅酸鹽水泥，因?yàn)?2.5型的話，應(yīng)用范圍是最廣的，受眾面也是最寬的。

研究團(tuán)隊(duì)帶頭人賈小龍剛剛回到試驗(yàn)基地，就迅速召集團(tuán)隊(duì)改良配方。

—針對(duì)早期強(qiáng)度，第一個(gè)方向是增大材料在混磨過程中的比表面積；第二個(gè)方向引入一些早強(qiáng)劑。

—從我們這方面就是加強(qiáng)生產(chǎn)過程的檢測頻率，然后這樣的話會(huì)穩(wěn)定生產(chǎn)的質(zhì)量。

充分的討論過后，工程師們將再次開展驗(yàn)證，原材料按比例依次加入，攪拌、振動(dòng)，被制成塊狀，經(jīng)過恒溫條件下養(yǎng)護(hù)，對(duì)樣品3天、7天、28天不同周期進(jìn)行全方位測試。通過對(duì)配比方案的反復(fù)調(diào)整，直到各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求，再送往規(guī)�；�產(chǎn)線。

工廠內(nèi)，由工業(yè)固廢占95%、復(fù)合改性劑占3%到5%且具備綠色低碳理念的新材料已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)，從本質(zhì)上來說，傳統(tǒng)水泥和新型替代品都屬膠凝材料，就是經(jīng)過一系列物理、化學(xué)變化，將散粒狀或塊狀材料粘結(jié)成整體的材料，但二者的生產(chǎn)工藝卻大有不同。

寧夏交建交通科技研究院有限公司  副院長、科創(chuàng)中心主任  賈小龍：

傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝是兩磨一燒，先是去開采天然礦石，礦石進(jìn)行粉磨之后會(huì)形成水泥生料，然后進(jìn)行1450度的高溫煅燒，燒完之后會(huì)形成水泥熟料，最后呢，再加混合材，會(huì)形成傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥，它的一個(gè)碳排放和能耗主要就是發(fā)生在中間的煅燒環(huán)節(jié)。我們這種材料的話它是只需要一磨，就是通過將各種工業(yè)固廢按照比例進(jìn)行配料，再加靶向激發(fā)劑，一起進(jìn)到我們這個(gè)粉磨機(jī)里面，之后它就會(huì)形成我們這種產(chǎn)品，相當(dāng)于它少了一磨一燒，它可以減少90%的二氧化碳和85%的能耗。

從固體廢物變身成為綠色道路材料，中國人將變廢為寶的智慧發(fā)揮到極致，然而研究之初，卻并非一帆風(fēng)順。

寧夏交通建設(shè)股份有限公司 副總經(jīng)理、研究院院長/寧夏大學(xué) 教授、博士生導(dǎo)師  惠迎新：

混凝土和瀝青、還有我們天然的砂石料用了幾百年，通常情況下一聽到工業(yè)固廢就想到的是有危害、輻射等等，最早我們進(jìn)行鋼渣推廣的時(shí)候，大家都怕影響到我們的工程的安全或者老百姓的這個(gè)身體，但是這其實(shí)是一種以訛傳訛，它的主要成分呢，就是以鐵、硅為主，它也是我們自然界廣泛存在化學(xué)元素，所以在跟行業(yè)單位去交流的時(shí)候，我們拿到了非常詳盡的實(shí)驗(yàn)的報(bào)告，鋪筑的這個(gè)案例，帶著我們這個(gè)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)去實(shí)地的參觀，去消除他們觀念上的這種抵觸。

鋼，被稱為大國之筋骨，在全世界的應(yīng)用都極具廣泛性，鋼渣在道路工程中同樣如此，可是，鋼渣性情暴躁，必須提前經(jīng)過水化反應(yīng)，這樣才能有效避免開裂的隱患，當(dāng)鋼渣浸水膨脹率小于1%、游離氧化鈣含量小于2%、壓蒸粉化率小于3%時(shí)，方才達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

寧夏交通建設(shè)股份有限公司  研發(fā)工程師  徐新強(qiáng)：

面層里邊呢，一般應(yīng)用的是鋼渣瀝青混合料，我們主要替代的是10-15毫米和5-10毫米這兩種規(guī)格的碎石；然后基層的話我們一般用的是0-5毫米，拌成水泥穩(wěn)定碎石這樣子的基層混合料去進(jìn)行一個(gè)應(yīng)用。

每一種固廢材料應(yīng)用的背后，都代表著一次跨學(xué)科的融合，7年間，這支涵蓋了道路工程、化學(xué)、環(huán)境、材料、力學(xué)工程等多專業(yè)人才的聯(lián)合隊(duì)伍不斷壯大，完成從技術(shù)創(chuàng)新到工程落地、再到產(chǎn)業(yè)化的全鏈條布局，推動(dòng)寧夏成為西北部大宗工業(yè)固廢道路綜合利用的中心。

長度57公里的公路建設(shè)，利用工業(yè)固廢突破300萬噸，節(jié)約砂石、骨料、水泥量超380萬噸，減少二氧化碳排放量約10萬噸，成為國內(nèi)外道路工程中利用固廢種類最多、結(jié)構(gòu)層位應(yīng)用最全、利用規(guī)模最大的高速公路建設(shè)項(xiàng)目。

憑借首次在高速公路上的集中化利用，成功入選交通運(yùn)輸部科技示范工程、國家《綠色技術(shù)推廣目錄（2024年）》、國家發(fā)改委第一批綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范項(xiàng)目。面向未來，在中國全力倡導(dǎo)綠色低碳的時(shí)代背景下，固廢材料將在更多地區(qū)的交通工程中大顯身手。

寧夏交通建設(shè)股份有限公司 副總經(jīng)理、研究院院長/寧夏大學(xué) 教授、博士生導(dǎo)師  惠迎新：

我認(rèn)為工業(yè)固廢在我們交通領(lǐng)域可以說有非常大也非常好的這樣的前景：一方面呢，通過我們工程實(shí)踐，堅(jiān)定了可以說行業(yè)的信心；第二方面呢，現(xiàn)在可能困擾我們的這個(gè)均質(zhì)化的技術(shù)，讓它各種配方、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的這些問題也即將迎刃而解；第三呢，全國各個(gè)省份也是有比較高的動(dòng)力和熱情，我相信政策、技術(shù)、裝備、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、理念的推動(dòng)下，工業(yè)固廢在中國的應(yīng)用應(yīng)該會(huì)迎來比較好的未來。

無論取自天然，還是變廢為寶，一直以來，人們用辯證的視角看待公路發(fā)展與自然生態(tài)之間千絲萬縷的聯(lián)系，不遺余力地改進(jìn)著材料的特性，研發(fā)、合成、創(chuàng)造，為道路材料貢獻(xiàn)更多的新選擇，也點(diǎn)亮了中國公路的進(jìn)化之路，在這個(gè)支撐社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域，中國人竭盡才智，一次又一次打開通往新世界的大門。

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