来源：北京日报客户端
原标题：如何将建筑垃圾变成“宝贝”？给废旧沥青“补钙”
日新月异的城市，每一刻都在发生着变化。
建筑工地上，轰隆隆的机器塑造着一栋栋高楼大厦；施工路面上，黝黑的沥青铺筑出四通八达的交通新版图；冶炼车间里，粗砺矿物摇身变成构建城市的铜墙铁壁。
与新变化相伴相生的，是快速增长的各类固体废弃物垃圾。
而如何将这些垃圾变成“宝贝”，北京建筑大学土木与交通工程学院院长季节三十多年来为之钻研。
几多耕耘，几多收获。她的科技成果先后获得国家科学技术进步二等奖、教育部科技进步一等奖、北京市科学技术进步一等奖等。近日，北京市委宣传部、北京市科协等部门首次联合开展北京最美科技工作者学习宣传活动，季节被遴选为年北京“最美科技工作者”。
让更多的无用之物尽其所用，季节步履不停。
季节（右一）与同事就建筑垃圾再利用进行讨论。（受访者供图）
给废旧沥青“补钙”
年，国务院政府工作报告提出，必须加快交通运输发展。年，交通部批准“五纵七横”国道主干线规划，总里程3.5万公里。
自此，我国道路建设按下快进键。
四通八达的交通网络将人们的脚步带向远方，其寿命也在风吹日晒、岁月侵袭中不断被损耗。不同等级的道路寿命不尽相同。一般来说，等级最高的高速公路的使用寿命在12至15年。
年前后，我国第一批投入使用的高速路陆续迎来大修。道路大修时，要先铲除原有的路面，之后再重新铺筑新的材料——大量的废旧沥青混合料由此产生。对这些寿终正寝的垃圾，传统的方式是一埋了之，但填埋的弊端渐显：一方面，可供填埋的空间变得越来越少；另一方面，直接填埋可能导致土壤和水环境的污染。
彼时，正在同济大学攻读博士学位的季节，敏感地 “中国的难题，我们一定能用自己的办法解决好。”季节默默立下了誓言。
她从根源入手。沥青为什么会有“生老病死”？雨打风吹、车辆碾轧下，沥青的哪些性能发生了改变？季节打了个通俗的比方，她将沥青材料的老化过程比作人的衰老过程，“人老了，钙就会流失，骨折的风险也会变大；而紫外线的照射等各种因素，也会让沥青中的芳香酚不断流失，缺少了这种成分，沥青就容易变硬变脆，容易裂开，而道路最怕的就是裂缝。”
治疗的原理不难：对症下药，缺什么补什么。“人可以提前吃钙片预防缺钙，沥青也可以提前补点‘再生剂’，使它的性能得以恢复。”
难的是怎么补。沥青老化到什么程度要使用再生剂？再生剂中芳香酚材料的最佳比例是多少？再生剂用量如何确定？
攻读博士学位的五年，季节不辞辛劳地奔波在工地与实验室之间，为的就是找到这些问题的答案。
在确定再生剂的配方时，季节要解决的一大难题就是再生剂与老化沥青的相容问题。“就像我们在做拿铁时，肯定是希望奶和咖啡能完美地融合在一起；再生剂只有在和老化沥青相容时，才能最大限度发挥作用。”而两者是否相容，则取决于主要成分芳香酚与不同助剂材料的配合。为此，季节不仅要在多种助剂中选出最合适的几种，还要确定不同助剂材料的最佳配比。
“这个实验量是非常大的，五年博士没干别的，都用来做实验了。”季节解释，实验不仅量大，过程还特别复杂：首先得从工地上取回路面，将混合料燃烧处理后进行抽提，这样才能得到进行实验的老化沥青，这一过程就要花上两天左右。接下来，她还要为老化沥青设置不同的实验条件，观察加入再生剂后沥青的各项指标。“这是一个反复试错的过程，最多的时候一个实验要重复上百次。”
不同沥青的老化程度决定了再生剂的使用方式。骨密度测试可以判断人的钙质流失程度，沥青的老化如何判断？季节创新性地提出了一套分类体系，通过黏度、针入度、延度等综合指标为沥青“把脉”，将其分为轻度、中度和重度等不同老化级别，通过使用不同的配方让其重新焕发青春容颜。
然而，实验室的成功并不是终点。从实验室到实际落地，还有一段漫长的路程。
“真正在道路上使用的时候，我们不可能把沥青先抽提出来再加工，而是将混有沥青、砂石的混合料喷上再生剂，再跟铺路的新料进行混合。”新旧材料掺配的比例是季节面临的新问题：既要最大化对原有废旧混合料加以利用，又不能影响新旧混合料的性能。于是，新一轮的实验开始了。最终，季节实现了废旧沥青混合料掺配比例高达45%以上的技术突破。这样一来，铺路使用的每吨料可以在原有成本基础上节约10到15元。
这一成果先后在京沈高速公路辅路大修工程、河北迁曹线大修工程等10余项工程中成功应用，后又逐步推广到全国10个省市国家及省级重点工程及海外道路工程中，累计实现经济效益近2亿元。该技术的推广应用，不仅节约了成本，还有效降低了北京及周边地区对天然石料资源的开采，对改善城市生态环境、降低大气污染都起到了推动作用。
值得一提的是，季节不仅让废旧沥青变废为宝，其“美容”过程也更加绿色、环保，而这得益于其团队研发的温拌再生沥青技术。
一般来说，沥青要在℃至℃才能流动起来，与砂石等进行混合，形成铺筑路面的混合材料。这一过程需要消耗极大的能量，国际上一般采用温拌技术，也就是通过外加材料使沥青混合料在降低温度后也能流动起来，以节省能量损耗。
此前，业界面临着温拌剂种类繁多、作用机理不清楚、温拌效果差等多项挑战，季节带领团队开发了乳化类、有机蜡类和废旧塑料类三大系列温拌沥青材料。实践显示，这些材料可使施工温度降低30℃以上，从而减少二氧化碳排放30%以上、节能40%以上，打破了国外产品垄断我国市场的局面。
年夏天，季节（左）对建筑垃圾处理设备进行现场调研。（受访者供图）
发现残渣潜在价值
煤炭，被人们誉为“黑色的金子”。在适当的压力、温度、催化剂和氢气作用下，“黑色的金子”变身为流动的液体燃料，再经过多次反应后，成为各类油品，化身现代工业发展的“血液”。
煤直接液化技术作为煤制油技术的代表，是优化我国能源结构的有效途径之一。目前，世界上只有我国具有商业化生产线，年生产油品达万吨。但不可避免的是，这一工艺每年会带来约70万吨的煤直接液化残渣。
目前，人们对煤直接液化残渣的基础性应用研究十分有限。事实上，残渣内含有大量的沥青烯、前沥青烯等沥青类物质，具有用作道路沥青改性剂得天独厚的条件。十多年前，季节就 正在读博士二年级的王哲是团队成员之一。从读硕士研究生起，他就跟着季节在这个领域内不断探索。他介绍，业内通常以针入度、延度、软化点三个维度来判断沥青的性能：针入度反映的是沥青的软硬程度和稠度，数值越小，说明沥青越硬；延度越大，沥青的可塑性越好；而软化点则与温度有关，软化点越高，沥青的温度稳定性越好，说明沥青耐热性越好。
“我们不仅要观察加入残渣后沥青的性能变化，还要观察加入残渣后的沥青与砂石混合后的性能变化，并确定出最佳的掺量。”王哲说。
实验发现，加入残渣之后，沥青的软化点提高，反映到沥青混合料上，混合料的高温性能得到极大改善，“如果高温性能不佳，路面在温度升高的情况下容易变软，车辆经过时也更容易留下车辙；这一功能的升级意味着，新的混合料耐车辙的能力更强。”然而，与之相对的是，加入残渣后的沥青延度并没有明显改善，甚至有一定程度的下降，而这又直接影响了混合料低温抗开裂能力。
如何在一优一劣间寻找到一个最佳的平衡点，让高低温性能得以协同优化，团队成员费尽周折。“实验中涉及到的因素非常多，比如残渣的掺入量，沥青加入残渣后的反应时间、反应温度等，都对最终的实验结果有影响。”王哲说，有时候实验结果与预期南辕北辙，那就要推倒重来。每周一次的例会上，分析原因、调整方案是季节和学生们的主要议题。
好在经过反复实验，最终改性沥青低温脆性大、改性沥青混合料高低温性能相互牵制等“卡脖子”难题被一一破解。近年来，这一成果在北京、宁夏、重庆、内蒙古、山东等10个省、市、自治区近公里的道路工程中应用。初步估计，新的混合料可以降低50%以上的车辙，延长使用寿命40%以上。
团队对于煤直接液化残渣的利用并没有就此止步。将残渣用作沥青的改进剂，其用量仅为沥青用量的十分之一左右；对于庞大的残渣产出来说，这种消耗速度并不“解渴”。
残渣的用途还能不能再拓展？眼下，季节团队已经有了新思路：以残渣替换沥青混合料中的细集料。王哲解释，铺筑路面的沥青混合料中，除了沥青之外，还掺有各种粗细不等的集料。“煤直接液化残渣本身就是煤炭加工后的一种产物，具有先天的条件和潜力。”至于以细集料身份“出场”的残渣，对于整个混合料性能会产生怎样的影响，实验还在紧锣密鼓地进行中。
沥青，有毒，有味儿，是常人避之不及的有害物，季节却对它有着别样的感情。在她看来，两者是彼此成就：她研究沥青，发现其独特的美，唤醒其潜在的价值；而沥青也让她不断发现着自己职业的魅力，给她一方施展才能的舞台。
把论文写在工地上
无论是道路废旧材料还是煤直接液化残渣，都是固体废弃物垃圾的一小部分。季节的眼光看得更远，视野也更宽广。于是，更多类别垃圾的再利用进入她的研究范围。
年6月，入夏的北京，暑意渐浓。阳光最炽烈的日子里，朝阳、海淀、延庆、房山……各大建筑工地上，时不时会跃动着一个瘦小的女性身影——季节正带着她的学生试图为全市的建筑垃圾治理摸清家底，为建筑垃圾的下一步治理提供参考。
据不完全统计，我国目前建筑垃圾存量高达多亿吨，且每年还在快速增长。在季节看来，这些建筑垃圾是城市建设的宝藏。她给出一组数据：使用建筑垃圾制成1.5亿块再生砖，可消耗建筑垃圾40多万吨，减少取土24万立方米，节约耕地约亩，同时可节约堆放建筑垃圾的土地约80亩，两项合计节约土地亩；可节约标准煤万吨，减少二氧化碳排放约万吨。
然而，受法律、法规等管理体系不完善和技术水平的限制，北京乃至全国的建筑垃圾资源化利用率不足40%，远低于欧盟发达国家的90%以及日本的97%，并已成为制约我国城镇高水平治理体系和治理能力建设的“绊脚石”。
为此，季节确定了新的研究课题，就是要为建筑垃圾的再利用画出蓝图。
“别看季老师年纪比我们大，可比起走路速度来，我们这些年轻人还真赶不上。”当时正在读硕士研究生的王颢翔参与了项目的全过程，他介绍，通过现场调研，项目组了解了建筑垃圾从产生到初步处理、运输、回收、资源化利用的整个过程，梳理存在的问题，根据垃圾产生量为建筑垃圾处置设施科学布局。
每天早上7时从学校出发，季节是领队，也是司机。路途最远的工地，要连续开上四五个小时的车才能到，下了车她依然精神抖擞。除了工地，垃圾处理点也是项目组 炎炎烈日、风雨雷电都见证了他们的脚步。“整个暑假黑了一圈，每天的步数是3万起步，却是特别有收获的一个假期。”王颢翔说。
根据现场踏勘，综合相关部门提供的数据，团队发现，目前建筑垃圾的处理缺乏顶层设计，《北京市城市总体规划》《北京市环境卫生事业发展规划》等相关文件中均缺乏建筑垃圾治理专项内容。此外，各区建筑垃圾产生量差别较大，区域协调治理能力欠缺，各部门之间联动力度不足。建筑垃圾资源化能力参差不齐，导致再生产品质量有待提高，消纳场处理能力和设施数量也存在不足。
根据北京现有资源化利用厂的分布情况及处理能力，季节团队提出，北京可以采用“N+X”即“固定+临时”的布局模式：在各区（除东城区、西城区外）分别布置1到2处固定式设施（N）和临时设施（X），装修垃圾资源化利用厂与拆除垃圾资源化利用厂要协同建设。根据实地调研情况，团队对每个设施的位置也都进行了详细的规划。
在今年的北京市“两会”上，作为政协委员的季节提出建议，为提高建筑垃圾综合治理水平，北京可率先建立“城镇固废处置与资源化利用”科研大平台，系统研究建筑工程评价、规划设计、绿色施工、建筑垃圾分类处置、资源化利用、环境评估与控制、监测与精准管控等绿色关键技术，并借助管理政策研究将技术嵌入整个城市治理体系，为北京乃至全国建筑垃圾处置与资源化利用提供技术支撑。
季节带领的团队同时还是住建部全国35个建筑垃圾治理试点城市的技术支撑小组，在为期2年的项目期内，团队成员分批、分组深入35个试点城市，收集与掌握第一手资料，建立了全国第一个建筑垃圾数据库与管理平台，为全国建筑垃圾治理工作提供了全方位的科学保障。
斗转星移，越来越多“放错了位置的资源”焕发新生；它们在美丽的季节里恣意绽放，吐露芬芳。