《探索交通》變廢為寶—大宗工業(yè)固廢“筑”就可持續(xù)交通之路

2025-07-02 14:30

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

人類利用材料建設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歷經時間長河，唇齒相依。據統(tǒng)計，每年龐大道路網的建設與養(yǎng)護需消耗超6億噸天然優(yōu)質礦物資源，且需求逐年提高。如果持續(xù)采用自然資源來供應的話，將給生態(tài)帶來巨大的挑戰(zhàn)。天育物有時，地生財有限，同時伴隨著人類對于低碳環(huán)保的深刻理解，作為基建大國的中國已經開始發(fā)生轉變。

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，但是當我們把目光擴大到施工現(xiàn)場周圍甚至更大范圍內，會發(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)活動中產生的固體廢物。近十年來，我國大宗工業(yè)固廢年產生量基本都在34億噸以上，2024年更是超過44億噸，在中國的許多城市，加強工業(yè)固廢無害化處理和綜合利用已經成為頭等要事。

寧夏交通建設股份有限公司副總經理、研究院院長/寧夏大學教授、博士生導師惠迎新：

隨著我國工業(yè)化建設的程度越來越高，每年數(shù)以萬計的工業(yè)固廢積如山，這也成為了困擾地方發(fā)展的一個頑疾；另一方面呢，隨著我們工程建設的規(guī)模的不斷擴大，急需要大量的工程材料。近十年，工業(yè)固廢在交通領域的應用對于學術界來說是一個研究的熱點。

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

寧夏交通建設股份有限公司副總經理、研究院院長/寧夏大學教授、博士生導師惠迎新：

有一次我去參觀了寧夏寧東的這個堆積固廢的渣場，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下，我就來思考，能不能把這個工業(yè)固廢用在道路和橋梁的建設之中。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提供了更優(yōu)質的原材料，拓寬了技術路徑，所以我們在整個應用過程中遵循的一個原則就是：因地制宜、應用盡用、經濟合理、生態(tài)平衡。

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

寧夏交通建設股份有限公司固廢資源道路化綜合利用及碳匯技術研究團隊負責人閆升：

現(xiàn)在看到的這個是煤矸石，然后作為路基填料應用，因為煤矸石呢，它伴隨著煤炭產出，它的理化性質差異比較大……

在煤炭仍然作為驅動社會主要能量的背景下，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，煤矸石本質上是一種堅硬的巖石，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。

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

施工現(xiàn)場，壓路機已經準備就緒，這里即將開始一場以碾壓方式為主題的測試，結合粉煤灰材料屬性和高速公路質量要求，工程團隊先前已經從強度、壓實度等不同維度展開數(shù)次試驗，用來確定粉煤灰作為路基填料的施工工藝，同時，為了應對公路建設中容易出現(xiàn)的路基沉降問題，必須提前埋設沉降點，科學預測不均勻沉降對道路性能產生的危害。

在這場大宗固廢道路資源化利用的探索中，粉煤灰發(fā)揮才能的舞臺不止在路基，它和煉鋼過程中產生的高爐礦渣、氟化工生產過程中產生的氟石膏、電廠發(fā)電過程中產生的脫硫石膏等多種工業(yè)固廢一起，經過工程師們的細心雕琢，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“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行一個有機的結合，這個是我們研發(fā)的初心。相比硅酸鹽水泥呢，第一個就是政策優(yōu)勢，綠色低碳是時代的號召，第二個是生態(tài)優(yōu)勢，它可以使用工業(yè)固廢，還有一個是經濟優(yōu)勢，生產成本比傳統(tǒng)水泥要低很多，最后一個就是低熱微膨脹的技術特點，適用于我們這種公路工程。當時研究之初，我們是對標的42.5型的硅酸鹽水泥，因為42.5型的話，應用范圍是最廣的，受眾面也是最寬的。

研究團隊帶頭人賈小龍剛剛回到試驗基地，就迅速召集團隊改良配方。

—針對早期強度，第一個方向是增大材料在混磨過程中的比表面積；第二個方向引入一些早強劑。

—從我們這方面就是加強生產過程的檢測頻率，然后這樣的話會穩(wěn)定生產的質量。

充分的討論過后，工程師們將再次開展驗證，原材料按比例依次加入，攪拌、振動，被制成塊狀，經過恒溫條件下養(yǎng)護，對樣品3天、7天、28天不同周期進行全方位測試。通過對配比方案的反復調整，直到各項指標達到要求，再送往規(guī)?；a線。

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

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)硅酸鹽水泥的生產工藝是兩磨一燒，先是去開采天然礦石，礦石進行粉磨之后會形成水泥生料，然后進行1450度的高溫煅燒，燒完之后會形成水泥熟料，最后呢，再加混合材，會形成傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥，它的一個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)固廢按照比例進行配料，再加靶向激發(fā)劑，一起進到我們這個粉磨機里面，之后它就會形成我們這種產品，相當于它少了一磨一燒，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，卻并非一帆風順。

寧夏交通建設股份有限公司副總經理、研究院院長/寧夏大學教授、博士生導師惠迎新：

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，最早我們進行鋼渣推廣的時候，大家都怕影響到我們的工程的安全或者老百姓的這個身體，但是這其實是一種以訛傳訛，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元素，所以在跟行業(yè)單位去交流的時候，我們拿到了非常詳盡的實驗的報告，鋪筑的這個案例，帶著我們這個行業(yè)領導去實地的參觀，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，必須提前經過水化反應，這樣才能有效避免開裂的隱患，當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，方才達到使用標準。

寧夏交通建設股份有限公司研發(fā)工程師徐新強：

面層里邊呢，一般應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行一個應用。

每一種固廢材料應用的背后，都代表著一次跨學科的融合，7年間，這支涵蓋了道路工程、化學、環(huán)境、材料、力學工程等多專業(yè)人才的聯(lián)合隊伍不斷壯大，完成從技術創(chuàng)新到工程落地、再到產業(yè)化的全鏈條布局，推動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，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，成為國內外道路工程中利用固廢種類最多、結構層位應用最全、利用規(guī)模最大的高速公路建設項目。

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

寧夏交通建設股份有限公司副總經理、研究院院長/寧夏大學教授、博士生導師惠迎新：

我認為工業(yè)固廢在我們交通領域可以說有非常大也非常好的這樣的前景：一方面呢，通過我們工程實踐，堅定了可以說行業(yè)的信心；第二方面呢，現(xiàn)在可能困擾我們的這個均質化的技術，讓它各種配方、標準統(tǒng)一的這些問題也即將迎刃而解；第三呢，全國各個省份也是有比較高的動力和熱情，我相信政策、技術、裝備、標準規(guī)范、理念的推動下，工業(yè)固廢在中國的應用應該會迎來比較好的未來。

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，不遺余力地改進著材料的特性，研發(fā)、合成、創(chuàng)造，為道路材料貢獻更多的新選擇，也點亮了中國公路的進化之路，在這個支撐社會高質量發(fā)展的關鍵領域，中國人竭盡才智，一次又一次打開通往新世界的大門。