八千里路云和月 科研探索不停歇

李明丽

人类建造道路的历史源远流长。公元前16—前11世纪，中国人就已经懂得夯土筑路，用石灰稳定土壤。在发掘殷商的废墟地时，就发现了有碎陶片和砾石铺筑的路面。几千年的岁月飞逝，我们行走的道路无时无刻不在改变着，从泥泞的土路到宽敞的柏油马路，随着道路工程材料的变迁，道路质量发生了翻天覆地的变革，其本身也承载了人类历史发展的轨迹。

不得不说，道路的发明促进了人类历史的变迁。事实上，不管是过去还是未来，道路工程材料都是道路工程建设与养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命，值得科学家们进一步深度探索。作为一名80后科研工作者，北京工业大学城建学部城市交通学院教授姚辉见证了我国道路历史的变迁，如今他更是投身于这一事业中，将道路工程材料、沥青与沥青混合料、智能养护、工程力学、分子动力学与离散元数值模拟作为主要研究领域，为我国道路工程的发展孜孜不倦献力、前行。

从基层走向科研

时代是成就人才的沃土。“我们读大学时期的学习环境与现在有很大的不同，当时的求学目的主要就是为了服务社会，而当时老师以及学校的辅导员都在鼓励每位同学要做一颗深入社会基层的‘螺丝钉。”姚辉说。20世纪90年代末，正是在这样的社会大背景下，他以优异的成绩考入交通部直属高校长沙理工大学交通运输工程学院道路与铁道工程专业，自此与道路工程领域结下了不解之缘。

本科毕业之后，姚辉就深入基层施工单位了解工地实地技术与科学研究工作。在经历1年左右的工作体验之后，他对道路施工建立了初步认识。为了能够对施工工序及施工技术进行更深层次的研究探索，姚辉选择再次回到母校继续攻读道路与铁道工程专业硕士学位。

研究生期间，姚辉开始通过实验研究设计道路工程新材料，并将其应用于施工工地中。通过一系列研究实践，他惊喜地发现：通过技术手段应用后道路施工质量以及性能、效率、环保等都有了大幅度提升。在循序渐进的工地实地学习与各类实验研究开拓之下，他对于科学研究的兴趣与日俱增。研究生毕业之后，姚辉来到了一所校办企业工作，在这里他首次接触到了道路设计方面的研究工作，并在研究开拓中对这一方向进行了深入了解。本科以及研究生毕业后的两次工业界企业任职经历，对姚辉的科研人生产生了深刻影响，在道路施工以及道路设计等方面打下坚实基础的他，并没有满足于现状，而是想着能否在这一背景之下，在科研方面取得更大的创新性突破。

为了这一目标，姚辉再次重返校园，并顺利考取了中南大学土木工程学院道路与铁道工程专业博士学位。随着科研梦想的萌芽以及茁壮成长，姚辉决心漂洋过海，前往美國密歇根理工大学土木与环境工程学院攻读博士学位。不同于在中国的学习环境，在美国身处全英文生活以及科研环境的姚辉也渐渐对相关基础研究有了更加深刻的认识。特别是从英文的角度去看一些力学参数的设置，更能明确感受到其优劣性以及科学性。“也许这就是英文对相关专业知识的重塑性。”姚辉说。

创新探索硕果累

信念是储备品，行路人在破晓时带着它登程。在姚辉看来，如若在人的一生中，找到为之不懈奋斗的理想，便是最为珍贵的事情。

多年从事道路与交通领域研究工作，姚辉熟知中美道路与材料工程评价体系，并积累了丰富的施工与设计以及旧路改造和道路冷热再生方面的经验。众所周知，沥青是石油蒸馏后分馏出汽油、煤油、柴油、重油后剩下的组分，但全世界的石油资源是有限的，如能研发一些石油的替代性材料，使其材料结合更加人性化，是否会对能源的高效利用更有帮助呢？为了这一目标，姚辉以及科研团队一直在不懈努力。

“从材料学的视角，借助多尺度模拟技术开展实验验证，是研究土木工程材料的一个十分有用的手段。”姚辉说。针对现如今许多道路工程材料仍受到病害的危害，导致道路损坏等一系列问题，姚辉和研究团队成员在微观层面，从纳米级别上开展了道路基础材料性能发展研究，并从宏观层面开展了道路材料微裂缝与水损害等机理研究，研究结果为路面工程材料性能提升及病害防治提供了坚实基础。

工程实践发现，在道路的转弯及红绿灯路口路段，路面往往会带有车辙、推移现象等损害。而这些病害成因到底是怎样出现的呢？针对这一问题，姚辉及其团队展开了一系列探索。通过科学研究，他们对比了造成道路发生永久变形的原因以及发展趋势，分析了车辆不同承重下对路面条件与状态的影响，从而掌握路面对于车辆载荷的力学受力行为分析及响应规律，不仅为将道路材料特性与路面力学结构相结合的设计思路与方法打下坚实基础，还为安全道路工程建设贡献了自己的研究力量。

在美国，每个家庭几乎都会配置2～3辆汽车，而这一状况又无形中加重了社会环境负担。在这样的背景下，姚辉从废旧路面材料及再生利用方面出发，利用废旧混凝土料及废旧轮胎来提升道路的耐久度替代成“利用工业副产品与生活废料来提升道路的耐久度”，这种方式不仅能够最大限度地利用废旧材料，还能减少环境的污染，产生了极大的社会及环境效益。

向前开拓不停歇

“科研人就如同浩瀚宇宙中的渺小个体，那些剩余的广阔空间中还有许多未知的知识等待着我们去探索。”一直以来，姚辉总是觉得，自己需要学习、需要努力的地方太多太多了。

在姚辉前行的道路上，他特别感谢来自美国密歇根理工大学的尤占平教授。正是尤教授孜孜不倦的教导与帮助，让他感受到科研的力量与前行的动力。尤占平教授于2003年在伊利诺伊大学香槟分校获得土木工程博士学位，曾担任交通运输材料卓越中心主任数年，该中心为密歇根州交通运输厅与密歇根理工大学常年合作伙伴。多年来，尤教授在期刊和会议论文集上发表了300多篇论文，其研究成果得到各类报纸与杂志及其他媒体广泛报道，2018年当选为密歇根理工大学土木与环境工程系杰出导师，2019年荣获密歇根理工大学研究奖。独特教学理念的积淀使尤教授成为一位卓越的教师。而他对科研的执着也引领着学生勇往直前，开拓创新。同时，姚辉还特别感谢在留学与求学期间无私帮助过他的师兄弟们与亲密无间的朋友们。正是大家的鼓励与认可，才让他有了更多勇往直前的动力。

从2018年2月回国来到北京工业大学城市交通学院开展教研工作以来，姚辉从未放弃过对自己的要求。纵观我国的社会现状，城市与农村的道路交通建设仍然存在着不平衡，道路工程建设仍然存在着极大的发展空间。针对这一现状，姚辉将研究的重点放在全新多尺度路面材料与智能养护的研发中。如今，他不断努力与大型高速公路以及城建公司开展一些细致性项目合作，呼吁他们引入更多新能源以及新的路面材料到道路建设工程中，通过不懈努力，将科研成果渗透到我国的更多地方。

科研之路任重而道远。今后，姚辉还要与团队成员一起，在道路工程领域的新材料、新方法以及与新能源的结合方向中，不断前行。如今，姚辉仍记得当年飞机飞回北京的途中自己在脑中勾勒的科研蓝图，为了这一理想，他仍会不懈奋斗下去！