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公路废旧资源循环利用科技示范

浏览:58 时间:2020-10-02 分类:典型案例
针对绿色发展要求,公路废旧资源循环利用技术得到了交通运输部的大力支持,以科技示范项目开展了旧沥青路面再生利用技术废胎胶粉路用技术矿山固体废弃物筑路技术沥青路面低碳建造技术就地取材筑路技术5项技术的规模化示范推广应用,总示范里程达到上百公里,形成相关公路废旧资源循环利用成套技术新材料工业化生产及相关西部地区复杂自然环境条件下公路建设大规模废旧资源的循环利用

 

双创活动周创新成果

典型案例

 

成果名称:公路废旧资源循环利用科技示范

申请鉴定单位:新疆交通建设集团股份有限公司

申请日期:2020828

一、企业概况 1

二、创新背景 2

(一)创新环境 2

(二)创新管理的必要性 3

(三)创新管理的现实意义 3

三、创新典型案例 5

(一)创新成果 5

(二)典型案例 6

1、旧沥青路面再生利用技术 6

2、废胎胶粉路用技术 7

3、矿山固体废弃物筑路技术 7

4、沥青路面低碳建造技术 8

5.就地取材筑路技术 8

四、创新效果 9

 


 


一、企业概况

新疆交通建设集团股份有限公司(以下简称交建集团)是自治区国资委直接监管的重点骨干企业,成立于1999年,2009年底交新疆维吾尔自治区国资委直接监管,于20181128日在深圳证券交易所成功上市交易,证券简称为“新疆交建”,证券代码为002941,企业资产总额111.20亿元,注册资本金6.45亿元。主要从事公路、桥梁、水利、铁路、隧道、市政等基础设施的勘察、设计、建设、运营,交通基础设施建设材料的加工制造、仓储物流,以及交通基础设施投资、公路相关产业的开发等。2017年获批公路工程施工总承包特级,现有公路行业设计甲级资质,市政工程总承包一级,桥梁、路面、路基一级,水利水电工程、铁路工程三级及公路试验检测综合乙级资质和国际对外承包工程经营资格证书。同时,交建集团也在由传统行业向综合型企业发展,现已迈入桥梁隧道、地铁市政、科技养护、交通工程、智能交通、工程造价、机械租赁、设计咨询、铁路工程、水利水电工程等多个领域,并围“工程建设、投资运营、现代物流”三大主业进行产业链的纵向延伸,上游向项目融投资、科研、设计、咨询等业务拓展,下游向科技养护、设施制造、材料加工、仓储物流等领域延伸,构建起了“三大主业”与关联产业协同发展的格局,是新疆维吾尔自治区交通基础设施建设领域领军企业和自治区百“优强企业”。 
    “一带一路”倡议下,新疆交建集团与丝绸之路沿线国家开展项目合作,利用地理优势先后与喀麦隆、乌克兰等欧洲国家,南苏丹等非洲国家,哈萨克斯坦、塔吉克斯坦等中亚国家、南亚国家、蒙古国及俄罗斯进行行业交流,并成立海外事业部,现已在多个国家开展交通基础设施建设,产品质量得到业主好评,诚信履约的形象被市场和业主认可。
    交建集团一直注重企业科研实力的提升,经过多年的发展,集团企业技术中心被认定为“国家级企业技术中心”,“自治区级博士后工作站”升级为“国家级博士后科研工作站”,同时依托企业科研实力搭建了“交通运输行业西部地区特殊环境下公路养护技术协同创新平台”(交通运输部授牌协同创新平台)与“干旱荒漠区交融建设与养护技术国家地方联合工程研究中心”(国家级工程中心)等国家级平台。交建集团近年来实施了各级各类科研课题百余项,其中省部级项目40余项,地区级项目30余项,并先后获得4项国家级工法、30项自治区级工法、3项中国公路建设行业协会工法,集团公司共计授权国家发明专利4项,实用新型专利21项,软件著作权4项,子分公司共计授权发明专利1项,实用新型专利47项,软件著作权29作为主编单位参与编制国家及交通行业标准3项,主编地方标准4项(2项在编),中国工程建设标准化协会标准2项(1项已报批、1项立项)。获得省政府科技进步一等奖2项、二等奖1项、三等奖1项,其他平台各类奖项14项,科研工作硕果累累。

近年来交建集团先后参与了乌奎高速、吐乌大高速、机场高速路、赛果等高速公路的建设,同时也承建了疆内国道、省道诸多建设任务,以及克拉玛依外环路、伊犁过境路、乌市周边等市政工程(地铁、高架)建设,共计大小工程上百项,施工总里程3000余公里,累计完成工业总产值200多亿元。工程合格率100%,优良率达85%以上,未发生过重大安全事故,多个项目还被评为自治区优良工程,在国内同行业中也享有一定的知名度。公司还在陕西、山西、甘肃、四川、湖南、广西、拉萨等地承揽了多项公路工程项目,并在中亚、非洲等地区承建了多项国际设计施工总承包工程。长期以来,交建集团在工程建设中以自身实践贯彻落实“绿水青山就是金山银山”的环保理念,积极投身于推动交通运输转型升级,以可持续发展、绿色、低碳、经济、生态环保技术作为“提质增效”的根本,实现发展与环境保护的共同进步。

二、创新背景

(一)创新环境

新疆交通建设集团迅猛发展,截至目前全区高速大通道公路通车里程达4500公里,基本形成以乌鲁木齐为中心、以干线公路为骨架,环绕两大盆地、沟通天山南北,东连内地、西出中亚、通达全疆的公路交通大通道主骨架。“十三五”期间,随着“一带一路”核心区建设, 新疆交通建设将进入又一个加速发展的重要时期,与此同时新疆交通科技发展也面临着严峻挑战:一是新疆特殊气候、特殊环境和特殊地质条件下,交通基础设施建设中如何落实“绿水青山就是金山银山”的环保理念的技术难题亟需破解,如绿色、低碳、经济的公路废旧资源循环利用;二是公路工程施工的精细化标准化和经济化,在公路建设过程中既要有质量,又要有效益,在传统方法中进行科技创新,降低工程建设成本;三是寻找一条资源节约和环境友好的交通发展之路,来满足资源、环境对交通发展越来越高的要求。新疆交通建设集团作为新疆交通建设的龙头企业,必须提高自身企业管理水平,提高企业科研的创新能力,才能适应现时环境,才能实现企业的长远发展。

(二)创新管理的必要性

公路交通建设对我国政治、经济、文化的发展与交流起到了积极的推动作用,尤其是在缩短东西部地区的差异,实现经济协调发展具有非常重要的现实意义,随着科技的迅猛发展和经济的日益繁荣,交通的建设发展正在以前所未有的速度向前推进,大规模的交通建设、使用和维护,必然会产生大量的废旧材料。随着世界资源的渐渐枯竭、环境的逐渐恶化,对公路废旧材料的循环利用将愈来愈凸显出很强的必要性。同时,行业上、下游产业优势互补,加强行业合作,促进行业循环发展。本着资源综合利用,集成推广公路废旧材料的循环利用成套技术,对于推动交通运输转型升级,乃至全社会低碳循环可持续发展具有重要作用。必要性如下:

1、资源化利用。将沥青铣刨料、废旧轮胎和矿山固体废弃物等废旧资源在公路工程建设中的循环应用,是公路材料循环利用中的重要组成部分,也真正实现资源节约化与绿色交通低碳环保。

2、标准化。将已有的研究成果产业化,提升总结制定相关新技术、新材料行业标准及与之匹配的高性能路基路面及设计、施工、质检验收技术指南。建立西部地区公路废旧资源循环利用成套技术,为西北地区高速公路养护技术探索新思路、新技术及新方法等,对于公路建设管理有着重要的现实指导意义。

3、全寿命周期经济化。针对广大西部地区建立公路废旧资源循环利用技术和管理模式,提高公路养护质量,减少公路的养护维修费用。公路废旧资源循环利用成套技术促进我国广大西部地区交通科技又快又好的发展。

(三)创新管理的现实意义

随着目前我国公路建设的不断发展,国家不但加强了对新公路的建设工作,而且还格外注重对旧路的改造工程,在旧路改造的过程中,不可避免的就会出现大量的废弃材料,这些废弃材料不仅造成了资源上的极度浪费,同时也会对环境造成不同程度上的污染。因此,对于公路建设中材料的全方位循环利用就得到了广泛的重视。实现材料的循环利用,不仅是实现低污染、低耗能、低排放以及高效益等问题的关键,同时也是在公路建设过程中可持续发展以及资源节约型社会的重要标准,是坚持科学发展观和环境保护的必然要求,推动企业提质增效、可持续发展,对新疆公路建设行业具有重要现实意义。

1、西部地区经济需求

西部地区相对而言是技术经济实力都比较弱的地区,在公路的建设中,同样出现了原材料价格高,运距远的问题,不仅对经济相对落后的西部地区是雪上加霜,而且对我国西部大开发战略的实施有严重的不良影响,严重制约着国家公路网络化的形成。研究现有的公路废旧资源并进行循环利用,有利于保持公路良好的使用状态和服务水平,有利于向使用者提供安全、快捷、舒适、经济、优美的行车环境,有利于树立公路的对外形象,最终提高公路的经济效益和社会效益。

2、公路废旧资源循环利用成套技术推广为我国公路建设养护发展助一臂之力

公路废旧资源循环利用成套技术,采取先进的废物循环利用的技术,寻求保护环境和经济效益最大化的施工管理措施是当前西北地区高速公路发展亟待解决的重要问题。虽然我国逐渐在公路施工中采用一些废旧资源,但是与欧美等发达国家相比,我国的废旧资源循环利用技术起步晚,涉及到公路交通运输转型升级、全社会低碳循环可持续发展的理念时间较晚。而早期修建的公路在2000年左右已开始进入大修或改扩建阶段,积累了一些公路废旧资源循环利用的成功经验。

目前以新疆为典型代表的广大西部地区的公路废旧资源循环利用理念和技术相对落后:由于受复杂的地质、地貌、环境等综合因素影响,再加之高速公路建设周期相对滞后,导致相关公路建设方面缺乏理论基础和实践经验;还没有形成规范的管理模式;缺乏科学的管理制度。因此针对广大西部地区建立公路废旧资源循环利用技术和管理模式,以保证公路畅通无阻,提高公路养护质量,减少公路的养护维修费用就显得尤为重要。建立西部地区公路废旧资源循环利用成套技术,为西北地区高速公路养护技术探索新思路、新技术及新方法等,对于公路建设管理有着重要的现实指导意义。

3、公路废旧资源循环利用成套技术促进我国广大西部地区交通科技又快又好的发展

进入“十三五”,交通建设进入又一个加速发展的重要时期,与此同时我国的交通科技发展也面临着严峻挑战:我国现今正处于迅猛的发展时期,道路工程是发展所必须克服的限制性因素。在我国的国情下,道路的建设使用维护所产生的废旧材料种类和数目十分庞大,随着世界资源的渐渐枯竭,环境的逐渐恶化,对公路废旧材料的循环利用将愈来愈凸显出很强的必要性。构建良好的公路废旧材料的循环利用技术迫在眉睫;寻找一条资源节约和环境友好的交通发展之路,来满足资源、环境对交通发展越来越高的要求。

据资料调查表明我国公路废旧资源的管理方法、手段较为落后,现有的管理制度、法律法规和政策都不健全。绝大多数公路废旧资源未经任何处理,便被施工单位运往郊外或乡村,采用露天堆放或填埋的方式进行处理。这不仅破坏生态环境,占用大量土地,还耗用土地征用费、垃圾清运等建设经费。同时,清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。因此如何处理和利用越来越多的公路废旧资源,已成为各级政府部门和建筑垃圾产出处理单位所面临的一个重要课题。加强公路公路废旧资源循环利用成套技术研究,培养高级专业技术人才、充分利用全社会的资源。

三、创新典型案例

(一)创新成果

针对绿色发展要求,公路废旧资源循环利用技术得到了交通运输部的大力支持,以科技示范项目开展旧沥青路面再生利用技术”、“废胎胶粉路用技术”、“矿山固体废弃物筑路技术”、“沥青路面低碳建造技术”、“就地取材筑路技术”5项技术的规模化示范推广应用,总示范里程达到上百公里,形成相关公路废旧资源循环利用成套技术、新材料工业化生产及相关西部地区复杂自然环境条件下公路建设大规模废旧资源的循环利用。同时,提升总结制定了相关新技术、新材料行业标准及与之匹配的高性能路基路面及设计、施工、质检验收技术指南;建立西部地区公路废旧资源循环利用成套技术,为西部地区高速公路养护技术探索新思路、新技术及新方法等,对于公路建设管理有着重要的现实指导意义。针对广大西部地区建立公路废旧资源循环利用技术和管理模式,提高公路养护质量,减少公路的养护维修费用。对于企业而言,通过以上创新技术在项目建设“提质增效”中发挥重要作用。

本次创新成果展示了近年来公路交通行业在废旧资源循环利用方面的科技创新成果和各项新技术、新材料和新工艺所取得的技术攻关,起到很好的示范作用。通过推广项目的实施积累了宝贵经验,同时为加快科技成果转化为生产力促进新疆公路交通又好又快发展提供了必要的技术支持和支撑。创新成果已成功推广上百公里,学术价值和应用价值较高,其中在国内外期刊发表论文14篇(EI一篇);获得国家发明专利1、制定地方标准2项(颁布实施1项,在编1项)、中国工程建设标准化协会标准2项(1项已报批即将颁布实施1项立项)、指南2项、工法3项,累计组织和参加现场技术交流观摩会9次,培养硕士及以上学位人才3人,培养高、中级职称人才20人以上,并培养一批少数民族科技骨干技术人员。

(二)典型案例

1、旧沥青路面再生利用技术

针对新疆区内高速公路沿线的筑路材料特点,利用原路面废旧沥青混合料,对现有的路面再生技术及工艺设备进行了改进,实现厂拌热再生工艺的进一步提高。项目解决的难点多,综合分析研究程度高。在借鉴和总结国内外相关应用经验和研究成果的基础上建立了行业地方标准,其目的是进一步规范和明确沥青路面厂拌热再生施工工艺和质量控制标准,确保沥青路面厂拌热再生施工技术的先进性、安全性、可靠性及经济性。标准规定了低温大比例厂拌热再生沥青路面施工的术语、符号及代号、原路面调查分析、材料的选择、混合料配合比设计、施工控制技术要求。标准适用于新疆各等级公路低温大比例厂拌热再生沥青路面施工技术应用工程。

通过资料收集与调研、理论分析、试验研究、设备改造、工程应用验证和归纳总结的研究途径,在G30小草湖至乌鲁木齐段改扩建项目第五合同段、乌鲁木齐至奎屯改扩建项目第一合同段、G30乌苏至赛里木湖项目WS-2 WS-1等多个高等级公路进行规模化应用,在新疆交通行业内起到示范效应,被行业部门、施工企业广泛认可。累计应用里程已达数百公里、使用沥青铣刨料百万余吨,节约直接效益达上千万元,CO2减排量共计达数千吨。

2、废胎胶粉路用技术

橡胶沥青技术结合新疆地区特殊的气候环境以及地理条件,深入分析橡胶沥青、集料和橡胶沥青混合料的各项试验数据,因地制宜的按照本地区条件,提出适合新疆地区橡胶沥青配合比。对掺废旧胶粉的改性沥青的作用机理进行分析的基础上,通过大量试验研究分析橡胶改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能。同时,结合新疆沥青路面气候分区进行综合分析,参考国内外橡胶沥青技术指标,依据橡胶改性沥青性能与混合料性能相关性建立回归预估模型,并依据新疆的气候条件,制定适用于新疆气候环境的橡胶改性沥青技术指标。在上述基础上,根据橡胶沥青混合料的特殊性来制定适合橡胶沥青混合料的摊铺温度,压实温度,碾压遍数。经综合测算,双向四车道高等级公路应用橡胶沥青每公里节省成本约为13万元,并且橡胶属于弹性体,可有效降低轮胎与路面的噪音38分贝,增加行车舒适性。大量使用废旧轮胎,既节约了能源,也有利于环境保护。

3、矿山固体废弃物筑路技术

钢渣是炼钢生产过程中由矿石、燃料和助熔剂中易熔硅酸盐等化合而成的副产物,其再生利用一直是可持续发展战略的重要内容,也是国内外建筑材料中重要的研究方向之一。在欧美国家,目前利用率均达90%以上,而我国钢渣的综合利用率仅10%左右,宝钢集团新疆八一钢铁有限公司(以下简称“八钢”)作为新疆钢铁龙头产业,2019年钢渣产量以达到128万吨,且长期以来钢渣主要以堆存为主,并未有其他行业进行规模化应用,利用率极低,对周边环境和水土造成严重破坏。通过与八钢协调合作,在对钢渣进行物理、化学性能研究的基础上,以钢渣作为筑路材料,不仅可以替代玄武岩、石灰石等天然石材,还可大规模减少钢渣堆积,减轻环境污染及土地资源占用率,同时减少筑路过程中对自然资源的开采,有利的保护了生态环境,有助于新疆地区实现资源节约型、环境友好型的和谐社会发展,将“绿水青山就是金山银山”落到实处。目前,形成的矿山固体废弃物—废旧钢渣(水泥)砾石水稳基层推广及应用技术,将钢渣作为筑路材料规模化应用于公路工程建设,为了科学、规范钢渣的应用,交建集团积极申报地方标准《钢渣道路结构层施工技术规范》,可有力指导新疆地区废旧钢渣施工控制,使钢渣路用施工更科学、更合理、更经济,使工程施工质量可靠、检测准确,同时可以作为新疆本地钢渣循环再利用道路建筑材料施工质量控制技术规范的有益补充,从而进一步提高新技术应用水平。

4沥青路面低碳建造技术

以废旧塑料为载体,结合新疆区域气候特征、集料、沥青等特点,利用材料复合、流变技术原理,引入大分子链或活性官能团到聚乙烯分子链,通过共聚改性方法对废旧塑料进行复合改性,开发出沥青路面混合料高性能直投式改性剂,重在解决农用及其他废旧塑料的循环利用及提高沥青路面使用性能,改变改性沥青路面施工工艺,通过直投方式实现沥青混合料在拌和过程中改性。这种再生利用方法不仅充分发挥废旧资源综合利用优势,变“废”为“宝”,保护了生态环境,而且废旧塑料共聚反应引入的大分子链可以提高沥青材料的耐高温性能,活性官能团在紫外线照射下可发生聚合反应进一步提升沥青材料的耐久性。同时,直投式工艺创新、复合技术的应用,可大幅度提高沥青路面的综合路用性能、延长道路的使用寿命、降低道路建设及养护成本、提升施工效率、节约社会资源,满足了国家绿色交通政策要求(减少硫、氮化物、二氧化碳的排放)及新疆区域高寒、强紫外线辐射、大温差及重载交通作用环境下苛刻道路功能需求。

5.就地取材筑路技术

新疆天然戈壁料各项物理力学性能(如表观密度、压碎指标、坚固性等)指标良好,被广泛应用到各种基础设施建设中,但其也因关键技术指标,如级配差异大,级配不良、含泥量高等不满足规范要求,必需经过多次加工处理后才能应用于工程建设。对于如何直接利用天然砂砾进行混凝土拌制,交建集团投入大量人力、物力、财力,集合相关科研院所、高校,联合解决集料中含泥量对混凝土性能影响的技术难题。通过大量实验研究和工程应用,形成了绿色环保高性能水泥及混凝土技术,实现高含量(20%)集料(天然砂砾)混凝土的直接拌制应用,做到就地取材或就近取材,在很大程度下缓解了道路建设中总点、线、面长和原材料匮乏造成的原材料运距远而使综合成本增加的问题。同时,无需经传统水洗、筛分等多重工艺,具有良好的生态保护效益。通过一系列研究和应用,总结凝练编制中国工程建设标准化协会标准2项(1项已报批、1项立项),为技术的推广和应用提供技术支撑。

绿色环保高性能水泥主要特点为彻底颠覆了传统水泥“怕土”的致命弱点,在常温下可有效改善混凝土集料中小于0.075mm以下土、泥等(主要是0.045mm以下颗粒)对混凝土性能的不利影响,其可直接激活细颗粒土、泥(主要是0.045mm以下颗粒)潜在的硅基、铝基和钙基成份,使其参与水化反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝物质,并能形成均匀、致密、连续、稳定的胶凝结构,从而大幅度提升相关混凝土的致密性、均匀性和耐久性。解决和改善普通硅酸盐水泥因集料含泥量高或级配问题造成的胶凝强度不够、混凝土使用性能差的弱点,直接实现了高含泥量地材(天然砂砾、渣土、建筑垃圾、风积沙等)就地取材利用。

目前,绿色环保高性能水泥及混凝土技术以新疆为典型代表的多省份(包括甘肃、西藏、四川、内蒙、山东等)基础建设中得到了应用和推广,积累了较为丰富的实践经验。通过在公路和城市基础设施建设的成功应用,验证了绿色环保高性能水泥及混凝土性能的稳定性和可靠性施工技术日趋完善和成熟。后续正在计划推广至“一带一路”沿线巴基斯坦、外蒙古、哈萨克斯坦、吉尔吉斯等国家,在交通基础设施建养中发挥愈加重要的作用。此项技术在大幅度降低工程造价的同时,还可节约大量宝贵土地资源及水资源,减少大量矿山开采,最大限度保护了我们赖以生存的自然环境。充分体现中国智慧,彰显中国制造价值。

四、创新效果

在自治区双创工作引领下,交建集团近年来实施了各级各类科研课题百余项,其中省部级项目40余项,地区级项目30余项,每年投入科研经费超过千万元,在项目研究过程中正是由于企业注重管理制度的创新,注重对企业“人、财、物”的创新管理,才会有行业专家、专业博士、资深工程师为企业科技创新指明研究方向,才会有充足的科研经费为企业的创新能力保驾护航,为企业随时随地进行科研实验提供有力保障。长期以来,交建集团也是积极响应国家号召,以身作则,通过双创工作践贯彻落“绿水青山就是金山银山”的环保理念,积极投身于推动交通运输转型升级,以可持续发展、绿色、低碳、经济、生态环保技术作为“提质增效”的根本,实现发展与环境保护的共同进步。

通过5公路废旧资源循环利用技术的实施,实现了公路废旧材料的循环利用,不仅是实现低污染、低耗能、低排放以及高效益等问题的关键,同时也是在公路建设过程中可持续发展以及资源节约型社会的重要标准,是坚持科学发展观和环境保护的必然要求,真正实现资源节约化与绿色交通低碳环保。研究现有的公路废旧资源并进行循环利用,有利于保持公路良好的使用状态和服务水平,有利于向使用者提供安全、快捷、舒适、经济、优美的行车环境,有利于树立公路的对外形象,最终提高公路的经济效益和社会效益。

4-1经济、社会、环境效益一览表

推广技术

科技示范项目

效益说明

旧沥青路面再生利用技术

G30小草湖至乌鲁木齐段改扩建项目第五合同段

每公里可节约成本37万元,每公里可减少碳排放22.9t

乌鲁木齐至奎屯改扩建项目第一合同段

G30乌苏至赛里木湖项目WS-2 WS-1

废胎胶粉路用技术

省道116线G30乌拉泊南立交至乌鲁木齐县公路工程第一合同段

每公里节约成本13.08万元,可有效降低轮胎与路面的噪音3~8分贝

苍山东路道路工程(一期)

矿山固体废弃物筑路技术

乌鲁木齐至奎屯改扩建项目第一合同段、阿克陶项目、乌鲁木齐市政项目

每使用1t钢渣,可节省成本13.3元,具有废物利用、节能减排的作用

就地取材筑路技术

可节约20%以上(最高可达到50%)综合成本

沥青路面低碳建造技术

G3012墨玉至和田高速公路建设项目第一合同段

每公里就可减少CO2排放42.9t,每公里可利用10吨农用难降解残留物