《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)第三部分 基础设施篇《基于多源无机固废综合利用的低碳道路建设技术研究与示范》

发布时间:2023-02-10 来源:国铁路网 浏览量:7602 发布者:

获奖项目名称:基于多源无机固废综合利用的低碳道路建设技术研究与示范

完成单位:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司、上海市建筑科学研究院有限公司、同济大学、河海大学、上海城投研究总院、上海宝钢节能环保技术有限公司、上海公路桥梁(集团)有限公司、上海浦东路桥(集团)有限公司、上海玖鼎环保科技有限公司

主要完成人:郑晓光、陈庚、孙大权、陈亚杰、袁胜强、韩云婷、水亮亮、吴立报、苏凯、李嵩、陆青清、闫国杰、钱耀丽、杨定明、王林

 

项目简介

  (一)项目背景

  随着城镇化的不断推进,无机固体废弃物产生量不断增加,目前我国各类固废累积堆存量高达800亿吨且年增量超100亿吨,目前以堆放和填埋为主,占用大量土地并产生严重的环境问题。同时,我国道路工程建设每年需消耗优质砂石数十亿吨,但目前开山采石的获取方式难以为继,缺口巨大。

  面向“碳达峰碳中和”的国家发展战略及国家“十四五”规划中对“大宗固体废弃物综合利用”的要求,需提升交通基础设施绿色发展水平,加大工程建设中废弃资源综合利用力度。针对钢渣、废混凝土、拆迁垃圾、泥浆、工程渣土和淤泥六类大宗无机固废资源化利用存在的组成复杂、安定性差和技术性能低等难题,开展了基于多源无机固废综合利用的低碳道路建设技术研究。

  (二)技术概况

  项目通过创建钢渣“滚筒生产+碳化处理”两级安定化新方法,研发生物沥青预处理废混凝土再生集料利用新材料,创新拆迁垃圾高效分离分选及再生集料品质提升新工艺,开发泥浆高效脱水和工程渣土固化新技术,研制淤泥大深度快速就地固化新装备,主编了系列标准,构建了无机固废在道路全结构层位资源化利用技术体系。研究成果总体达到国际先进水平,其中钢渣和工程渣土资源化利用技术达到国际领先水平。

  编制国家标准2部、行业标准1部和地方、团体标准7部。研究成果成功应用于交通部绿色公路G320、长三角科创走廊G60等30余项工程,建成国内首座年处理能力100万方的南京渣土资源化利用厂,直接经济效益超10亿。授权发明专利24项,出版专著2部,发表论文35篇,其中SCI/EI论文17篇。

  (三)适用范围

  研究成果适用于公路和城市道路工程建设,可解决城市建设中无机固废大量堆积和筑路材料紧缺的问题。

  (四)获奖情况

  获得中国交通运输协会2021年度科技进步奖一等奖和上海市公路学会2020年度科学技术一等奖。

 

项目创新点

  项目从多源无机固废的安定化、高效精确除杂、材料多级协同强化和产品高效生产等方面进行系统研究,研发了高强耐久钢渣沥青混合料、废混凝土再生集料沥青混合料、拆房垃圾再生集料水稳碎石和固化渣土等系列生态建材,实现了多源无机固废在道路全结构层位中资源化利用研究,取得6方面主要技术创新。

  1.首创“滚筒生产+碳化改性”两级安定化技术,实现游离氧化钙含量从5%降低至0.5%;研发了高掺量(>70%)钢渣透水沥青混合料、SMA和超薄磨耗层等高性能面层材料,较采用玄武岩的同类材料抗车辙性能提高30%,成本降低15%以上;构建了钢渣高性能沥青混合料智能化施工管控系统。

  2.研制地沟油残渣生物沥青,开发生物沥青预处理废混凝土再生集料技术,解决再生集料用于沥青面层油石比高、耐久性差的问题,减少再生集料沥青混凝土沥青用量20%的同时疲劳寿命提升1倍。

  3.创新拆迁垃圾高效分离分选技术,研发基于联合挤压粉磨和化学包裹的拆迁垃圾再生集料品质提升技术,实现基层抗压强度3.0MPa以上。

  4.率先建立工程渣土固化路基技术体系,发明高性能环保固化剂,提出基于变异性控制的材料设计方法,开发渣土切削粉碎、杂质分选高效一体化生产装备,建成国内首座年处理渣土100万方的资源化利用厂,固化路基回弹模量达40MPa。

  5.提出毛细吸水时间(CST值)与絮凝体粒度相结合的泥水分离性能分析方法,研发无机-高分子复合调理泥浆絮凝剂和高效泥水分离技术,实现泥浆在20s内絮凝沉降,含水率降至40%以下。

  6.开发淤泥强力搅拌就地固化新技术,提出就地固化硬壳层设计方法,研制强力搅拌专用装备,7d地基承载力达到120kPa,实现了工程淤泥零换填。

 

应用案例

  项目研发的钢渣高性能沥青材料已广泛应用于港辉路、锦绣东路和宝钢厂区内重载道路等多种类型道路。拆迁垃圾再生集料无机混合料、固化工程渣土、固化工程泥浆、淤泥就地固化技术已成功应用于交通运输部G320绿色公路示范路、长三角科创走廊G60、西洪大桥、虹桥枢纽等多项工程,推广示范工程30余项,应用面积超过200万m2。建成了国内首座大规模渣土资源化利用厂,年处理渣土能力达100万方。

 

社会效益与经济效益

 

  研究成果成功应用于交通部绿色公路G320、长三角科创走廊G60等30余项工程,建成国内首座年处理能力100万方的南京渣土资源化利用厂,直接经济效益超10亿。项目构建了无机固废在道路全结构层位资源化利用技术体系,实现了大宗无机固体废弃物的“减量化”和“资源化”,解决了道路建设中大量砂石材料开采对自然环境的破坏问题,减少了道路建设过程中的碳排放,具有良好的社会和经济效益。对完善绿色低碳道路建设体系,推动道路建设的高质量发展,实现碳中和目标具有支撑作用。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。