“以前钛石膏堆得像小山,又占地方又怕影响环境;现在倒好,改性后能当高速公路路基填料,变废为宝!”在齐河至临清高速公路建设现场,施工人员指着碾压平整的路基感慨道。这背后,是深圳大学土木与交通工程学院陈忠平教授团队与济南裕兴化工有限责任公司、山东省交通规划设计院集团有限公司、广东同创科鑫环保环保有限公司等单位组成的产学研协同攻关团队(以下简称产学研协同攻关团队)通过科技赋能破解了行业痛点的创新实践—让曾令人头疼的固废-钛石膏,成为撑起高等级公路建设的“绿色基石”。
昔日“废渣难题”:钛白粉企业与路用工程的双重困局
钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时,加入石灰(或电石渣)以中和大量的酸性废水而产生的废渣。其主要成分是二水硫酸钙,氧化后呈红褐色或者黄色。每生产1吨钛白粉产生钛石膏5~6吨,目前我国钛石膏的年排放量约3500万吨,已累积堆存近3亿吨,但综合利用率不到10%(主要用于水泥生产),仅山东省年排放量就达700万吨。因钛石膏具有含水率高、颗粒细、粘性强、微膨胀,且易溶性盐及液限高、强度低、水稳性差等缺陷,目前仍以堆存为主。不仅大量占地,对周边生态环境造成潜在污染,已成为钛白粉产业可持续发展的卡脖子难题,生态文明建设的痛点,亟需开展无害化与规模化资源利用研究。
此外,传统的道路建设以天然土石料为主,随着耕地保护政策的收紧及环保要求的提高,传统的路用填料短缺,尤其在山东平原地区,路基填料尤为稀缺。钛石膏改性路用将是破解路用填料不足,推动社会绿色低碳及可持续发展的有效途径,意义重大。
标准落地:从“行业先行者”到“全国样板”
“不能只盯着‘无害堆存’,要引领‘资源利用’!”深知钛石膏资源化的迫切性,深圳大学研究团队多年来深耕技术研发,经过反复室内及现场试验,开发出了满足路用性能要求的专用改性固化剂、钛石膏基路用填料的配合比及施工工艺,以此成果为基础,深度参与了《钛石膏综合利用技术规范》(GB/T45015-2024)国家标准编制,填补了钛石膏作为"路基填料"综合利用领域"无标准可依"的空白。这一标准的出台,不仅为钛石膏在道路工程中的应用提供了技术支持、保障了工程质量,更推动整个行业从"分散探索"走向"规范发展",为全国钛石膏资源化利用提供了“中国方案”。
产学研联手啃下“硬骨头”,打通钛石膏规模化资源利用“最后一公里”
为破解钛石膏实际应用的技术瓶颈,深圳大学陈忠平教授团队直击行业技术瓶颈,誓要打通钛石膏基"路用填料"资源化的"最后一公里"。
团队从钛石膏的材料特性入手,通过理化分析、改性机理研究、专用改性固化剂研制、路用性能研发、工程示范应用研究及标准的构筑等系统研究,使改性后的钛石膏基混合料性能迎来“蜕变”:在承载力、水稳定性、易溶性盐含量控制、液限及抗干缩开裂等指标均显著优于传统土石料,满足高等级公路路基标准要求。
经山东公路学会组织的院士专家评价,团队研发的“钛石膏基路用改性固化技术成果达到国际领先水平!”这一突破,使钛石膏从传统的“废料”变成了具备“工程价值”的资源。
技术难题破解后,实践紧随。2025年8月,产学研协同攻关团队通力合作,将钛石膏基改性固化填料正式规模化用于齐临高速公路建设。在整个实施过程中,深圳大学团队提供了持续的技术支持与现场指导,为确保工程质量,建立了“全链条可追溯”质量管理体系:从钛石膏出厂运输、进场检验、改性固化剂的精准投料与均匀混合、分层压及现场检测等全流程的台账,做到“责任可查、质量可控”。
示范路段实施过程中委托了山东省环科院环境检测有限公司开展了环境监测工作,对示范路段周边空气、地表水、地下水、土壤等开展了定期检测,各项指标均满足环境要求,以客观数据回应了社会关注。
生态经济“双丰收”:钛石膏路用藏着的绿色效益
如今,在齐临高速施工现场,每一公里钛石膏路基都在创造“双重价值”,不仅大幅降低建设成本,还兼具优良的工程性能与环境效益,真正实现了钛石膏的规模化资源利用。
从“取土占地”到“消废利旧”,不仅改变了路基填料的来源,更推动了高速公路建设绿色生态理念的升级。我们将进一步开拓钛石膏应用场景,让更多钛石膏固废变身“绿色资源”,为区域发展注入更多绿色动能,为绿美交通建设贡献力量。
固化剂布料
路拌
碾压
供 稿:刘 敏
一审:卢秋月
二审:陈忠平
三审:左英姿