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大无限平台平台组团赴浙江考察路面新材料的报告

时间:2018-01-19 来源: 点击:2308 编辑:kzadmin

    

2018年1月11日至13日,由大无限平台平台副会长、执行秘书长施佑生带队,就浙江交通领域使用玄武岩纤维新材料增强沥青路面的情况进行了考察,考察组成员有市交委所属的建设中心、设施局、质监站,还有华昱高速公司、路桥集团、粤通公司等多个部门、企业的技术负责人等共11人。此前,深圳高速股份有限公司由集团公司执行董事、副总裁廖湘文带队,已先期来到浙江石金玄武岩纤维股份有限公司考察。现就考察情况报告如下:

一、 玄武岩纤维是最佳的路用新材料

1月12日上午我们即来到了位于浙江东阳市横店的浙江石金玄

武岩纤维股份有限公司(以下简称“浙江石金”)分别听取了横店集团董事、副总裁兼浙江石金玄武岩纤维股份有限公司董事长任立荣、副董事长胡显奇、总经理王会忠的介绍,并参观了连续玄武岩纤维的生产工厂现场,亲眼目睹了连续玄武岩纤维由唯一玄武岩为原料熔融后拉丝的“点石成金”过程。公路常见的铺路石玄武岩,在高温熔融下被拉制出比头发丝还细5倍至10多倍的金褐色的几万米不断头的连续纤维。在考察中我们了解到:

1、 我国玄武岩纤维行业走在全世界的前列

在座谈交流中我们了解到,我国的玄武岩纤维不同于碳纤维,在

世界上是走在全列的。“连续玄武岩纤维”是我国新材料皇冠上的另一颗璀璨的明珠。它是“关键战略材料”,又是“先进基础材料”,是我国完全有可能率先在全世界做大做强的新型高技术纤维。它是21世纪的绿色环保材料,直接将火山岩熔融后拉成连续纤维。它是世界高技术纤维行业中可持续发展的有竞争力的新材料产业。20世纪60年代,苏联国防部下命令开发连续玄武岩纤维,花了一亿美金终于在1985年获得了初级的工业化生产技术。苏联解体后,俄罗斯曾大力发展这一技术。之后,美国、日本等国多年来也试图研究攻克这一工业生产技术,但是至今均没有在本土获得成功。现任浙江石金公司副董事长、时任863计划课题组组长胡显奇回忆说,2002年我国将“玄武岩连续及其复合材料”列入国家863计划(2002AA334110);20057月在上海通过了现场验收,由此标志着我国打破了俄罗斯、乌克兰对这一技术的垄断,终于获得了以全电熔炉为工艺技术特征的完全自主知识产权的核心生产技术。经过10多年的发展,目前,我国的玄武岩纤维生产能力和企业总数已经超过了国外的总和,并开始“领跑”世界。特别是我国区别于美国、日本、韩国、英国、德国、法国等国家,我国拥有极其丰富的适合于拉制连续玄武岩纤维的火山岩资源。因此,我国玄武岩纤维产业走在世界前列,为我国建设“交通强国”实现交通工程的创新提供了这一新材料的支撑和保障。

玄武岩纤维具有一系列优异的性能。由于它具有突出的耐低温耐高温的性能(-269~700℃),突出的化学稳定性(耐辐照、耐久性、耐酸性、耐烧蚀、耐水解、耐核辐射等),优异的环境友好性,拉伸强度相当于T300碳纤维,价格是碳纤维的八分之一或六分之一,力学性能比普通玻璃纤维普遍高出15%~20%,低的导热系数、高的吸音系数(0.90-0.99)和高出玻璃纤维一个数量级的体积电阻率(1x1012Ωm)等等优异性能。目前借助其优异的综合性能在我国的国防军工、交通基础设施、建筑节能、海洋工程、电力特高压输送、轨道交通车辆和汽车轻量化、消防、环保等等领域已凸显出它在实施“一带一路”、“军民融合”、绿色发展、海洋强国、节能环保战略和中国先进制造中的支撑作用!

2、 玄武岩纤维是最佳的路用新材料

玄武岩纤维与我国公路常用的路面添加剂和其它聚酯纤维、聚丙

烯晴纤维和木质素等路用纤维不同,具有显著的优异的综合性能。

玄武岩纤维不同于聚酯纤维、聚丙烯晴等聚合物纤维,具有显著的抗老化、耐候性和耐久性,尤其是玄武岩纤维的耐磨性、耐水性、耐环境适应性和耐温性是聚合物纤维所远远不及的。尤其是短切玄武岩纤维在沥青混合料中的抗裂缝、增强、增韧的功效,对抑制路面车辙起到了“四两拨千斤”的作用。

玄武岩纤维不同于SMA级配中的木质素纤维。木质素纤维在“三多一少”(粗集料多、油多、粉料多,细集料少)的沥青混合料中的主要功效是吸油,提高施工的工艺性。短切玄武岩纤维虽然表面积比木质素要小一点(即吸油率会逊色一些),但是,其三位分散相纤维组成网络的存在有甚强的抗裂缝和加强加筋作用,这是木质素纤维所不可比拟的。

玄武岩纤维也不同于矿物纤维。当年美国俄亥俄州考察团去德国学习其SMA级配沥青路面后,认为木质素不绿色环保就改用了矿物纤维并获得成功。矿物纤维是用部分玄武岩和辉绿岩等硅酸盐类岩石或矿渣等组成,经高温熔融高速离心法甩制施胶剂处理而成的絮状矿物纤维,通常呈乳白色或淡黄色絮状,其中有10%至18%左右的渣球含量。由于矿物纤维的单丝直径细度在5微米以下容易被人体通过呼吸道吸入,尤其是酸度系数(SiO2+Al2O3/CaO+MgO)较低,通常为1.2至1.3左右,而玄武岩纤维的酸度系数通常为6.5以上。酸度系数越高,化学稳定性和力学性能就越高,反之,就越低。 因此,玄武岩纤维的力学性能和化学稳定性要比矿物纤维高出5倍以上!

综上所述,无论是纤维本身的性能还是路用的实际应用效果,玄武岩纤维是迄今为止最佳的路用纤维。

二、 浙江沥青路面玄武岩纤维应用成果丰硕

浙江省是全国最早开展短切玄武岩纤维在沥青路面应用的省份。

2010年至2012年期间,浙江省交通厅先后下达了三个课题:《玄武岩纤维在沥青路面的应用研究》、《玄武岩纤维用于沥青路面修筑的关键技术研究》、《玄武岩纤维喷射混凝土用于既有隧道喷射混凝土的应用研究》。这些课题的研究成果分别达到了国际先进水平和国内先进水平,并列入浙江省交通新技术新产品推广指南。该玄武岩纤维在沥青路面的应用研究的成果还获得了2014度浙江省科学技术三等奖和2014度中国公路学会的科学技术二等奖。之后,浙江省交通厅分别于2013年和2016年颁布了两个地方的指导性标准:《高等级公路沥青路面设计规范》(其中附录F为“玄武岩纤维”);《玄武岩纤维SMA路面技术指南》。

其实早在2009年7月16日浙江省就首先在G60杭金衢高速公路K143+512~K144+141衢向段位于金丽温枢纽衢向进口处的上坡路段(坡度达3%)进行掺0.3%玄武岩纤维AC-13C改性沥青混合料的试验。该试验路段八年半来至今没有明显的横向裂缝。之后浙江省境内的每条高速公路几乎都有这样的试验路段,且试验效果均很理想。

1月12日下午我们实地考察了位于浙江省东阳市境内通往义乌

市的东义路。东阳市交通局副局长王琼告诉我们:该路段全长4.3公里,日通车量近10万辆,其中有较多的集装箱车辆。东义路既有高速公路的特点又有城市道路的特征。2012年10月改造前道路病害极其严重。为了建设畅通的东义路,政府投资进行“白改黑”的改造,在5公分的罩面层AC级配的沥青混合料中掺入了质量比0.3%的浙江石金玄武岩纤维股份有限公司的短切玄武岩纤维。我们实地察看了该路段,历经5年多仍然没有横向裂缝,没有出现车辙现象,道路平整且无病害,达到了老百姓、业主、政府的“三个满意”,并成为了浙江省市政道路改造采用新材料应用的示范路段,既得到了群众的称赞,也受到了政府的表彰。邻近义乌市的市政道路改造也充分借鉴了东义路示范路段的成功经验,所有市政道路的沥青路面都添加了短切玄武岩纤维。

1月13日下午我们还赶往杭州市绕城高速进行实地考察。杭州绕城高速公路是国家高速公路网G25长深高速的重要组成部分,是杭州交通贯通全省的主枢纽。杭州国益路桥经营管理有限公司总经理侯利国和他的同事给我们作了认真的介绍。侯利国曾任浙江省公路局养护处处长。他任养护处长时作为预防性养护率先在全国导入玄武岩纤维在沥青路面上的应用。他担任国益路桥总经理后,于2013年又亲身实践将玄武岩纤维应用在杭州绕城高速公路路面的养护上,先是应用在AC-13C罩面层上,之后又应用在SMA级配中代替木质素纤维。通过数据分析及现场实际效果比较,在沥青混合料中掺加玄武岩纤维的主要优点有:一是加筋的作用;二是提高了沥青混合料的高温稳定性;三是在SMA中减少了沥青用量约0.3%至0.5%;四是具有良好的抗车辙能力,提高25%~40%;五是具有良好的低温抗裂性能;六是具有抗疲劳、抗氧化及抗老化的能力,玄武岩纤维能够将沥青混合料的抗疲劳抗开裂能力提高2~6倍,低温抗开裂能力提高15%至30%;七是延长了道路使用寿命。

三、考察后的启示

这次赴浙江考察活动紧凑、收获大、感受深,考察团成员们思维

活跃、讨论热烈,大家纷纷结合浙江的经验、联系自己的实际提出了一些新的想法。考察所见所闻都给我们留下了极为深刻的印象,概括起来有如下启示:

1、 交通要先行,新材料也要先行。新材料是交通工程创新的

基础和支撑。玄武岩纤维作为列入国家战略性新兴产业的重点的新材料,并已列入2017年版《重点新材料首批次应用示范指导目录》,同时作为路用新材料,在全国10多个省份都有成熟的经验可借鉴,一定可以为我深圳市交通工程的创新提供有力的支撑,我市应该大力推广之。

2、 加快深圳市交通建设领域的自主创新步伐。在高温及重荷

载的共同作用下,车辙已成为深圳市公路的典型病害之一,隧道渗漏、沿海加固和海底隧道等海工材料不耐腐蚀等等问题长期存在。如何有效解决这一些长期困扰我们的“老大难”问题?我们要善于借鉴外地采用新材料、新技术、新工艺的成功经验,为我所用。要转变观念、转变思路,要善于从传统材料、传统工艺中解放出来,通过采用新材料、新技术来解决工程中的一些问题。

3、 深圳市采用玄武岩纤维及复合材料大有应用市场。我们既

要虚心学习浙江的经验,又要紧密结合深圳交通工程的实际要有再创新。深圳属亚热带海洋性气候,长夏短冬、为灾害性天气多发区,夏季受锋面低槽、热带气候旋、季风云团等天气系统的影响,暴雨、雷暴、台风等灾害性天气常有发生。深圳车流量大、交通繁忙,旧路改造和新扩建任务重,尤其是在建设粤港澳经济大湾区的交通基础设施中承担着重任,更有必要建设高性能长寿命的沥青路面。譬如如何采用玄武岩纤维及复合材料开展在沥青混合料再生、桥面铺装的应用研究,以及海绵城市的基础建设中还有许多可深入的创新空间。还譬如深圳滨河路的“白改黑”改造工程,深圳机荷高速的改扩建和深圳环路6+6的新建,深盐二通道隧道的渗漏等等,都可以大胆引入这一国家863计划成果的玄武岩纤维新材料、新技术,并进行再创新。

    4、建议深圳市城市交通牵头,成立深圳市新材料应用研究院,充分发挥协会这一社会组织在企业、研发机构、专家学者方面的汇集作用,重点推进包括玄武岩纤维等各类新型材料、新技术在交通领域的应用研究,并及时将相关研究成果在我市的推广运用,提高交通建设的科技含量,提升深圳的城市质量。

                             大无限平台平台

                            O一八年一月十八日

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