1874期 第1773期 本期开刊时间: 2019-05-07 星期二
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李娜的绿色科研路
新闻作者:本报记者 李 华


2017年陕西省特支计划“拔尖人才”,2018年陕西省第十二届青年科技奖,在李娜身上,除了这些荣誉,标签也很多:青年科研骨干、开拓型学术带头人。
2012年,从长安大学道路与铁道工程专业博士毕业后,李娜进入西安公路研究院科技研发推广中心工作,其间,博士后进站,出版专著一部,在国内外核心期刊发表论文20余篇,取得国家专利27项,其中发明专利9项,软件著作权1项,实用新型专利17项。带着博士在读期间就已经着手研究的斜向预应力混凝土路面课题入行,到解决榆林地区材料短缺、生态保护问题的风积沙综合利用研究,再到现在的燃煤电厂废渣利用和“海绵城市”的建筑垃圾利用研究,李娜的科研路子顺应了生态文明建设和绿色交通发展的大势,越走越实。
斜向预应力路面“出道”
传统的混凝土路面,虽然相较沥青路面来说,因为没有有害气体排放,更环保。但因为有接缝,在接缝处易发生病害,行车舒适性欠佳。2008年,李娜刚读博的时候就跟着导师和课题组着手斜向预应力混凝土路面的课题立项。该课题希望通过预应力筋的斜向布设,同时产生横向和纵向的预应力,使混凝土路面可以免设接缝,从而提升舒适性和承载力,延长路面寿命。
“这怎么可能实现?”李娜回忆起刚立项时,因为研究涉及大量的力学计算,加上后期施工工艺极难把握,有专家提出了质疑。难,是压力,也是动力,李娜跟着课题组严谨计算、埋头实验。攻关初步有成果之后,他们先是在学校开展了2米×8米室内模型实验,确定了斜向预应力预应力路面的细部构造,于2009年在铜川210国道南山峁隧道正式铺筑斜向预应力混凝土路面试验段100米,首次实现了混凝土路面100米不设接缝。随后,申请交通运输部西部项目项目立项,继续进行深化研究和成果的推广应用,在2013年通过验收,达到国际领先水平,2015年荣获陕西省科学技术奖二等奖、中国公路学会科学技术二等奖和全国交通运输企业科技创新成果二等奖。
八年磨一剑,这项具有革新意义的路面技术,解决了水泥混凝土路面需设置接缝的世界性难题,项目成果列入交通运输部推广目录,至今已在全国多个省、市的新建高速公路、二级公路及改扩建工程的十余条道路中成功应用,累计铺筑面积20余万平方米,取得了显著的经济和社会效益。
2016年,“公路混凝土梁桥预应力混凝土桥面铺装技术研究”在省交通运输厅立项,将斜向预应力技术成功应用于桥面铺装,在商丹一级公路改扩建工程、水阳高速公路工程的桥面铺装进行了试验段的铺筑,今年还将在陕甘界至陇县高速公路桥面铺装进行应用。
在陕北 就地取材变废为宝
在李娜的办公室里,堆放着很多编织袋,“这都是我们去路上取的样,办公室有点乱,像实验室。”李娜说。翻开其中一袋,这是她上个月去榆林调研取的燃煤电厂的炉渣,她目前手中正在的推进的项目中就有一项是研究燃煤电厂废渣在公路基层中的利用技术。
在榆林,发电厂很多,而且以火力发电为主。电厂产生的炉渣,大多露天存放或置于处置场,许多燃煤电厂将粉煤灰与锅炉底部的废渣一起排出,占用大量土地堆放,不仅加剧了土地利用矛盾,同时还产生多种环境问题。据了解,像燃煤电厂炉渣这样的工业固体废弃物,目前在全国的资源化利用率仅有30%左右。将现有的废渣进行资源化利用,变废为宝,就是李娜这项课题的初衷。
李娜介绍说:“因为陕北地区的地理条件关系,当地筑路用的碎石资源本来就很紧缺。电厂的废渣是固废,占地不说,也污染环境。我们研究燃煤电厂废渣用作公路基层的材料,就是既想解决原材料短缺问题,又解决环保问题。”今年3月份,李娜赴榆林调研榆横煤电公司、中煤榆林能源化工、榆林煤化醋酸厂、榆横工业废渣处理公司等单位,实地沟通取样,“因为每一家电厂废渣的成分都不一样,废渣有一定的活性,我们目前所做的实验就是大量的废渣物理化学特性分析、微观分析,开展不同掺量废渣的混合料组成设计及性能试验,最终得到合适的配比,去作为公路基层材料应用。”
就地取材,变废为宝。即将进入成果验收阶段的榆林地区风积沙综合利用筑路技术研究也是秉承了这个思路。榆林市地处陕西省最北端,毛乌素沙漠南缘,风积沙分布广泛。项目研究以国省干线公路在榆林境内的省道204榆靖段和国道210陕蒙段的改扩建工程为依托,充分利用风积沙和粉煤灰,应用水泥粉煤灰综合稳定技术,开展路基封层和路面底基层的修筑技术研究。研究内容包括榆林风积沙的工程技术分类、水泥粉煤灰综合稳定风积沙的配合比设计、冻融防冲刷性能、变形特性及防裂性能、施工压实工艺等。上述2个路段均穿越风积沙地带,前期已利用水泥、粉煤灰稳定风积沙铺筑了路基封层和路面底基层,并埋设了温湿度传感器,效果良好。目前,李娜正在着手编制陕西省地方标准《水泥稳定风积沙路面基层施工技术规范》。
瞄准“海绵城市” 用好建筑垃圾
近年来,在强降水天气下由于城市排水不利产生的“城市内涝”问题日益凸显,以“渗、滞、蓄、净、用、排”为方针的“海绵城市”建设被提上日程。2016年,李娜他们把目光瞄准了作为全国“海绵城市”建设试点的西咸新区沣西新城。在此之前,西安公路研究院研发推广中心在西线北环高速的建筑垃圾利用,在圈子里就已经打响了名气。继续着眼建筑垃圾的资源化利用,这一次是用在“海绵城市”,李娜是项目的技术负责人。“2016年,为申请这个课题可是没少加班没少下功夫,课题是8月完成了申请材料的提交,我儿子9月出生,总算是赶在孩子出生前完成了申请工作。”李娜说。
据统计,目前我国的建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30%-40%。而正处于如火如荼建设期的西咸新区,仅沣西新城棚户区改造的拆迁就会产生150万方建筑垃圾。“这些建筑垃圾中有大量上世纪七、八十年代砖瓦房拆迁产生的砖块、混凝土块、砂浆块,这些材料本身就有一定的吸水、透水性和吸附作用。我们要做的,就是使用再生骨料制备透水混凝土,或在海绵城市LID设施中采用再生骨料替代碎石,这样既达到将建筑垃圾资源化再生利用的目的,又达到海绵城市传输径流、净化雨水和滞蓄雨水的目的。”据李娜介绍,消纳100万吨建筑垃圾就可节约因堆放垃圾而占用的土地100多亩。这样一来,不仅破解了“垃圾围城”的困局,也减少了大量砂砾、碎石等不可再生资源的开采,就近取材,省钱省材又低碳。
2017年,交通运输部发布的《关于全面深入推进绿色交通发展的意见》指出,要强化绿色交通科技研发,强化科研单位、高校、企业等创新主体协同,开展以绿色交通新技术、新产品、新装备为重点的科研攻关。合理选用建筑材料和施工工艺,尽量少填少挖,追求取弃平衡,降低交通建设造成的生态影响,李娜在她的科研攻关过程中,也一直是这么做的。
今年,李娜手头除了重点推进的燃煤电厂废渣筑路、建筑垃圾在“海绵城市”的利用等两个项目外,她参与的“交通强省”战略课题也即将进入收尾攻坚阶段,“今年虽然忙,但我打算再努努力加把劲,争取完成博士后出站。”李娜说。

















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