科技人物 | 王火明：一支团队开创低碳绿色新路
时间：2024年11月20日
我国庞大的公路网络随着运营年限的增长，其维护保养所消耗的沥青材料也是一个巨大的天文数字。为此，中心道路与工程研究院组建了一支研究路面结构和新型材料的攻关团队，王火明博士便是这支团队的带头人。2008年6月王火明从重庆交通大学毕业后，一直长期从事沥青路面结构与材料的科研开发、路面检测及相关技术咨询工作，由他带领的科技创新团队经过十多年的刻苦钻研，取得了丰硕的科研成果，并在推广实践中形成了鲜明的技术特色。
“低碳、低扰”技术成功推广运用
大宗固废资源的道路化综合利用问题，一直是绿色低碳研究领域迫切需要攻克的技术难题。据统计，目前，我国大宗工业固废堆存量约有620亿吨，并且每年新增量超过36亿吨，而综合利用率却不足55%。与此同时，我国道路建养及改扩建任务依然繁重，砂石限采条例陆续颁布，寻找原料替代品的需求日益迫切。在王火明博士的带领下，固废资源化研究中心创新团队的周启伟（绿色养护材料负责人）、李菁若（固废负责人）、徐周聪（路面智能管养）等科技创新骨干都做出了重要贡献，在固废道路化新材料研发与工程示范领域积累了丰富的研究与实践经验，取得了重要的阶段性原创成果。
比如，浙江甬台温高速公路温州段大修工程就是其中一个典型的案例。甬台温高速公路是国家高速公路网沈海高速（G15）主干线重要组成部分，该高速公路温州段北起与台州交界的乐清湖雾岭，南至与福建交界的分水关，全长137.903公里，是贯穿温州市南北的交通大动脉。由于这条高速公路通车运营至大修前已近18年，随着重载、超载现象的普遍存在，在荷载、雨水、光照等条件耦合作用下，该路段沥青路面损坏状况严重，不仅行驶舒适性较差，而且车辆在高速行驶时存在安全隐患。因此，迫切需要对该路段进行深度养护和大修。2019年7月甬台温高速公路温州段正式进入大修阶段。主要建设目标为单幅165.4公里的路面大修养护，并同期改造提升全线333公里的防撞护栏等级。以王火明博士为首的科研团队对大修工程的重点、难点进行了深入细致的调查研究，凭借良好的科技积淀，以“低碳、低扰”养护新理念为指引，结合工程实际，有针对性地启动了“深厚软基高速公路路桥过渡段搭板脱空病害非开挖治理技术研究及示范”、“大粒径ATB再生沥青混合料用于路面调平结构的研究与应用”、“大交通流量高速公路大修养护交通组织优化技术”等多个研究课题，为大修工程攻克了系列技术难题，使“低碳、低扰”技术成果得到了成功的验证和运用。特别是废旧沥青再生ATB-25混合料作为路面结构调平层使用，与沥青面层一起构成全厚式沥青路面，这种大粒径ATB施工工艺，结构密实，耐水损坏，不易产生收缩开裂，不易导致反射裂缝，有效延长和提高了大修后甬台温高速公路的使用寿命，以“低碳、低扰”目标实现了项目大修任务。2020年11月27日上午9时30分，随着金宕大桥面层最后一幅摊铺结束，浙江省内最大规模高速公路养护G15沈海高速温州段路面大修EPC项目主体工程全部完工，不仅高质量完成了大修任务，而且比原计划工期提前了7个月。
“双百万工程”树立绿色低碳的行业标杆
高性能耐久型沥青路面热再生关键技术，在我国公路保养维护工程中具有重要的经济效益和环境保护作用。据不完全统计，我国每年由于公路大修而产生的沥青旧料高达1.6亿吨，其中有5%的废旧沥青和95%的废旧石料，如何高效利用沥青和旧料是道路工程领域长期研究的难点和热点。王火明博士主持的延寿增韧技术创新团队，基于路面热再生旧料利用率低、再生剂活化性差、再生混合料耐久性差等一系列问题，研发了一种基于表面活性理论的多效再生剂的制备及性能评价，开展了精细化的旧料管理体系和再生沥青混合料性能评价体系研究，并开展了基于加速加载模式下的再生料耐久性评价方法，构建基于表面活化—旧料精细化管理—加速加载耐久性评价的高性能大比例RAP沥青旧料利用关键技术体系，具有自主知识产权的沥青路面热再生技术，成为低碳绿色研究的重要成果。
具有代表性的工程案例有广西桂林高速公路大修工程G65阳朔至平乐高速公路、G65桂林至阳朔高速公路、S2201灵川至三塘高速公路等三项公路保养大修项目，全长147.879km，均已通车约12年。近年来受到运营年限增长以及在外部环境条件耦合作用下，导致路面裂缝、车辙、沥青材料老化、抗滑性能下降等问题。桂林三条高速的大修是首个“双百万工程”（百万平米就地热再生和百万平米超薄罩面），单一工程体量居行业第一，不仅具有重要的社会和经济效益，而且充分引领了行业的技术进步。开工伊始，王火明博士团队便深入项目施工现场，结合项目施工工艺特点、材料特性，项目所在地气候、降雨量及项目设计年限等实际情况，制定科学、可行的实施方案。最后确定采用“湿热多雨环境下复拌就地热再生沥青混合料耐久性评价”、“多功能再生剂的制备及其在湿热多雨地区高速公路复拌就地热再生工程中应用”和“高粘弹改性沥青骨架密实型超薄罩面关键技术研究与示范”等课题研究成果。在就地热再生施工方面，技术团队制定了《就地热再生现场施工温度监控制度》，完成了国内首个就地热再生施工智能化监控平台研发和装机使用，完成了多功能再生剂的研发并实现了就地热再生冬季低温施工，在气温为7℃的情况下，完成了混合料摊铺，经工后检测混合料性能指标均高于设计阀值，打破了现有行业规范对低温施工的限制，解决了就地热再生低温难以施工、难以压实的行业难题；在超薄罩面方面，团队制定了《高弹改性沥青现场生产优化管控方案》，完成了高粘弹改性沥青的配方优化及混合料性能验证，工后检测高温动稳定度、抗水损害性能等指标，均明显高于设计阀值，有力保证了超薄罩面在桂林湿热多雨地区的耐久性。
王火明博士技术团队开发的“低碳、低扰”养护技术，切实地解决了桂林大修过程中复拌就地热再生混合料耐久性评价、复拌就地热再生工艺低温施工质量控制、高粘弹超薄罩面的性能提升等问题，全面提升大修工程的质量品质，充分发挥了绿色低碳生产力的重要作用。在实施过程中最大程度地减小了对交通的干扰，减少了整个大修工程的碳排放，同时也提升了道路设施的服务品质，取得了卓越的成效。王火明博士技术团队主持和参与编著有关技术规范多项，获得国家和省部级科学技术奖十多项。科研成果被广泛应用于重庆、贵州、黑龙江、广东、广西、西藏、云南、新疆等地公路养护工作，对“低碳、低扰”的环境保护做出了突出贡献。
王火明在展会作学术报告
（撰稿人：关书敏）
上一篇：践行绿色理念，科技助力生态治理