河南省工程建设协会

河南省工程建设协会

“点石成金” “以锈防锈” ——河南交院集团聚焦关键技术服务行业绿色发展

2021-08-27 124

碳达峰、碳中和呼唤科技支撑。在推进绿色交通发展的过程中,交通运输行业耕耘科技沃土,在新理论、新发现、新技术上陆续取得重大突破,用丰硕的技术创新成果克服绿色发展道路上的道道关卡。

在行业创新大军中,“绿色高性能材料应用技术交通运输行业研发中心”——河南交院工程技术集团有限公司(简称河南交院集团),在河南交通职业技术学院党委的领导下,近年来大力推进科学研究与科技创新工作,在玄武岩纤维、耐候钢等应用关键技术方面取得了丰硕的成果,为行业绿色发展提供了强有力的科技支撑。

据河南交院集团党总支书记、教授级高级工程师邵景干介绍,公司始终把创新视作第一动力,为科研人员提供了一流平台、优渥环境、顶尖设备,着力夯实创新发展人才基础,用“硬核”科技创新成果解决行业“卡脖子”难题,助力实现碳达峰、碳中和,为加快建设交通强国提供高质量科研成果。

把玄武岩“拉成丝”

“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。”《石灰吟》这首诗不仅生动描绘出石灰岩耐高温的特性,还将其身上无所畏惧的精神刻画得淋漓尽致。

玄武岩的工业制成品——玄武岩纤维,也具有“大无畏”精神,不但耐高温,还抗腐蚀。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维)之一,实现了工业化生产。

玄武岩纤维的生产过程被人们形象地称为“点石成金”。用火山喷发形成的天然玄武岩石为原料,将其破碎后投入熔窑中,加热至1500摄氏度左右熔融状态,通过铂铑合金拉丝漏板快速拉制,玄武岩纤维就是这样被制作出来的。

简而言之,制作玄武岩纤维的工艺,就是把坚硬的玄武岩火山岩石通过高温加热至岩浆状态下“拉成丝”。

“拉成丝”的过程工艺简洁,没有工业“三废”(废水、废气、废渣)产生,百分之百转化,且生产周期短、能耗低、附加值高,被誉为“21世纪绿色新材料”。

玄武岩纤维集强度高、耐久性好、耐腐蚀等多种优异性能于一体,诞生之初便被应用到了航天、军事等高端领域。随着产能的提高,玄武岩纤维应用推广领域越来越广,已广泛扩展到体育、环保、交通、建筑等众多领域。

交通运输行业点多、线长、面广,为玄武岩纤维的应用提供了丰富场景。河南交院集团是全国最早进行玄武岩纤维应用技术研究的机构之一,近年来持续深耕玄武岩纤维道路工程应用领域。

据邵景干介绍,在沥青混凝土中加入玄武岩纤维,可有效提高路面高温稳定性、低温抗裂性,延长道路寿命,不仅具有较高的经济效益,还具有突出的环保效益。

河南交院集团玄武岩纤维技术落地的多条高速公路项目,已然显示出这项技术带来的巨大经济社会效益。

息(县)邢(集)、尧(山)栾(川)、靖(江)盐(城)等多条高速公路和市政工程应用了河南交院集团玄武岩纤维技术,面积达60万平方米。相关数据显示,将玄武岩纤维加入沥青混料中,与普通改性沥青混凝土路面相比,高温稳定性提高了62%,低温抗裂性提高了35%,水稳定性提高了25%。路面各项性能均全面提升,路面寿命预估延长6—8年左右。同时,路面总厚度、工程造价、各阶段机械燃油消耗综合指标均不同程度下降。

一边是不断提高的性能,一边是不断下降的成本,一升一降的背后是河南交院集团对绿色技术的执着追求。据了解,该公司先后完成相关科研课题10余项,其中《长大桥梁桥面系混凝土玄武岩纤维应用技术研究》被列入“2018年度交通运输行业重点科技项目清单”;申请相关专利30多项,牵头立项和参与编制5项标准并研发多项成套应用技术,其中,牵头编写的玄武岩纤维沥青混合料国家标准已经国家标准化管理委员会立项,《玄武岩纤维沥青混凝土路面成套应用技术》被列入“2020年度河南省交通运输科技成果推广目录”,为此项技术在交通运输行业推广奠定了坚实基础。

根据河南省交通运输厅印发的《关于高速公路“13445工程”平安百年品质工程建设的指导意见》,未来5年,该技术将在河南省高速公路工程建设中得到进一步推广应用。

“我们已经做好准备,以一流的技术促进项目整体质量和安全水平均衡提升。”邵景干说。

耐候钢“锈而不蚀”

表面锈迹斑斑,看上去十分粗糙,颜色在黄红褐色之间模糊不定……如果今后你在高速公路两旁看到了这样的门架,不要担心。这些门架不是“破铜烂铁”,而是应用了耐候钢,不但强度高,而且还具有特异的抗腐蚀性。

钢的腐蚀是一个普遍而严重的问题,其中,大气腐蚀造成的损失约占全部腐蚀损失的一半,给国民经济带来巨大损失。目前,全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失高达数万亿美元以上。为解决钢在大气中易腐蚀的问题,人们想了很多办法,包括镀锌、酸洗、浸塑等。其中,最经济环保的方法当属“裸装”使用的耐候钢技术。

耐候钢表面的锈红色保护膜,可阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下的基体,大大减缓了腐蚀速度,达到“锈而不蚀,以锈防锈”的效果。耐候钢用于钢结构生产工艺可以完全达到免涂装,降低生产成本,缩短加工周期,延长使用寿命。

据了解,耐候钢的耐大气腐蚀性能为碳素结构钢的2—8倍,涂装性为普碳钢的1.5—10倍,且使用时间越长,耐腐蚀作用越突出。

美国、日本等发达国家的桥梁、景观、建筑领域,已广泛使用耐候钢。公开数据显示,美国有45%的桥梁采用耐候钢,日本有15%。而在我国,这一技术目前尚在应用初期。

长期深耕绿色交通领域的河南交院集团,很早便发现了耐候钢相关技术与行业之间的契合点。

“高速公路交安设施、桥梁设施及其他设施常用的基本钢材为Q235牌号的碳素结构钢,缺点是抗腐蚀性能差,目前常用的防腐处理工艺,均存在严重的环境污染问题。”邵景干说,耐候钢相关技术的优点能弥补行业目前的短板。

为了将这项技术引入行业,河南交院集团做了大量的科研工作。

在科研项目上,“基于耐候钢的高速公路装配式门架应用技术研究”作为河南省唯一一个科研项目,入选“2020年度交通运输行业重点科技项目清单”。该项目依托栾(川)卢(氏)等高速公路装配式门架工程实例开展研究,将在合金元素影响规律及机理、新型焊接技术、锈层稳定化处理剂等领域开展系列研究,解决技术应用实际问题。

在标准、专利上,《公路耐候钢混凝土组合梁桥技术规程》团体标准已于今年4月1日起施行,《道路用耐候钢交通安全及附属设施》入选国家标准编写计划。河南交院集团已申报耐候钢相关专利20余项。

一流平台锤炼科研精兵

工欲善其事,必先利其器。近年来,河南交院集团秉持“科技赋能发展,创新引领未来”的理念,倾力打造一流科研平台,助力攻克科研领域重大难题。

目前,河南交院集团共有沥青室、沥青混合料室、水泥室等14个标准实验室,并从英国、美国、丹麦等国引入了路面激光断面测试系统、检测车等多台高精设备,投入科研业务工作中。

同时,该公司是河南省新型研发机构,拥有10多个省部级科研平台,包括“绿色高性能材料应用技术交通运输行业研发中心”“玄武岩纤维混凝土河南省工程实验室”“桥梁智能监测与安全预警河南省工程实验室”“河南省绿色公路建设工程技术研究中心”“建筑结构加固材料河南省工程实验室”等。

依托一流的科研设施、一流的科研平台,河南交院集团不断探索高精人才培养模式。

立足“河南省博士后创新实践基地”,河南交院集团设立了专项基金,以推动人才、项目、平台的有效整合为目标,努力将该基地打造成博士后创新型人才培养摇篮。

为推动产、学、研、用深度融合发展,河南交院集团先后与郑州大学、解放军信息工程大学、河南万里交通科技集团股份有限公司等多个单位博士后科研工作站签署了联合培养博士后协议,吸纳了一大批博士以及博士后等高层次人才,构筑起强大的高新技术人才高地。目前,该基地进站博士7人,累计开展省级科研项目12项,拥有核心专利10多项。

河南交院集团在“河南省博士后创新实践基地”人才培养方面积累的经验,为公司其他领域人才培养提供了样板,更为公司高质量发展提供了源源不断的人才动力。

近年来,河南交院集团聚焦产、学、研科研创新体系建设,深化产教融合,将产业链创新链与教育链人才链有机衔接,创新融合,产教育人。立足交通运输职业教育,该集团搭建了师生实训、人才培养的“大舞台”,开发了“四段式”人才培养及孵化典型模式,为河南交通运输跨越式发展输送了大量高素质技能型专业人才。

谋后而定,行且坚毅。“十四五”大幕已经拉开,邵景干说,公司将立足河南,放眼全国,不断加强科研攻关,更好地服务学校、服务行业,为河南交通“13445工程”建设作出应有贡献。

21aa659e-6d84-4d10-abfb-bcb313410cc6.jpg.2.jpg

科研人员在玄武岩纤维技术应用一线合影。

2c904b5e-2868-44fd-aa51-9ff933001d81.jpg.2.jpg

基于耐候钢的高速公路装配式门架应用技术研究”开题会。

来源:中国交通新闻网

河南省工程建设协会

2021年8月27日


x