
刘大翔在进行生态护坡取样调查。
如果大地有伤口,那可能是一处处因工程开挖而裸露的边坡。它们像山体上的伤疤,不仅影响美观,更潜藏着水土流失、滑坡的风险。
在三峡大学,有一位教授另辟蹊径,请来微生物做“工程师”,把工业固废磷石膏变成“生态粘合剂”,为这些伤疤披上了一件会呼吸的绿衣。他就是刘大翔,一个执着于让受损大地重新“愈合”的土木工程学者。
刘大翔
博士,三峡大学土木与建筑学院教授、博导,水泥基生态修复技术湖北省工程研究中心主任。
主要从事生态护坡领域的教学与科研工作,作为核心成员参与研发了植被混凝土、植生水泥土技术,主导研发了砂质生态护坡基材处治方法,参与起草行业标准2部,转让发明专利115万元。
边坡的“伤口”谁来治?
作为三峡大学土木与建筑学院教授,刘大翔常被问到一个问题:你一个搞土木的,怎么跟磷石膏“杠”上了?
答案藏在他常年奔走的一个个工地里。
工程建设中,修路、挖山、建水电站往往会在山体上留下一道道裸露的边坡。刘大翔的研究是将这些裸露的地表复绿。
可是,山区边坡治理所用的土,往往是风化程度低、颗粒粗大的砂类土,用这类土壤制备的植生基材水土易流失、保水保肥能力差,要改善它,就需要进行颗粒级配改良和胶结增强。难题如何破解?
刘大翔把目光投向了工业固废——磷石膏。
“宜昌人都知道磷石膏,量大、难处理。但换个角度看,它是细颗粒,还含有磷元素,能补充养分。”他敏锐地意识到,如果能将磷石膏“变废为宝”,既解决砂质基材的松散问题,又消纳本地固废,岂不是一举两得?
“而且,这与宜昌的产业需求高度关联,具有极强的研究价值。”秉承着对本土问题的关切,一年前,刘大翔进入了这一领域,潜心研究。
固废如何变成“宝贝”?
磷石膏能用,但不能直接用,它里面有污染物,而且砂土颗粒之间缺少“粘合力”。怎么办?刘大翔想到了一项在岩土工程领域正热门的技术:微生物矿化加固。
“我们用的是产脲酶的微生物。”他解释道,这种微生物能把尿素分解成碳酸根离子,再与磷石膏中的钙离子发生反应,生成碳酸钙。碳酸钙颗粒会像“胶水”一样,把原本松散的砂土颗粒牢牢黏结在一起。
同时,细小的磷石膏颗粒与大粒径砂土颗粒形成“级联嵌锁”效应,即大颗粒之间的空隙被小颗粒填充,小颗粒之间的空隙被更细的磷石膏粉末填充,最后再被碳酸钙“焊接”起来。
这还不是全部。“碳酸钙还会在颗粒表面形成一层‘壳’,把磷石膏里可能存在的有害杂质包裹住,在一定程度上起到固定和封存效果。”刘大翔说,这相当于给污染物上了一道“锁”。
他把这个技术路线概括为“四两拨千斤”,减少水泥等高能耗材料的使用,利用微生物和磷石膏“就地取材”,给边坡穿上了一件既牢固又环保的“生态外衣”。
目前,刘大翔与团队在实验室条件下,已经能将磷石膏在基材中的掺入比例提升到30%,虽然离大规模消纳磷石膏还有距离,但已经迈出了从0到1的关键一步。
成果改变了什么?
技术好不好,土地最知道。
刘大翔所在的边坡防护与生态修复团队,研制出的核心产品“植被混凝土”和“植生水泥土”已经在全国29个省、市、区落地,从宜昌本地的锦江大道、柏临河公园,到福建永泰的抽水蓄能电站,都有它们的影子。
“福建永泰的项目,甚至是别人主动找上门的。”刘大翔说。
福建地区降雨量大,基材易垮塌,生态护坡难度高,当地施工方尝试了多项技术,都以失败告终。后来,施工单位里一位三峡大学校友想到了母校,辗转联系上边坡防护与生态修复团队。
“我们一做,就成了。”此后,水利部太湖流域管理局对当地水利工程环境恢复情况进行考评,该项目拿下了同批考评项目的最高分。
除了工程应用,刘大翔所在团队还拥有自己的中试生产线,成立了湖北润智生态科技有限公司,提供产品及技术服务。他们牵头编写了两项国家行业标准,技术也入选了科技部发布的首批国家绿色低碳先进技术成果目录。
谈到未来,刘大翔的愿景很朴素,也很有野心。
“我希望团队研发的技术成果能得到更广泛的应用,希望团队里有更多年轻人从省级、市级人才冲向国家级人才。”
但说到底,他最在意的还是那件“看不见”的事。“更重要的是让一块块受过伤害的边坡和周围环境融为一体,用科技让它们长成最初的样子。”(记者 李阳)