第N04版:产经 上一版   
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为五里桥建“数字桥谱” 在废石粉里“淘金”

南安华大石材产业技术研究院进驻水头之后

    南安华大石材产业技术研究院为五里桥建三维数字模型。

    日前,南安华大石材产业技术研究院(以下简称“研究院”)在2023年福建省科技特派员选认中创佳绩:研究院被选认为福建省法人科技特派员,另有4名科研人员被选认为福建省个人科技特派人员。

    研究院是由南安市政府与华侨大学共同打造的校地、校企高端产业技术人才联合培养示范中心、石材高端设备创新研发中心和科技成果产业化基地,自2021年7月正式揭牌以来,通过引入大量高学历人才,已为石材行业取得了多项研究成果。

    尤值得一提的是,研究院通过数字化技术,对中国现存最长的古代跨海梁式石桥五里桥建立详细的电子档案。与此同时,研究院还把石材行业迫切需要解决的石粉难题列入了主要课题,并已开展了一系列调查研究工作,提出了石粉解决办法。本报记者 蔡静琦

    构建五里桥三维数字模型

    传承五里桥石文化,保护泉州世遗景点,这是该研究院进驻水头后,最先落地的一件事。

    “我们已经把五里桥的整个三维数字模型建出来了,石桥上的每一块零件都有电子信息。”水头镇副镇长、研究院副院长黄身桂告诉记者,研究院落地水头之后,就组织一批老师和学生,历时数月对五里桥进行详尽的数据采集,为其建立一个标准零件库,为今后修缮提供可参考的模型。

    亭子、桥墩、桥面……点开五里桥三维数字模型文件夹,成千上万张照片便跳了出来。每一张实景图都对应一个三维画面,哪怕是桥上的一座亭子也被模块化,分解成诸多的立体模块。

    在黄身桂看来,五里桥最大的主体部分就是石头桥梁,而水头又恰好是石材源产地,一个体现石文化,一个展示石工艺,二者之间可以形成很好的互补作用。“做好五里桥保护,就是对石文化最好的传承。”黄身桂表示,研究院利用的是近景摄影测量技术以及三维激光扫描仪等技术手段,可以不动古桥分毫,就能完全掌握古桥的构成和各种组成部分。有了这份数字桥谱,不管是修缮还是再造这样一座桥,都不是什么难事了。

    为何想要为五里桥建立三维数字模型?他坦言,这个思路主要是受到法国巴黎圣母院花巨资建三维模型这件事的启发。2019年4月15日,巴黎圣母院失火,一时间引起国际社会的广泛关注,如何按原样重建这一世界文化遗产?50余个扫描点、5毫米级别的精准度、10亿个数据点,早在2015年,艺术史学家安德鲁·塔隆就通过激光扫描和三维建模,精确地记录下圣母院的内外全貌,创建了教堂精细的数字模型。

    “国外对古建筑、古文化的保护真的是花多少代价都是舍得的。刚好我们有这项成熟的建模技术,南安地方政府也很支持,所以对五里桥进行三维建模这件事很快就落地下来。”黄身桂认为,文物是祖先传下来的无价之宝,是金钱买不到的。经过多少年的风风雨雨和战乱,流传至今的文物相对来说已经不多了。而且随着时间的推移,能够留传于世的文物会越来越少。所以,五里桥不仅是先人留给水头的宝贵遗产,更是石文化的典型代表。有了这个数字桥谱以后,不仅可以研究古人的加工组合工艺,还可以为行业提供新的发展思路,比如古桥新建等。

    为石粉综合利用“把脉问诊”

    作为水头支柱产业,石材从矿山到荒料、大板,再从大板变成形状各异的产品,不管哪一个加工环节,都会或多或少产生石粉。对石材生产企业来说,废石粉处理、堆放就是一大难题。针对这一最为迫切需要解决的难题,研究院于2022年8月设立“南安石材加工产业石粉调研开放课题”,组织多名教师带队开展石粉综合治理的调查研究。

    在第22届中国(南安)水头国际石博会上,华侨大学教授侯炜、华侨大学博士林继铭就调研进展做了工作汇报,并为石粉的综合治理提出了技术解决方案。侯炜指出,南安每年约有120万吨废弃石粉仍采用填埋式处置且多为大理石粉。他认为,废弃石粉应用于土木工程基础设施建设方面,有着广阔前景,应用场景广泛,可实现规模利用、高值利用。

    “2021年我国水泥用量高达23.6亿吨,预拌混凝土量达到32.9亿立方米。”他举例道,1栋30层住宅楼需要消耗混凝土4000立方米,按照10%替代率取代需要煅烧产生的传统水泥,可消耗180吨的石粉,同时减少二氧化碳的排放。

    侯炜所参与的课题组研究成果显示,将废弃石粉作为超高性能混凝土材料,具有显著的应变硬化特征,在拉伸荷载作用下可产生多条细微裂缝,极限拉应变可稳定地达到2%以上,是普通混凝土的几百倍,是钢筋混凝土的十几倍,也被称为“可弯曲的混凝土”。

    长期从事建筑渣土的资源化再生利用研究、水泥基材料固态技术研究的林继铭认为,当前渣土及石粉主要处置思路为源头减量化和成品资源化两个方向。

    源头减量化,就是从石材企业本身出发,减少废弃石粉的排放。近年来,研究院联合石材机械企业开发金刚线石材多线切割设备等,在提高切割效率的同时,降低石材损耗,从而减少石粉的产生。此外,还可通过废弃渣土及石粉再生技术,实现成品的资源化。而泉州企业南方路机研发出的相关设备,通过让不同性质的两种或者三种渣土、石粉、固废组合,混合处理,可制造出满足不同用途的填土材料,比如应用于公路工程、观景步道、填海造陆等领域。

    此外,石粉还可做成一些工艺品,在第22届石博会上亮相的石粉音箱,就吸引了众多参观者注意。3月20日,研究院就联合水头镇党委人才办、南安市人才之家举办石粉绿色循环再利用专题讲座,侯炜教授分享了废弃石粉综合处理相关成果,为废弃石粉的再利用提供更多新的尝试路径。

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