圖為“紅色大別山”1號(hào)旅游公路（河南羅山段）輕量化耐候鋼波形梁公路護(hù)欄。
串聯(lián)起黃河、太行山、伏牛山等旅游資源的“紅色大別山”1號(hào)旅游公路正在如火如荼建設(shè)中，在河南省信陽市羅山縣的示范路段，有一段銹紅色護(hù)欄格外引人注意。這是由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、安陽鋼鐵集團(tuán)、北京中交綠色交通科學(xué)研究院合作研發(fā)的輕量化耐候鋼波形梁公路護(hù)欄，顯著提高護(hù)欄的安全性能，且全生命周期建設(shè)養(yǎng)護(hù)成本低，減碳效應(yīng)明顯。
輕量化耐候鋼波形梁公路護(hù)欄采用高強(qiáng)耐候鋼，替代傳統(tǒng)Q235普碳鋼作為護(hù)欄基底材料，以高強(qiáng)鋼的優(yōu)勢(shì)降低護(hù)欄用鋼量30％以上，以耐大氣腐蝕的特點(diǎn)，免鍍鋅處理，護(hù)欄壽命從15年左右延長(zhǎng)到30年至40年，全生命周期建設(shè)和養(yǎng)護(hù)成本預(yù)計(jì)降低50％以上。
目前，除“紅色大別山”1號(hào)旅游公路外，輕量化耐候鋼護(hù)欄還被應(yīng)用于鄭州市迎賓路與連霍高速公路互通式立交新建工程、重慶城口（陜渝界）至開州高速公路、云南昭通市昭陽西環(huán)高速公路、唐山市海港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)疏港公路和農(nóng)村公路安防工程等項(xiàng)目，取得了良好的示范效應(yīng)。
響應(yīng)行業(yè)需求 創(chuàng)新向綠前行
交通運(yùn)輸是能源消耗和溫室氣體排放的主要行業(yè)之一，是節(jié)能減排和綠色低碳發(fā)展的重要領(lǐng)域和主戰(zhàn)場(chǎng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入新階段，加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)對(duì)綠色低碳交通發(fā)展提出了更高要求。2022年8月，交通運(yùn)輸部印發(fā)《綠色交通標(biāo)準(zhǔn)體系（2022年）》，強(qiáng)調(diào)要加快科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的工作進(jìn)程，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝等方面標(biāo)準(zhǔn)的有效供給，保持標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的適度超前。
近年來，北京中交綠色交通科學(xué)研究院有限公司始終把創(chuàng)新視作第一動(dòng)力，積極推進(jìn)科學(xué)研究與科技創(chuàng)新工作，在新理論、新發(fā)現(xiàn)、新技術(shù)上陸續(xù)取得重大突破，用“硬核”科技創(chuàng)新成果解決行業(yè)“卡脖子”難題，為行業(yè)綠色發(fā)展提供了強(qiáng)有力的科技支撐，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和。
由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、安陽鋼鐵集團(tuán)、北京中交綠色交通科學(xué)研究院合作研發(fā)的專用于公路波形梁護(hù)欄的高強(qiáng)耐候鋼就是顯著成果之一。該材料具有高強(qiáng)鋼的特點(diǎn)，降低了護(hù)欄用鋼量；且耐大氣腐蝕性能好，免鍍鋅處理。在提高護(hù)欄安全性基礎(chǔ)上，解決了傳統(tǒng)護(hù)欄用鋼量大、防腐處理污染嚴(yán)重、生產(chǎn)成本高、對(duì)防腐維護(hù)的依賴性強(qiáng)等問題。
防撞性能更好 應(yīng)用前景更廣
安全是發(fā)展的前提，發(fā)展是安全的保障。安全、暢通、高效的公路網(wǎng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的有力支撐，也是人民群眾出行的重要保障。為深入貫徹落實(shí)人民至上、生命至上理念，持續(xù)提升公路交通安全水平，近年來，我國(guó)不斷加大安全生命防護(hù)工程建設(shè)，在山區(qū)公路、懸崖峭壁旁安裝護(hù)欄，減少事故傷亡。
波形梁護(hù)欄是目前國(guó)內(nèi)外公路和橋梁應(yīng)用最廣泛的安全防護(hù)欄。當(dāng)受到外力作用時(shí)，通過護(hù)欄板和立柱變形，吸收撞擊力，起到緩沖導(dǎo)向的作用，以保護(hù)車輛和司乘人員，降低事故損失。傳統(tǒng)鍍鋅Q235材質(zhì)波形梁護(hù)欄，強(qiáng)度較低，其屈服強(qiáng)度只有235兆帕，抗拉強(qiáng)度也只有375兆帕至500兆帕，需要用比較厚的材料才能滿足強(qiáng)度及耐腐蝕要求，材料消耗量大，鍍鋅成本高。
對(duì)比傳統(tǒng)材料，輕量化耐候鋼波形梁公路護(hù)欄在力學(xué)性能上更具優(yōu)勢(shì)：Q415NH材質(zhì)的屈服強(qiáng)度下限為415兆帕，抗拉強(qiáng)度下限為580兆帕；Q450NH材質(zhì)的屈服強(qiáng)度下限為450兆帕，抗拉強(qiáng)度下限為550兆帕；而Q700NH材質(zhì)的屈服強(qiáng)度下限更是高達(dá)700兆帕，抗拉強(qiáng)度下限為750兆帕。護(hù)欄板材料的斷后延伸率是影響護(hù)欄緩沖導(dǎo)向功能的重要指標(biāo)，一般來講護(hù)欄的屈服強(qiáng)度越高則斷后延伸率越低， Q415NH和Q450NH在提升屈服強(qiáng)度的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了斷后延伸率的提升，是真正為適應(yīng)行業(yè)需求而研發(fā)的材料。
為了充分驗(yàn)證輕量化耐候鋼波形梁公路護(hù)欄的安全性，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了嚴(yán)格的仿真試驗(yàn)和檢測(cè)工作，并進(jìn)行了多次實(shí)車足尺汽車碰撞試驗(yàn)。目前，系列產(chǎn)品已完成B級(jí)、A級(jí)、Am級(jí)（組合式）、SB級(jí)四個(gè)規(guī)格護(hù)欄的汽車碰撞試驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)，輕量化耐候鋼護(hù)欄完全滿足《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》和《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B05—01—2013）的要求，并由中國(guó)公路學(xué)會(huì)頒發(fā)了《科技成果評(píng)價(jià)證書》，專家委員會(huì)認(rèn)為該產(chǎn)品符合“輕量化、少污染、低排放、高耐久、便養(yǎng)護(hù)”的綠色發(fā)展方向，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和應(yīng)用前景。研究成果總體達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，具備產(chǎn)業(yè)化和全面推廣應(yīng)用條件。
降低建養(yǎng)成本 環(huán)保效益顯著
輕量化耐候鋼波形梁護(hù)欄在提高安全性能指標(biāo)的同時(shí)，還具有降低生產(chǎn)用鋼量、防腐涂裝、運(yùn)輸重量、單位安裝成本等方面的優(yōu)勢(shì)。
以中部某省為例，按照約4000公里在建高速公路（16000延公里SB級(jí)護(hù)欄）計(jì)算：經(jīng)濟(jì)效益通過護(hù)欄用鋼量降低和免鍍鋅環(huán)節(jié)，護(hù)欄采購(gòu)成本由45萬元每延公里降為40.5萬元每延公里，理論上在建工程護(hù)欄采購(gòu)成本有望降低約9億元。護(hù)欄輕量化后可在施工環(huán)節(jié)降低人力成本25％左右。護(hù)欄壽命從15至20年延長(zhǎng)到30至40年，全生命周期內(nèi)（按30年收費(fèi)期）可減少一次護(hù)欄更新，降低建設(shè)養(yǎng)護(hù)成本約80億元。
環(huán)保效益顯著。輕量化耐候鋼波形梁護(hù)欄用鋼量可節(jié)約鐵礦石約64萬噸，減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗約21萬噸，減少護(hù)欄生產(chǎn)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的二氧化碳排放量約83萬噸。輕量化耐候鋼護(hù)欄免鍍鋅處理，可免去酸洗、助鍍、熱鍍鋅、鈍化等環(huán)節(jié)產(chǎn)生大氣污染物和水污染物的排放，節(jié)約成本，縮短加工周期，可避免護(hù)欄鍍鋅層（SB級(jí)護(hù)欄每延公里2噸鍍鋅）降解過程中產(chǎn)生的重金屬危害。
據(jù)估算，中部某省“十四五”期可減少全省公路護(hù)欄采購(gòu)成本約30億元，按全生命周期（30年收費(fèi)期）計(jì)算，可降低護(hù)欄建養(yǎng)成本300億元，并推動(dòng)相關(guān)鋼鐵集團(tuán)產(chǎn)品升級(jí)。
經(jīng)過對(duì)比，生產(chǎn)環(huán)節(jié)輕量化耐候鋼護(hù)欄與現(xiàn)行的同等級(jí)護(hù)欄相比，用鋼量可降低30％至40％，成本降低5％至10％。運(yùn)輸環(huán)節(jié)，按照輕量化耐候鋼護(hù)欄的輕量化率，運(yùn)費(fèi)降低30％左右。降低安裝成本，護(hù)欄輕量化后可減少人工安裝工時(shí)，初步估計(jì)能夠降低25％人工成本。從護(hù)欄全生命周期（按30年）測(cè)算，可減少建設(shè)養(yǎng)護(hù)成本50％以上。推廣應(yīng)用輕量化耐候鋼波形梁護(hù)欄的意義不言而喻。
相信在不久的將來，越來越多的輕量化耐候鋼波形梁鋼護(hù)欄將出現(xiàn)在道路兩側(cè)，一排排紅褐色的護(hù)欄板將成為一道亮麗的風(fēng)景線。
