八千里路云和月 科研探索不停歇
——記北京工業大學城建學部城市交通學院教授姚輝

李明麗

姚輝

人類建造道路的歷史源遠流長。公元前16—前11世紀，中國人就已經懂得夯土筑路，用石灰穩定土壤。在發掘殷商的廢墟地時，就發現了有碎陶片和礫石鋪筑的路面。幾千年的歲月飛逝，我們行走的道路無時無刻不在改變著，從泥濘的土路到寬敞的柏油馬路，隨著道路工程材料的變遷，道路質量發生了翻天覆地的變革，其本身也承載了人類歷史發展的軌跡。

不得不說，道路的發明促進了人類歷史的變遷。事實上，不管是過去還是未來，道路工程材料都是道路工程建設與養護的物質基礎，其性能直接決定了道路工程質量和服務壽命，值得科學家們進一步深度探索。作為一名80后科研工作者，北京工業大學城建學部城市交通學院教授姚輝見證了我國道路歷史的變遷，如今他更是投身于這一事業中，將道路工程材料、瀝青與瀝青混合料、智能養護、工程力學、分子動力學與離散元數值模擬作為主要研究領域，為我國道路工程的發展孜孜不倦獻力、前行。

美國密歇根理工大學留學團隊

從基層走向科研

時代是成就人才的沃土。“我們讀大學時期的學習環境與現在有很大的不同，當時的求學目的主要就是為了服務社會，而當時老師以及學校的輔導員都在鼓勵每位同學要做一顆深入社會基層的‘螺絲釘’。”姚輝說。20世紀90年代末，正是在這樣的社會大背景下，他以優異的成績考入交通部直屬高校長沙理工大學交通運輸工程學院道路與鐵道工程專業，自此與道路工程領域結下了不解之緣。

本科畢業之后，姚輝就深入基層施工單位了解工地實地技術與科學研究工作。在經歷1年左右的工作體驗之后，他對道路施工建立了初步認識。為了能夠對施工工序及施工技術進行更深層次的研究探索，姚輝選擇再次回到母校繼續攻讀道路與鐵道工程專業碩士學位。

研究生期間，姚輝開始通過實驗研究設計道路工程新材料，并將其應用于施工工地中。通過一系列研究實踐，他驚喜地發現：通過技術手段應用后道路施工質量以及性能、效率、環保等都有了大幅度提升。在循序漸進的工地實地學習與各類實驗研究開拓之下，他對于科學研究的興趣與日俱增。研究生畢業之后，姚輝來到了一所校辦企業工作，在這里他首次接觸到了道路設計方面的研究工作，并在研究開拓中對這一方向進行了深入了解。本科以及研究生畢業后的兩次工業界企業任職經歷，對姚輝的科研人生產生了深刻影響，在道路施工以及道路設計等方面打下堅實基礎的他，并沒有滿足于現狀，而是想著能否在這一背景之下，在科研方面取得更大的創新性突破。

為了這一目標，姚輝再次重返校園，并順利考取了中南大學土木工程學院道路與鐵道工程專業博士學位。隨著科研夢想的萌芽以及茁壯成長，姚輝決心漂洋過海，前往美國密歇根理工大學土木與環境工程學院攻讀博士學位。不同于在中國的學習環境，在美國身處全英文生活以及科研環境的姚輝也漸漸對相關基礎研究有了更加深刻的認識。特別是從英文的角度去看一些力學參數的設置，更能明確感受到其優劣性以及科學性。“也許這就是英文對相關專業知識的重塑性。”姚輝說。

與尤占平老師合影

創新探索碩果累

信念是儲備品，行路人在破曉時帶著它登程。在姚輝看來，如若在人的一生中，找到為之不懈奮斗的理想，便是最為珍貴的事情。

多年從事道路與交通領域研究工作，姚輝熟知中美道路與材料工程評價體系，并積累了豐富的施工與設計以及舊路改造和道路冷熱再生方面的經驗。眾所周知，瀝青是石油蒸餾后分餾出汽油、煤油、柴油、重油后剩下的組分，但全世界的石油資源是有限的，如能研發一些石油的替代性材料，使其材料結合更加人性化，是否會對能源的高效利用更有幫助呢？為了這一目標，姚輝以及科研團隊一直在不懈努力。

“從材料學的視角，借助多尺度模擬技術開展實驗驗證，是研究土木工程材料的一個十分有用的手段。”姚輝說。針對現如今許多道路工程材料仍受到病害的危害，導致道路損壞等一系列問題，姚輝和研究團隊成員在微觀層面，從納米級別上開展了道路基礎材料性能發展研究，并從宏觀層面開展了道路材料微裂縫與水損害等機理研究，研究結果為路面工程材料性能提升及病害防治提供了堅實基礎。

工程實踐發現，在道路的轉彎及紅綠燈路口路段，路面往往會帶有車轍、推移現象等損害。而這些病害成因到底是怎樣出現的呢？針對這一問題，姚輝及其團隊展開了一系列探索。通過科學研究，他們對比了造成道路發生永久變形的原因以及發展趨勢，分析了車輛不同承重下對路面條件與狀態的影響，從而掌握路面對于車輛載荷的力學受力行為分析及響應規律，不僅為將道路材料特性與路面力學結構相結合的設計思路與方法打下堅實基礎，還為安全道路工程建設貢獻了自己的研究力量。

在美國，每個家庭幾乎都會配置2～3輛汽車，而這一狀況又無形中加重了社會環境負擔。在這樣的背景下，姚輝從廢舊路面材料及再生利用方面出發，利用廢舊混凝土料及廢舊輪胎來提升道路的耐久度替代成“利用工業副產品與生活廢料來提升道路的耐久度”，這種方式不僅能夠最大限度地利用廢舊材料，還能減少環境的污染，產生了極大的社會及環境效益。

向前開拓不停歇

“科研人就如同浩瀚宇宙中的渺小個體，那些剩余的廣闊空間中還有許多未知的知識等待著我們去探索。”一直以來，姚輝總是覺得，自己需要學習、需要努力的地方太多太多了。

在姚輝前行的道路上，他特別感謝來自美國密歇根理工大學的尤占平教授。正是尤教授孜孜不倦的教導與幫助，讓他感受到科研的力量與前行的動力。尤占平教授于2003年在伊利諾伊大學香檳分校獲得土木工程博士學位，曾擔任交通運輸材料卓越中心主任數年，該中心為密歇根州交通運輸廳與密歇根理工大學常年合作伙伴。多年來，尤教授在期刊和會議論文集上發表了300多篇論文，其研究成果得到各類報紙與雜志及其他媒體廣泛報道，2018年當選為密歇根理工大學土木與環境工程系杰出導師，2019年榮獲密歇根理工大學研究獎。獨特教學理念的積淀使尤教授成為一位卓越的教師。而他對科研的執著也引領著學生勇往直前，開拓創新。同時，姚輝還特別感謝在留學與求學期間無私幫助過他的師兄弟們與親密無間的朋友們。正是大家的鼓勵與認可，才讓他有了更多勇往直前的動力。

從2018年2月回國來到北京工業大學城市交通學院開展教研工作以來，姚輝從未放棄過對自己的要求。縱觀我國的社會現狀，城市與農村的道路交通建設仍然存在著不平衡，道路工程建設仍然存在著極大的發展空間。針對這一現狀，姚輝將研究的重點放在全新多尺度路面材料與智能養護的研發中。如今，他不斷努力與大型高速公路以及城建公司開展一些細致性項目合作，呼吁他們引入更多新能源以及新的路面材料到道路建設工程中，通過不懈努力，將科研成果滲透到我國的更多地方。

科研之路任重而道遠。今后，姚輝還要與團隊成員一起，在道路工程領域的新材料、新方法以及與新能源的結合方向中，不斷前行。如今，姚輝仍記得當年飛機飛回北京的途中自己在腦中勾勒的科研藍圖，為了這一理想，他仍會不懈奮斗下去！