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      河南省工程建設協會

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      “點石成金” “以銹防銹” ——河南交院集團聚焦關鍵技術服務行業綠色發展

      2021-08-27 431

      碳達峰、碳中和呼喚科技支撐。在推進綠色交通發展的過程中,交通運輸行業耕耘科技沃土,在新理論、新發現、新技術上陸續取得重大突破,用豐碩的技術創新成果克服綠色發展道路上的道道關卡。

      在行業創新大軍中,“綠色高性能材料應用技術交通運輸行業研發中心”——河南交院工程技術集團有限公司(簡稱河南交院集團),在河南交通職業技術學院黨委的領導下,近年來大力推進科學研究與科技創新工作,在玄武巖纖維、耐候鋼等應用關鍵技術方面取得了豐碩的成果,為行業綠色發展提供了強有力的科技支撐。

      據河南交院集團黨總支書記、教授級高級工程師邵景干介紹,公司始終把創新視作第一動力,為科研人員提供了一流平臺、優渥環境、頂尖設備,著力夯實創新發展人才基礎,用“硬核”科技創新成果解決行業“卡脖子”難題,助力實現碳達峰、碳中和,為加快建設交通強國提供高質量科研成果。

      把玄武巖“拉成絲”

      “千錘萬鑿出深山,烈火焚燒若等閑?!薄妒乙鳌愤@首詩不僅生動描繪出石灰巖耐高溫的特性,還將其身上無所畏懼的精神刻畫得淋漓盡致。

      玄武巖的工業制成品——玄武巖纖維,也具有“大無畏”精神,不但耐高溫,還抗腐蝕。我國已把玄武巖纖維列為重點發展的四大纖維(碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯、玄武巖纖維)之一,實現了工業化生產。

      玄武巖纖維的生產過程被人們形象地稱為“點石成金”。用火山噴發形成的天然玄武巖石為原料,將其破碎后投入熔窯中,加熱至1500攝氏度左右熔融狀態,通過鉑銠合金拉絲漏板快速拉制,玄武巖纖維就是這樣被制作出來的。

      簡而言之,制作玄武巖纖維的工藝,就是把堅硬的玄武巖火山巖石通過高溫加熱至巖漿狀態下“拉成絲”。

      “拉成絲”的過程工藝簡潔,沒有工業“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)產生,百分之百轉化,且生產周期短、能耗低、附加值高,被譽為“21世紀綠色新材料”。

      玄武巖纖維集強度高、耐久性好、耐腐蝕等多種優異性能于一體,誕生之初便被應用到了航天、軍事等高端領域。隨著產能的提高,玄武巖纖維應用推廣領域越來越廣,已廣泛擴展到體育、環保、交通、建筑等眾多領域。

      交通運輸行業點多、線長、面廣,為玄武巖纖維的應用提供了豐富場景。河南交院集團是全國最早進行玄武巖纖維應用技術研究的機構之一,近年來持續深耕玄武巖纖維道路工程應用領域。

      據邵景干介紹,在瀝青混凝土中加入玄武巖纖維,可有效提高路面高溫穩定性、低溫抗裂性,延長道路壽命,不僅具有較高的經濟效益,還具有突出的環保效益。

      河南交院集團玄武巖纖維技術落地的多條高速公路項目,已然顯示出這項技術帶來的巨大經濟社會效益。

      息(縣)邢(集)、堯(山)欒(川)、靖(江)鹽(城)等多條高速公路和市政工程應用了河南交院集團玄武巖纖維技術,面積達60萬平方米。相關數據顯示,將玄武巖纖維加入瀝青混料中,與普通改性瀝青混凝土路面相比,高溫穩定性提高了62%,低溫抗裂性提高了35%,水穩定性提高了25%。路面各項性能均全面提升,路面壽命預估延長6—8年左右。同時,路面總厚度、工程造價、各階段機械燃油消耗綜合指標均不同程度下降。

      一邊是不斷提高的性能,一邊是不斷下降的成本,一升一降的背后是河南交院集團對綠色技術的執著追求。據了解,該公司先后完成相關科研課題10余項,其中《長大橋梁橋面系混凝土玄武巖纖維應用技術研究》被列入“2018年度交通運輸行業重點科技項目清單”;申請相關專利30多項,牽頭立項和參與編制5項標準并研發多項成套應用技術,其中,牽頭編寫的玄武巖纖維瀝青混合料國家標準已經國家標準化管理委員會立項,《玄武巖纖維瀝青混凝土路面成套應用技術》被列入“2020年度河南省交通運輸科技成果推廣目錄”,為此項技術在交通運輸行業推廣奠定了堅實基礎。

      根據河南省交通運輸廳印發的《關于高速公路“13445工程”平安百年品質工程建設的指導意見》,未來5年,該技術將在河南省高速公路工程建設中得到進一步推廣應用。

      “我們已經做好準備,以一流的技術促進項目整體質量和安全水平均衡提升?!鄙劬案烧f。

      耐候鋼“銹而不蝕”

      表面銹跡斑斑,看上去十分粗糙,顏色在黃紅褐色之間模糊不定……如果今后你在高速公路兩旁看到了這樣的門架,不要擔心。這些門架不是“破銅爛鐵”,而是應用了耐候鋼,不但強度高,而且還具有特異的抗腐蝕性。

      鋼的腐蝕是一個普遍而嚴重的問題,其中,大氣腐蝕造成的損失約占全部腐蝕損失的一半,給國民經濟帶來巨大損失。目前,全世界每年因鋼結構腐蝕造成的經濟損失高達數萬億美元以上。為解決鋼在大氣中易腐蝕的問題,人們想了很多辦法,包括鍍鋅、酸洗、浸塑等。其中,最經濟環保的方法當屬“裸裝”使用的耐候鋼技術。

      耐候鋼表面的銹紅色保護膜,可阻礙銹蝕往里擴散和發展,保護銹層下的基體,大大減緩了腐蝕速度,達到“銹而不蝕,以銹防銹”的效果。耐候鋼用于鋼結構生產工藝可以完全達到免涂裝,降低生產成本,縮短加工周期,延長使用壽命。

      據了解,耐候鋼的耐大氣腐蝕性能為碳素結構鋼的2—8倍,涂裝性為普碳鋼的1.5—10倍,且使用時間越長,耐腐蝕作用越突出。

      美國、日本等發達國家的橋梁、景觀、建筑領域,已廣泛使用耐候鋼。公開數據顯示,美國有45%的橋梁采用耐候鋼,日本有15%。而在我國,這一技術目前尚在應用初期。

      長期深耕綠色交通領域的河南交院集團,很早便發現了耐候鋼相關技術與行業之間的契合點。

      “高速公路交安設施、橋梁設施及其他設施常用的基本鋼材為Q235牌號的碳素結構鋼,缺點是抗腐蝕性能差,目前常用的防腐處理工藝,均存在嚴重的環境污染問題?!鄙劬案烧f,耐候鋼相關技術的優點能彌補行業目前的短板。

      為了將這項技術引入行業,河南交院集團做了大量的科研工作。

      在科研項目上,“基于耐候鋼的高速公路裝配式門架應用技術研究”作為河南省唯一一個科研項目,入選“2020年度交通運輸行業重點科技項目清單”。該項目依托欒(川)盧(氏)等高速公路裝配式門架工程實例開展研究,將在合金元素影響規律及機理、新型焊接技術、銹層穩定化處理劑等領域開展系列研究,解決技術應用實際問題。

      在標準、專利上,《公路耐候鋼混凝土組合梁橋技術規程》團體標準已于今年4月1日起施行,《道路用耐候鋼交通安全及附屬設施》入選國家標準編寫計劃。河南交院集團已申報耐候鋼相關專利20余項。

      一流平臺錘煉科研精兵

      工欲善其事,必先利其器。近年來,河南交院集團秉持“科技賦能發展,創新引領未來”的理念,傾力打造一流科研平臺,助力攻克科研領域重大難題。

      目前,河南交院集團共有瀝青室、瀝青混合料室、水泥室等14個標準實驗室,并從英國、美國、丹麥等國引入了路面激光斷面測試系統、檢測車等多臺高精設備,投入科研業務工作中。

      同時,該公司是河南省新型研發機構,擁有10多個省部級科研平臺,包括“綠色高性能材料應用技術交通運輸行業研發中心”“玄武巖纖維混凝土河南省工程實驗室”“橋梁智能監測與安全預警河南省工程實驗室”“河南省綠色公路建設工程技術研究中心”“建筑結構加固材料河南省工程實驗室”等。

      依托一流的科研設施、一流的科研平臺,河南交院集團不斷探索高精人才培養模式。

      立足“河南省博士后創新實踐基地”,河南交院集團設立了專項基金,以推動人才、項目、平臺的有效整合為目標,努力將該基地打造成博士后創新型人才培養搖籃。

      為推動產、學、研、用深度融合發展,河南交院集團先后與鄭州大學、解放軍信息工程大學、河南萬里交通科技集團股份有限公司等多個單位博士后科研工作站簽署了聯合培養博士后協議,吸納了一大批博士以及博士后等高層次人才,構筑起強大的高新技術人才高地。目前,該基地進站博士7人,累計開展省級科研項目12項,擁有核心專利10多項。

      河南交院集團在“河南省博士后創新實踐基地”人才培養方面積累的經驗,為公司其他領域人才培養提供了樣板,更為公司高質量發展提供了源源不斷的人才動力。

      近年來,河南交院集團聚焦產、學、研科研創新體系建設,深化產教融合,將產業鏈創新鏈與教育鏈人才鏈有機銜接,創新融合,產教育人。立足交通運輸職業教育,該集團搭建了師生實訓、人才培養的“大舞臺”,開發了“四段式”人才培養及孵化典型模式,為河南交通運輸跨越式發展輸送了大量高素質技能型專業人才。

      謀后而定,行且堅毅?!笆奈濉贝竽灰呀浝_,邵景干說,公司將立足河南,放眼全國,不斷加強科研攻關,更好地服務學校、服務行業,為河南交通“13445工程”建設作出應有貢獻。

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      科研人員在玄武巖纖維技術應用一線合影。

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      基于耐候鋼的高速公路裝配式門架應用技術研究”開題會。

      來源:中國交通新聞網

      河南省工程建設協會

      2021年8月27日


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