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发布：2025-01-01 · 事件：2025-01-01

： 郭猛（中）带领团队在试验现场 西塞云山远，东风道路长。 纵横阡陌，绵延千里，条条公路连通山海、奔赴远方，织就四通八达的交通网络。“要想富，先修路。”这句耳熟能详的话，道出了公路在经济社会发展中的重要作用。 截至2025年，我国公路总里程超过550万公里，海量路网日常养护任务艰巨。长期以来，沥青路面易老化、高低温病害频发、废料利用率低、施工污染等问题成为行业发展痛点。

施工安全材料质量检测环保

： 郭猛（中）带领团队在试验现场 西塞云山远，东风道路长。 纵横阡陌，绵延千里，条条公路连通山海、奔赴远方，织就四通八达的交通网络。“要想富，先修路。”这句耳熟能详的话，道出了公路在经济社会发展中的重要作用。 截至2025年，我国公路总里程超过550万公里，海量路网日常养护任务艰巨。长期以来，沥青路面易老化、高低温病害频发、废料利用率低、施工污染等问题成为行业发展痛点。北京工业大学建筑工程学院教授、桥梁工程安全与韧性全国重点实验室成员郭猛带领团队扎根实验室、奔走第一线，攻克一系列行业顽疾，成功研发出路用双相变自调温材料、全天候靶向抗老化剂、沥青高性能再生剂、高效净味剂等核心成果，构建起“防病害、延寿命、促循环、保绿色”的技术体系，为交通强国建设注入强劲的科技动能。 调温护路 “夏天路面烫得能摊鸡蛋，冬天冻得能裂出手指宽的缝，这样的路面，怎么能扛住千万车辆的碾轧？” 2020年，郭猛刚结束敦煌野外观测站的取样工作，戈壁烈日在他脸上留下的晒痕犹在，而眼前城市道路的病害，让他坚定了攻坚克难的决心。 极端温差是沥青路面的头号“天敌”。我国大部分地区属于大陆性气候，四季分明，昼夜温差、四季温差显著——夏季沥青路面温度最高可达70摄氏度，沥青软化后易被车辆轧出车辙，不仅影响行车安全，更会加速路面老化；冬季北方地区气温低至零下30摄氏度，沥青脆化后易发生收缩开裂，隐患极大。 更令人困扰的是，行业内长期存在顾此失彼的技术困境：添加抗车辙剂会让沥青变硬，加剧低温脆裂；添加柔性材料又会降低高温稳定性，导致车辙问题加重。即便当时已有的路面调温技术，也只能单一调控高温或低温，无法实现“夏降温、冬增温”的双向调节，在我国夏季炎热、冬季寒冷的广大地区，局限性尤为明显。 “能不能让沥青路面像‘恒温动物’一样，自动调节温度，既抗高温又耐低温？”郭猛一次次叩问。彼时，相变材料已在航天、建筑等领域应用，其通过相态转化过程中的吸放热实现温度调控，若能将其应用于路面，或许能破解这一顽疾。 郭猛带领团队查阅国内外上千篇文献，走访十几家科研机构，最终确定了研发方向：遴选两种不同相变温度的芯材，搭配高导热多孔载体，制备出兼具高温吸热、低温放热功能的双相变自调温材料，实现路面温度的“削峰填谷”，从源头减少高低温病害。 历时6年，郭猛团队经过大量试验，最终选定聚乙二醇作为核心调温材料，搭配两种不同规格原料适配四季温度变化。高温型原料相变温度适配夏季高温，可有效吸收路面热量；低温型原料适配寒冬低温，能够储存释放热量抵御严寒。 不过，这类调温原料质地柔软、极易流动渗漏，无法直接用于路面铺设，必须找到适配载体固定包裹，才能实现工程应用。为此，团队先后测试活性炭、硅藻土、膨胀石墨等多种载体，最终敲定膨胀石墨为最优载体。这种材料拥有发达的海绵状孔隙结构，可牢牢锁住相变芯材，同时热稳定性极强，能耐受沥青拌和时的高温，不会出现分解破损。 历经上百次试验，郭猛团队终于成功制备出高低温适配的复合相变材料。 实验室技术成形，令整个团队欢欣鼓舞。然而，首次工程试点却遭遇了意想不到的挫折。 2025年春天，团队带着第一代双相变材料，奔赴甘肃开展试点——这是他们首次将实验室成果应用于实际工程，所有人都充满了期待。 施工当天就出了问题。“实验室里用的是小型搅拌设备，添加材料很方便，但现场的大型拌和设备不一样，我们研发的块状双相变材料无法顺利添加。就算勉强加进去，也难以搅拌均匀，出现了结块、泄漏的情况。”郭猛回忆，当时施工现场围满了工作人员，大家的目光里充满了质疑，他的心里像压了块大石头。 原本计划铺设500米的试验段，最终只勉强完成了50米就被迫停工。“那段时间，我每天都睡不着觉，反复回想问题出在哪里。”郭猛说，这次失败让他深刻认识到，科研成果转化不是简单的“实验室搬家”，必须兼顾实验室精度与工程实际需求，否则再先进的技术，也无法落地生根。 痛定思痛。郭猛带领团队重新梳理思路，开始对材料进行全面优化。他们放弃了块状结构，将双相变材料研磨成黑色粉末状，“这样一来，添加时就像撒胡椒面一样，可直接掺入沥青混合料中，无需额外加热，极大简化了施工工艺。”同时，调整载体与芯材的配比，进一步提升材料的吸附性能，确保在车辆碾轧和高温拌和过程中不泄漏。 这一优化，就是半年。郭猛和团队成员每天泡在实验室，反复测试材料的稳定性和调温效果，解决了一系列工艺难题。同年秋天，团队带着改良后的第二代双相变材料再次奔赴甘肃。这一次，试验段路面施工顺利完成。看着材料均匀分散在沥青混合料中，压在郭猛心里半年之久的大石头终于落了地。 郭猛展示了一张双相变路面的实拍图片。画面中，极具反差的场景展现了这项技术的重要价值：同一条双向公路上，普通车道白雪覆盖、白茫茫一片；而铺设了双相变自调温材料的试验车道干净整洁、无雪无冰。 反差巨大的路面景象，给人带来巨大的视觉震撼。 这只是双相变自调温材料应用成效的一个缩影。为了全面验证材料的性能，郭猛团队在甘肃、北京、河北、新疆等不同气候区域铺设试验段，开展长期观测，积累了大量真实数据。 甘肃的高速试验段观测数据显示：夏季高温时段，试验段路面平均温度比普通路段低4.2摄氏度，车辙深度减少30%；冬季低温时段，路面平均温度比普通路段高2.3摄氏度，裂缝发生率降低60%以上，路面使用寿命预计延长1/3。 在北京大兴机场高速试验段，融雪路面效果尤为突出。2022年冬天，北京遭遇强降雪，试验段路面无需撒布融雪剂，积雪在两小时内全部融化。 “看到一条条公路因为我们的技术变得更耐用、更安全，所有的辛苦都值得了。”郭猛站在试验段路边，脸上流露出欣慰的笑容。如今，双相变自调温材料已经过三次迭代，并荣获茅以升科学技术奖交通运输科学技术奖一等奖。 这场关于“恒温路面”的攻关，还在继续。 靶向抗衰 “一条高速公路，设计寿命15年，往往用不到10年就需要大中修，有的甚至5年就出现严重老化。这背后，是巨大的资源浪费和经济损失。” 在一次行业论坛上，郭猛抛出了一组令人揪心的数据：我国每年公路养护里程占总里程的99%以上，其中约60%的高速公路已进入“老龄化”，每年要投入大量资金。 “沥青路面的老化，就像人体衰老一样，是一个不可逆转的过程。养护措施不当、防护技术匮乏，都会加速这一过程。”郭猛团队通过长期研究发现，沥青老化的主要原因是环境因素，其中紫外线照射、持续高温、氧气氧化、雨水侵蚀都会导致沥青分子链断裂、性能衰减，最终出现路面变硬、开裂、剥落、坑槽等病害。 “我们在敦煌野外观测站做过一个试验，将沥青试样放在露天环境中，不施加任何车辆荷载，仅仅一年时间，试样就完全散架了。”郭猛介绍，敦煌地区紫外线强度极高，年日照时数超过3200小时，是沥青老化的“重灾区”。而这样的环境因素，在我国西北、华北等地区非常普遍。 更令人担忧的是，行业内长期缺乏统一的老化评价方法和指标，导致抗老化技术针对性不强，效果欠佳。传统的抗老化剂，大多是单一成分，只能缓解某一种老化因素，无法实现全方位防护。而且抗老化剂添加量较大，不仅增加了工程成本，还有可能影响沥青的其他路用性能。 2016年，郭猛从哈尔滨工业大学毕业，他将沥青抗老化作为自己的核心研究方向。“我的导师告诉我，科研要解决实际问题，路面老化是行业的大痛点。解决了这个问题，就能为国家节约大量资金，也能让居民出行更安全。”带着这份初心，郭猛带领团队开启了沥青抗老化技术攻关。 为了摸清沥青老化的规律，郭猛团队在全国范围内建立了三大野外观测站——北京通州观测站，代表内陆大城市环境；甘肃敦煌观测站，代表高寒、高紫外线环境；山东沿海观测站，代表潮湿、盐雾环境。这三个观测站，覆盖了我国主要的气候类型，为研究沥青老化规律提供了宝贵的现场数据。 “要研发高效的抗老化剂，首先要搞清楚沥青老化的机理——到底是哪些分子发生了变化，哪些因素是导致老化的主要原因。”郭猛说，这是攻关的第一步，也是最关键的一步。 郭猛和团队成员每年都会多次奔赴三大观测站，顶着烈日、冒着风沙，定期采集沥青试样，记录紫外线强度、温度、湿度、氧气浓度、臭氧浓度等环境参数，再将试样带回实验室，通过红外光谱、分子模拟、力学测试等多种手段，模拟沥青分子结构全生命周期的演变规律。 机理既明，靶向攻坚。郭猛提出了“靶向抗老化”的理念——针对不同老化因素，筛选特定的抗老化成分，通过复配技术，制备出能够全方位抑制老化反应的全天候靶向抗老化剂。“它就像‘分子卫士’一样，能精准保护沥青分子链，延缓老化进程。” 研发过程中，团队筛选了数百种化学原料，反复试验不同成分的配比，优化制备工艺。经过多次迭代，全天候靶向抗老化剂终于研发成功。 在北京工业大学建筑工程学院的实验室里，我们见到了这款为道路延寿的“魔法药水”。试管里金色的透明液体，在阳光下折射着光芒。 2021年，这项成果在山东京台高速改扩建工程、青兰高速养护工程中率先试点应用。郭猛说，相较于普通的沥青混合料，全天候靶向抗老化剂可实现路面全方位抗老化，国家道路及桥梁质量检验检测中心报告证明沥青路面抗环境老化寿命至少延长一倍以上。 这项技术荣获了中国公路学会科学技术一等奖，相关成果在北京、山东、甘肃等地得到成功应用。郭猛说，未来，团队将进一步优化抗老化剂的性能，降低成本，拓展应用场景，不仅应用于高速公路，还将推广到城市道路、乡村公路，让更多公路受益于这项技术。 绿色循环 “每年，我国因道路养护产生的废旧沥青混合料超过2亿吨。这些废旧料的再生循环利用并不理想，不仅占用大量土地，还会污染环境。新建公路、养护公路又需要大量新的沥青和石料，不仅消耗资源，还会增加碳排放。” 郭猛介绍，废旧沥青混合料的处理，是行业长期面临的一大难题。传统的处理方式，要么堆积，要么简单破碎后用于路基回填，利用率仅为20%至30%，造成了巨大的资源浪费。而传统的再生技术中，采用的再生剂大多是单一的稀释油，只能“表面软化”老化沥青，无法恢复其分子结构和粘附性，再生料的路用性能较差，废旧料掺量难以提高，难以大规模推广应用。 与此同时，沥青路面施工过程中的污染问题也日益凸显。传统热拌沥青混合料的施工温度高达150至200摄氏度，在拌和、运输、摊铺过程中，会释放有害气体，不仅影响施工人员的身体健康，还会污染周边环境。 “修路不能以牺牲环境和健康为代价，也不能浪费宝贵的资源。”郭猛说。 破解废旧沥青再生和施工污染两大难题，是郭猛的又一重要攻关方向。他带领团队兵分两路，一边研发高性能再生剂，实现废旧沥青料的高值循环利用；一边研发高效净味剂，解决施工污染问题，推动沥青路面施工向绿色、环保、低碳转型。 “废旧沥青不是垃圾，是放错地方的资源。只要找到合适的方法，就能让它‘返老还童’，重新用于公路建设。”郭猛说，研发高性能再生剂的核心，是让老化的沥青分子链得到修复，“恢复其原有的路用性能，而不是简单的‘软化’。”团队借鉴靶向抗老化剂的研发经验，从沥青老化机理反向突破——既然老化是分子链的断裂与重构，那么再生就是要通过化学反应，补充沥青中缺失的组分，修复断裂的分子链，让老化沥青恢复活力。 “这款再生剂，就像给老化的沥青‘补充胶原蛋白’——不仅能软化沥青，还能修复其分子结构，恢复其粘附性和力学性能。”郭猛形象地比喻道。试验数据显示，采用该再生剂的废旧沥青，低温性能恢复率为97.67%，疲劳性能恢复率为91.90%，粘附性提升50%以上，再生料的路用性能与新沥青混合料基本持平。目前，高性能再生剂已在北京、山东、甘肃、河北等多地推广应用，将再生沥青混合料中废料比例提高到了60%以上。 2019年，郭猛团队接到新任务：破解沥青施工污染难题。“我们立刻组建专项攻关小组，开始研发高效净味剂。”郭猛说，研发的核心，是找到能够中和沥青烟气中有害成分的物质，在不影响沥青路用性能的前提下，减少有害气体排放。 团队精准锁定了沥青烟气中苯并芘、硫化氢、甲醛等主要有害成分，这些成分不仅刺鼻，还会影响人体健康和周边环境。团队筛选了多种中和剂，包括植物提取物、活性炭、碱性化合物等，反复试验不同成分的配比，优化制备工艺，最终研发出高效净味剂。 这款净味剂的最大特点是添加量极少、成本极低、效果显著——添加量不到沥青路面质量的万分之一，4厘米厚的路面，每平方米成本增加不到1元，就能使有机烟气平均浓度降低78%，硫化氢平均浓度降低69.7%，一氧化碳平均浓度降低50%，PM2.5平均浓度降低47.4%。 今年4月，净味剂成功应用于北京城市副中心六环高线公园园林绿化工程道路建设。高线公园建设是近零碳排放示范项目。路面施工过程中，烟气浓度始终符合国家标准，周边空气质量保持良好。值得一提的是，这项成果还打破了国外技术垄断，且成本仅为国外同类产品的1/10，目前已在北京、江苏、山东等多地道路工程中应用。 “高性能再生+高效净味”，两架绿色马车并驾齐驱、相辅相成，不仅解决了废旧沥青再生和施工污染两大行业难题，更推动着我国沥青路面行业的绿色转型。 大道行远，筑梦前行。科技创新铺就的大道，正延伸向祖国的四面八方。 来源：北京日报 记者：孙乐琪 推荐阅读 领创北京丨田垄探微 领创北京丨守望飞羽 领创北京丨柑橘保卫战 精彩视频