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【内蒙古】内蒙古高路公司内蒙古综合交通科学研究院有限责任公司固废高值化综合研究应用创新团队

来源:中国公路网 时间:2021-11-05

打造固废高值化利用优势品牌


一、依托科创平台优势,打造固废高值化利用品牌

内蒙古高路公司内蒙古综合交通科学研究院有限责任公司内蒙古交科院固废高值化综合研究应用创新团队自2018年成立以来,始终践行“绿水青山,就是金山银山”的发展理念,牢牢把握内蒙古自治区作为祖国生态安全屏障的战略定位,瞄准自治区生态环境承受能力弱、公路建设优质材料缺、工业固废产储规模高等特点,积极申请并获批了“公路建设绿色节能关键技术院士专家工作站”、“多组分高性能混凝土应用内蒙古自治区工程研究中心”、“内蒙古自治区道路材料循环利用与养护工程技术研究中心”、“内蒙古自治区高等级公路养护技术企业重点实验室”等多个科技创新平台以及国家高新技术企业资质,团队充分挖掘平台的创新资源优势,积极开展节能减碳、固废利用等方向的科技研发工作,同时利用科技成果不断积蓄发挥平台的集聚优势,实现了创新资源的良性循环。随着国家“碳达峰、碳中和”行动的推行以及团队近年来固废利用研究基础的不断积累,团队正在申报自治区首个固废利用类创新平台——“内蒙古自治区固废资源化综合利用技术工程研究中心”,致力于实现钢渣、煤矸石、粉煤灰、尾矿、建筑垃圾等固废在公路工程中的高值化规模化利用。团队充分依托上述科创平台的资源优势,正在着力打造固废高值化利用优势品牌。


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内蒙古高路公司内蒙古综合交通科学研究院有限责任公司内蒙古交科院固废高值化综合研究应用创新团队


二、针对自治区固废特点,针对性开展专项科技攻关

团队自2018年成立以来,通过深入系统调研自治区固废种类、规模、分布等信息,针对钢渣、煤矸石、路面铣刨材料、城市建筑垃圾等多种固废,共计开展了包括国家级与省部级课题7项,研究经费共计1000余万元,具体包括:

1. 国家自然科学基金项目1项——《内蒙古地区路面横向带状隆起病害孕育机理及防治措施研究》(42万元);

2. 自治区科技厅重大科技专项2项——《内蒙古地区钢渣全组分资源化成套技术与应用研究》(500万元)、《利用煤矸石固废生产高活性偏高岭土技术研发》(50万元);

3. 自治区科技厅科技计划项目1项——《面向绿色施工的热拌热铺减排沥青混合料制备及应用技术》(50万元);

4. 自治区交通厅科技计划项目2项——《内蒙古沥青路面固废资源化厂拌冷再生利用成套技术研究》(422万元)、《寒冷地区水泥混凝土结构抗盐冻技术》(130万元);

5. 呼和浩特市科技局重大科技专项1项(正在履行任务书签订程序)——《建筑垃圾在绿色公路中规模化综合利用关键技术研究》(90万元)。

通过上述固废类科研项目的研究,逐步形成内蒙古地区钢渣全组分资源化综合利用关键技术、利用煤矸石生产高活性偏高岭土及制备高性能耐盐碱腐蚀水泥混凝土技术、内蒙古地区沥青路面铣刨料资源化厂拌冷再生利用成套技术、城市建筑垃圾在公路工程中的规模化利用技术等一系列关键技术。截至目前,团队共荣获了中国公路学会科学技术奖二等奖1项,主持参与编制行业标准1部,地方标准7部,发表学术论文20余篇,授权发明专利2项,实用新型专利20项,软件著作权10项,正处于审核阶段的发明专利3项,实用新型专利11项。

三、以示范工程为载体,探索固废规模化利用途径

(一)钢渣资源化利用

团队根据自治区重大科技专项《内蒙古地区钢渣全组分资源化成套技术与应用研究》的研究成果,分别在G65包茂高速包头至东胜段改扩建工程实施了6500m2AC-16钢渣沥青混凝土上面层(主线匝道)、6500m2 AC-20钢渣沥青混凝土下面层(主线匝道)、5000m2ATB-25钢渣沥青混凝土下面层(主线)、30000m2水泥稳定钢渣上基层(主线)、1000m2主线收费站水泥混凝土面层等钢渣资源化利用示范工程;在G6京藏高速公路乌海段实施了2500m2钢渣微表处示范工程;在G55二广高速公路二连浩特至赛罕塔拉段公路改扩建工程实施了1000m3钢渣微粉-水泥复合混凝土示范工程;在G55二广高速公路集宁至阿荣旗联络线草高吐至乌兰浩特段实施了4000m2AC-20钢渣沥青混凝土中面层。通过上述钢渣在公路工程不同结构层位的资源化利用示范工程的实施,累计消纳利用钢渣 20000余吨。团队通过对上述示范工程的性能检测,发现钢渣在公路工程中的应用取得圆满成功,同时取得了良好的路用性能、经济效益与环保效益。

路用性能良好:团队钢渣资源化利用技术的应用,既可以缓解建材天然资源短缺的困境,又能解决钢渣堆积造成的环境危害等问题,可带来显著的社会效益。由于钢渣集料具有天然集料所不具备的耐磨、抗滑等特性,同时与沥青粘附性好,用作沥青路面面层的集料可以提高路面行车舒适性与安全性。同时钢渣粉具有一定的胶凝活性,可以替代水泥用于道路基层与水泥混凝土中,可提高基层材料的抗裂性,并可制备钢渣基养护材料。

经济效益显著:与传统沥青混凝土相比,利用钢渣铺筑沥青混凝土上面层每公里可节约成本为10.7万元/公里,铺筑沥青混凝土中面层每公里可节约成本为12.8万元/公里;与传统ATB结构层相比,利用钢渣铺筑ATB结构层每公里可节约成本为3.1万元/公里;与传统上基层相比,利用钢渣铺筑上基层每公里可节约成本为4.2万元/公里。因此,钢渣在道路工程中的应用,在降低公路建设成本的同时可以提高道路工程质量,降低全寿命周期内养护成本,因而有着良好的经济效益。

环保效益显著:传统的集料在开采和加工过程中,各类设备耗能会产生大量的碳排放,用钢渣替代传统集料,可以减少因此产生的二氧化碳。水泥生产过程中也会产生大量CO2,钢渣粉替代水泥可实现节能减排,每节省1吨水泥,可减排0.8吨的CO2。同时减少了砂石材料的开采,保护了环境。因此,钢渣在道路工程中的资源化利用具有显著的环境效益,对于促进我国实现碳达峰、碳中和目标具有积极意义。

同时,为了更好的实现钢渣在公路工程中的规模化利用,团队正在逐步研究建立内蒙古地区路用钢渣标准化体系,包括主持参与编制了行业标准《钢渣沥青混合料》及内蒙古自治区地方标准《钢渣稳定基层材料设计与施工技术》《内蒙古地区钢渣梯级利用生产技术规范》《内蒙古地区钢渣粉尘及重金属离子抑制技术标准》《钢渣沥青混凝土路面施工技术规范》《钢渣水泥混凝土施工技术规范》,以期为钢渣的规模化综合利用提供技术支撑。

(二)沥青路面铣刨料资源化循环利用

团队通过《内蒙古沥青路面固废资源化厂拌冷再生利用成套技术研究》的深入研究,结合内蒙古地区高速公路的改扩建项目,提出含冷再生层的沥青路面结构与材料一体化设计方法、不同应用层位冷再生混合料精细化设计方法以及内蒙古寒区冷再生层施工工艺及质量控制标准。项目的技术成果应用在G65包茂高速包头至东胜段改扩建工程的多个结构层位,包括40000m2主线上基层、40000m2ATB-25主线下面层、10000m2AC-20匝道中面层,共计循环利用沥青路面铣刨料近30000 吨。该示范工程的实施,可以在最大限度利用原路面结构和材料的前提下,恢复、提高既有路面的使用性能和耐久性。再生材料在冰点以上就可施工,每年可以延长施工时间2个月以上,同时冷再生过程不消耗燃油,无粉尘、碳和沥青烟排放,实现了节能减排,积极响应了国家倡导的绿色低碳可持续发展方式,为我国早日实现“碳达峰”“碳中和”目标助力。该项目的技术成果应用在既有沥青路面维修工程中,具有显著的经济效益与环保效益。

经济效益显著:当上基层采用团队研究的乳化沥青厂拌冷再生材料时,与传统冷再生方式相比,节约乳化沥青用量1.2%,新集料用量6%,矿粉用量1%,据估算每吨可节约造价约34元;将团队研究的乳化沥青厂拌冷再生材料用于ATB层位时,据初步估算,可节约工程造价至少10%。

环保效益显著:据初步估算,仅示范工程的实施就可节约土地4亩,节约矿山资源40000吨,减少沥青用量1000吨,节约重油250吨,减少CO2排放700吨,减少SO2排放150吨。内蒙古自治区每年合计约产生220万吨沥青旧料,若对沥青旧料采用乳化沥青厂拌冷再生利用,则可节约土地300亩,节约矿山资源2800000吨,减少沥青用量75000吨,节约重油18000吨,减少CO2排放52000吨,减少SO2排放11000吨。


【编辑:陈露】

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