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福建高速“公路医生”——记高速技咨公司科研人员张超
2024-12-04 10:29 海峡导报

【人物名片】

张超

福建省高速技术咨询有限公司副总经理,福建高速系统“路面智能维养”创新团队负责人,任“福建省公路智能建养技术与装备工程研究中心”副主任、交通运输部“自动化作业技术交通运输行业研发中心(福建省高速公路集团有限公司)”智能养护部专职副经理,兼任中国交通建设监理协会试验检测工作委员会副秘书长、福建省公路学会常务理事、福建省高速公路学会首席专家,以及福州大学、福建农林大学校外研究生导师。

学术活动方面,在世界交通运输大会(WTC)、中国公路学道路建设与管理技术论坛、中关村中科公路养护产业技术创新联盟论坛、福建高速公路学会学术年会等各类国内学术会议上进行“组合式柔性基层沥青路面创新与实践”“福建高速公路养护管理与技术应用”“沥青路面RAP标准化预处理与多元化循环利用”等主题技术交流讲座10余次。

公益活动方面,连续5年作为福建省高速公路达通检测有限公司质量负责人、执行董事参与福建省农村公路建设质量技术服务志愿帮扶工作,获得省厅通报表扬。

在福建高速技术咨询公司展示厅里,摆放着路用特种沥青样品、路面养护科学决策系统、路桥灾害监测哨兵系统、智能安全布控预警设备、六窝蜂巢防撞垫模型等。张超正向记者介绍公司近年来研发的各类新型材料、智能设备和技术产品,如数家珍。

路桥灾害监测哨兵系统主要针对桥梁垮塌与边坡塌方等灾害事件,采用经济、普适的方案在基础设施监测部位铺设一根细细的低压安全电线,两端布设传感器与报警设备,一旦出现垮塌极端事件,电线就会相应断开引发声光报警和精准阻拦。张超团队针对技术与管理难点迅速开展研发应用。

智能安全布控预警设备通过自动升降杆将双目摄像头升高8米,像高空中的一双眼睛全时自动观察并识别作业人员安全行为及车辆闯入事件,连接现场警示装置快速做出预警。“我还有进一步优化创新的思路正在实施,通过有线无人机载体将设备升空至50米,监测范围会更大!”谈到研发构想,张超兴致勃勃。

张超在沥青路面结构材料、再生循环利用技术、预防性养护产品方面均有深入的研究认识和落地的应用成果:

倒装沥青路面 更适合福建的路面结构

“福建是典型的沿海山区地貌,台风季、梅雨季影响超过5个月,高温季与降水季重合,影响沥青路面性能的两个最不利因素——湿和热叠加,福建省沥青路面建养的地理气候环境较为苛刻。”张超对福建高速特殊的倒装沥青路面结构非常熟悉、深有研究,如何提高路面建设质量准确预测路面使用性能,成为张超2008年博士毕业后就开始研究的方向,一干便是十几年。

倒装路面结构是一种新型的高等级沥青路面结构形式,各层位角色分工清晰,既能发挥单一层位的材料结构功能,结构层之间更明显具有协同发挥整体作用的特点。级配碎石层作为倒装结构中的标志性层位,它隔断了基层与沥青层的病害损伤“传染绑定”影响,减少路表反射裂缝;级配碎石层还能明显消散了结构内部积存水及其动水冲刷作用,降低路面坑槽发生的概率。

在建养技术方面,张超指出,倒装结构中的级配碎石在建设阶段务必通过控制工作面质量、厚度均匀性、材料均质化等方式保证压实质量,建养过程中须防止发生“刺入”性质的变形类病害,保护级配碎石层不被扰动,避免约束紧实状态变化导致路面出现结构性严重破坏。

在设计验算方面,张超提出,基于无结合料级配碎石的“结构不连续”影响,倒装路面结构可考虑以级配碎石层底作为界面分为上下2部分进行验算,指标更有针对性,也可提高验算成果的准确性。

福建高速倒装路面结构建设使用经验对于提高我国沥青路面设计建设水平、探索长寿命耐久路面结构具有明显的参考意义,张超计划带领团队在这个方向进一步深入探索研究,为沥青路面发展提供建设性的思路。

旧路材料循环利用 低碳环保绿色养护

张超带领团队聚焦旧路回收材料(RAP)标准化处理与多元循环利用技术进行攻关,首创旧料团粒“搓裂磨破”技术工艺,并自主研发制造旧料预处理设备,对RAP进行工厂化破碎分离,实现工程意义的“油石分离”;建立RAP标准化处理成套技术,在原材料阶段提高再生沥青混合料性能,最终实现RAP的高附加值利用。

工厂标准化处置技术降低了铣刨旧料质量波动大的管理难度,通过降低旧料在油石比、矿料级配和加热温度三方面的影响与限制,大幅度提高了沥青混合料回收料的掺配比例和再生沥青混合料性能的稳定。“以往再生沥青混合料中旧料掺量通常在20%左右,掺量30%是一个台阶,再往上掺量达到40%~50%就能显著提高再生利用的经济性。”

研究沥青旧料回收有什么意义?“从资源角度来看,它能有效降低对新石料和沥青资源的需求,减少对天然集料开采,保护自然资源和生态环境;在成本方面得算经济账,利用回收沥青路面材料可降低新路面建设或维修工程的材料成本,旧路材料中的沥青具备高价值循环利用的潜力。”张超介绍,“福建高速每年回收沥青旧料超过20万吨,进行标准化处理后可分类多元高价值利用,具有环保和经济方面的双重效益,是绿色低碳发展的必由之路。”

目前,张超团队研究成果实现再生沥青混合料中粗料全替代,掺量可稳定达到45%以上;该技术工艺和设备产品已获得国家发明专利,实现工程应用。

冷铺薄层罩面  道路穿上绿色“保护衣”

薄层罩面是当前广为应用的沥青路面预防性养护方式,在热铺薄层的基础上,张超尤其关注并开发了冷铺薄层罩面预防性养护技术。

什么是冷铺薄层罩面?在常温条件下,使用同步碎石封层车和小型洒布车设备,依次将超粘渗透粘结剂、耐磨抗滑骨料、面层封结剂等专门特种材料分步撒布至原旧路面,经短暂养护、余料吸除、胶轮碾压等快速工艺,形成“两油一石”的薄层罩面。

冷铺相比于热铺有什么好处?张超告诉记者,“相比热铺系列,冷拌冷铺薄层常温实施,施工过程中不会产生烟雾和异味,避免材料的高温影响问题;同时,冷铺薄层施工简单,不依赖拌和楼,大大降低费用成本;另外,冷铺层实施过程快,2—3小时即可完成铺筑开放交通,对交通造成的影响较小;并且,冷铺薄层采用洒布工艺,在路表形成较大构造深度和正纹理抗滑模式。施工后路面的抗滑安全性能显著提升。”

冷铺薄层罩面有“秘方”,张超团队自主研制的超粘渗透粘结剂,由高分子树脂、复合改性沥青、乳化剂等原材料制备,具有很好的高温稳定性、低温抗裂性、弹塑恢复性、抗水侵性能、抗油蚀性和抗紫外线辐射性能,不仅可以二次固化抗滑骨料磨耗层,还可以增加磨耗层的抗剪切能力、防止路面泛油,防止沾轮,能够最大限度地延缓路面老化速度。

“无论多么简单的试验,即使重复的验证,都存在失败的可能。有的成果看起来很简单,但要持续准确地完成却很不容易。每一个步骤、条件都很关键,决定试验的结果和研究的成败。”细心、严谨,探索标准化,张超希望以标准化的方式将研究成果固化下来,帮助其他人少走重复的路,少走弯路。“我的导师有一句话对我影响很深,他说‘求上得中,求中得下,建立上等的目标往往只能获得中等的结果’,我们要设置比上等目标更高的要求。”

在技术领域里的不断创新,使张超获得诸多荣誉。2020年度获得交通运输部“交通运输青年科技英才”、2021年度获得福建高速“科技创新攻坚先进个人”、2022年度获得福建高速“科技创新标兵”。多次获得福建省科技进步奖和专业团体奖项。

在张超看来,公路行业未来要实现数字化智能化,学科交叉是趋势,要创新出圈。“学土木也要懂计算机,工程技术与数字科学相结合,还要对文字敏感,能深入浅出、精炼有逻辑地表达自己的想法。”

对搞科研的年轻人有什么建议,张超回答,“要特别注意培养自己的思维能力,土木工程专业要有能吃苦的精神、但不要把自己定位为一颗螺丝钉,要在工作中发现问题,思考怎么解决问题,增加专业价值感和创新成就感,保持科研热情,去触摸探索技术领域的边界前沿。”

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