南宁大桥：世界首条石墨烯改性路面优势多

2018-06-01 10:48:41 南宁晚报

　　阳光直射下的石墨烯改性沥青路面温度比普通的沥青路面低许多

本报记者段柳健摄

　　■本报记者凌剑伊

　　封闭大修几个月后，昨天晚上10时，笔直宽阔的南宁大桥正式通车，以崭新的姿态示人。南宁大桥之所以受到关注，除了它是主城区拉近五象新区的交通要道，还在于其主桥体部分近9000平方米的路面，是由被公认为未来革命性材料的物质——石墨烯与橡胶沥青“组合”而成。

　　近日，世界首条立体构造石墨烯复合橡胶改性沥青路面在南宁大桥铺装完成，在世界上率先实现石墨烯在路桥高等级公路的商业化应用，打通了石墨烯产业从石墨烯粉体材料的宏量制备到规模化应用的产业链条，为石墨烯产业发展指明了新方向。

　　南宁大桥这段新路面包含了什么新的核心技术？今后石墨烯还有哪些大有可为之处？5月31日，记者就此采访了全程参与了整个石墨烯改性沥青路面研究的广西大学可再生能源材料协同创新中心主任沈培康教授。

　　新闻主角

　　南宁大桥：路面铺装技术是世界性难题

　　2009年建成的南宁大桥是南宁地标式建筑之一，该桥梁采用钢箱梁式结构。钢箱梁桥由于桥柔性大、感温性强、钢板与沥青混凝土层黏结难度大，在交通流量较大的情况下，桥面会产生较大的弯、拉、剪切及温度变化而出现开裂、车辙、推移、脱层及拥包等病害，因此路面铺装技术一直是世界性难题。

　　石墨烯：自然界最薄、强度最高的材料

　　石墨烯是什么特殊物质呢？据介绍，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的二维晶体，厚度只相当于一层原子。它所制成的材料既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材高200倍。同时，它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。目前，广西石墨烯主要应用于制作护膝、健康椅、光波房等领域，其应用还有待进一步开发和挖掘。

　　石墨烯改性路面技术：广西科学技术重大创新

　　立体构造石墨烯复合橡胶改性沥青路面技术由广西大学可再生能源材料协同创新中心主任沈培康教授团队与广西正路机械科技有限公司共同研发，是广西科学技术在世界水平上的一个重大创新。专家预测，该技术将产生巨大的社会效益，或将拉动广西一个万亿元级产业实现跨越腾飞。

　　新技术“新”在哪？四大核心技术颠覆传统

　　“石墨烯既然有那么强的稳定性和热性能，如果能应用于桥梁路面，将会发生怎样的‘化学反应’？”科研团队抱着一种尝试的心态，跟企业的设想一拍即合，双方从2017年开始着手试验，经过了近一年的反复试验，反复送样，终于成功研制出立体构造石墨烯复合橡胶改性沥青路面技术，颠覆了传统橡胶改性沥青技术。最后，科研团队选择了南宁大桥作为“试验体”。

　　昨天中午11时许，记者走上了即将开通的南宁大桥。虽然当日室外温度高达37摄氏度，但新铺设的桥面上没有热浪滚烫的感觉，也没有过去新铺设的沥青路面所散发出的那种难闻气味。尤为值得一提的是，车辆行驶在桥面上，平整度、舒适度更强。

　　南宁大桥在建成10年后全封闭大修，在保留原有道路结构设计的基础上，采用了石墨烯复合橡胶改性沥青技术来进行桥面铺装。由于石墨烯的添加，使得路面温度降低了，路面的高温稳定性、低温抗裂性、路面黏结度、耐老化等特性都大幅度提高，有效地解决了钢箱梁桥面易出现的诸多问题。

　　沈培康教授介绍，南宁大桥采用的新技术包括了四大核心技术——石墨烯高效分散技术、石墨烯橡胶粉再生复合技术、石墨烯复合橡胶粉改性沥青混合料均质拌和技术和石墨烯复合橡胶粉改性沥青混合料铺装技术，颠覆了传统橡胶改性沥青技术。

　　石墨烯有何优势？净味环保路面可降温5摄氏度

　　将石墨烯应用在桥面建设当中，具有哪些优势呢？沈培康教授介绍，在净味环保方面，大量使用回收废旧轮胎的橡胶粉材料，经再生处理后达到净味效果，与传统胶粉沥青路面施工和使用中出现的刺激性气味，形成鲜明对比。

　　其次，高一致均匀性。沈培康教授说，添加石墨烯能增加沥青与橡胶粉界面相容性，增强橡胶粉吸收溶胀过程中对沥青分子吸收的选择性，增强改性沥青与骨料的相互作用，使得此种改性剂可与基质沥青、矿物起到均匀分散的作用，保证沥青混合料的均匀度和一致性。

　　“过去，我们对桥梁维修的寿命预估10年左右，如今，采用了新技术之后，可以延长桥面的寿命至少20年以上。另外，经测算，桥面动稳定度达国家标准技术规范的3倍；马歇尔稳定度提高1倍；具有显著抗车辙性和抗剪切力；路面的摩擦系数提高，路面安全系数大幅提升；低温抗裂、耐水性强；改性沥青与骨料的握裹力和油膜的耐水性增强。总体来说，该技术具有路面高温稳定性、低温抗裂性、摩擦系数高、降噪声效果明显、改善驾驶舒适性，路面温度可降低5摄氏度以上等优势。”

　　“尤其是路面温度可降低5摄氏度以上。”沈培康一边俯身用手抚摸桥面，一边对记者说，如果一个城市的路面温度降低，可以减少能耗、降低污染，改善生活质量，这是一个世界性的研究课题。这项成果能够提高我国沥青路面的使用寿命，降低维护成本，是交通新材料领域中的最新发展，是石墨烯产业化的最新突破。

　技术前景如何？有望拓展应用在更多领域

　　石墨烯产业获得重大突破，其应用前景也将大有可为。专家预测，石墨烯改性路面技术将产生巨大的社会效益，或将拉动广西一个万亿元级产业实现跨越腾飞。

　　沈培康教授希望进一步推动在路面白改黑项目、在广西境内的国家及区内重点路桥工程建设中采用石墨烯橡胶改性沥青技术，形成引领示范作用，以加快此项技术在广西乃至全国路桥上的大范围应用，使之产生巨大的经济效益和社会效益。

　　同时，建立以市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系，推动广西区内石墨烯科技率先与交通领域相关企业深入合作，以石墨烯带动环保新材料在交通领域的应用，以开展石墨烯橡胶改性沥青试验公路为突破口，对石墨烯在交通产品的应用深入探讨，拓展石墨烯在耐久、防腐等领域的应用，打造全国交通领域的新品牌。

编辑：卢云