瀝青路面研究與應用綠色技術進展

姚凱

（上海浦東路橋建設股份有限公司，上海市 201210）

瀝青路面研究與應用綠色技術進展

姚凱

（上海浦東路橋建設股份有限公司，上海市 201210）

溫拌瀝青混合料、膠粉改性瀝青混合料以及瀝青混合料再生技術是瀝青路面工程領域綠色技術的主要代表。系統介紹與分析這些綠色技術的特點、研究與應用現狀，以利其大規(guī)模推廣和應用。

溫拌；膠粉改性；再生；瀝青混合料；研究；應用

0　引　言

改革開放以來，我國道路工程建設發(fā)展迅速，至2012年底，全國公路里程數達到423.8萬km（見圖1），鋪裝路面和簡易鋪裝路面公路里程超過280萬km，其中瀝青混凝土路面在57萬km，占20%以上[1]。

圖1　2008～2012年全國公路總里程與公路密度

瀝青路面不僅取代水泥混凝土路面成為我國公路鋪裝主力軍,而且我國市政道路大部分的改、新、擴建路面工程均采用了瀝青混合料路面，但是傳統瀝青路面工程同時也消耗了大量燃料、礦料、石化制品等能源和礦產，而且產生了粉塵、瀝青煙、噪聲等污染，尤其在大、中型城市，這種污染現象表現得更為突出。顯然，這與黨的十八大提出的“把生態(tài)文明建設放在突出地位，融入經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設各方面和全過程，努力建設美麗中國，實現中華民族永續(xù)發(fā)展”的國家戰(zhàn)略和社會對環(huán)境保護的迫切愿望不相符，可見瀝青路面在我國持續(xù)發(fā)展面臨著嚴峻考驗。因此，轉變觀念，研究和應用綠色環(huán)保型瀝青路面技術，是助推瀝青路面技術革新、加快瀝青路面工程項目發(fā)展及擴大瀝青路面生存空間的方向。

發(fā)達國家在20世紀40～50年代就開始研究將綠色技術應用于瀝青路面工程項目。經過幾十年的研究與應用，已經將諸如膠粉改性瀝青混合料、溫拌瀝青混合料及瀝青混合料冷再生等多種典型綠色技術廣泛應用于各種瀝青路面工程項目，取得了減少污染物排放、節(jié)約資源等良好的社會、經濟及環(huán)保效益。相比發(fā)達國家，我國開展瀝青路面綠色技術研究與應用比較晚，基本上始于20世紀90年代初期。到目前為止，研究較為成功且在一些工程項目中得到應用的綠色技術種類不多，基本上以溫拌瀝青混合料、膠粉改性瀝青混合料、瀝青混合料再生等技術為主。

目前，我國已經處于室內研究、試驗段中試和工程項目成熟應用階段的綠色技術，種類很多，總體上可分為節(jié)能減排型和資源再生型兩大類。其中“節(jié)能減排技術”以溫拌瀝青混合料技術為代表，膠粉改性和瀝青混合料再生等技術則是“資源再生技術”發(fā)展的幾個主要領域。本文將介紹、分析并總結以溫拌、膠粉改性、瀝青混合料再生等為代表的綠色技術的國內外研究和應用情況，為我國道路工程、環(huán)境保護的研究提供參考和借鑒。

1　溫拌瀝青混合料技術

在道路工程建設中，瀝青混合料的生產和應用是能源消耗與環(huán)境污染的大戶。德國研究數據表明，每生產1 t熱拌瀝青混合料需消耗8 L燃料油。我國的測試數據表明，在生產和鋪裝過程中熱拌瀝青混合料排放出2.6 mg/m的二氧化碳（CO2），104 mg/m的一氧化碳（CO）、151 mg/m的氮氧化物（NOX）以及5.6 mg/m的煙塵等廢氣[4，5]?？梢哉f，使用熱拌瀝青混合料的負面影響就是環(huán)境的破壞、能源的浪費和人的生存圈的縮小，這與我國發(fā)展綠色可持續(xù)道路的方向是背道而馳的。一種綠色環(huán)保的新型瀝青混合料——溫拌瀝青混合料，不僅同時兼具熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料的優(yōu)點（見表1），而且它的拌和與攤鋪溫度比傳統的熱拌瀝青混合料低30℃以上，可以大大降低能源的消耗，減少對周圍環(huán)境和施工人員的危害（見圖2），同時又能保持與熱拌瀝青混合料基本相同的使用品質。

表1　三種典型SBS改性瀝青混合料拌和與施工工藝對比［6，7］

圖2　溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的出料過程

1.1技術特點

相比傳統熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料的制備與鋪裝更加節(jié)能、環(huán)保、方便，路用性能也更優(yōu)。國內外大量的室內和現場研究資料表明，相對于熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料優(yōu)點較多，詳見表2。

1.2研究與應用

從20世紀90年代中期發(fā)展至今，溫拌瀝青混合料技術已經歷了從實驗路段到大規(guī)模應用，由簡單一元化到精細多元化的過程，取得了令人驚喜的成果，具體情況見表3。

表2　溫拌瀝青混合料優(yōu)點

表3　國外溫拌瀝青混合料技術發(fā)展過程［8，9］

根據美國國家瀝青鋪裝聯合會（NAPA）統計，美國2009年的溫拌瀝青混合料使用量為1 920萬t，而2010的溫拌瀝青混合料用量增長為4 760萬t，增長率為148%。溫拌瀝青路面也逐步在我國的一些地方得到大規(guī)模推廣和應用。2010年,北京實現新建路面的30%為瀝青路面，2011為60%，2012年實現100%，成為全球第一個新建路面全部采用溫拌瀝青路面的城市。四川映日路、青海德令哈公路等路面工程均采用了溫拌瀝青路面形式[10]。總體上，溫拌瀝青混合料在國內外的應用規(guī)模和范圍呈現逐步增長的趨勢。

2　膠粉改性瀝青混合料技術

2.1技術背景

廢舊輪胎長期露天堆放，不僅占用大量土地，而且極易滋生蚊蟲，傳播疾病，一旦引發(fā)火災，污染極其嚴重。廢舊輪胎在翻新、再生膠過程中會產生揮發(fā)性有機污染物，廢輪胎焚燒回收能量可能產生二噁英、呋喃、多環(huán)芳烴以及重金屬等污染物。近些年來，歐美及日本等世界主要發(fā)達國家的輪胎年報廢量不斷攀升。2007年，美國年報廢輪胎量就達到了2.99億條，近300萬t，待處理1.88億條；日本2002年報廢輪胎量1.02億條，約102萬t；德國2007年報廢量約為54.6萬t。英國2006年年產量為53.3萬噸[11-13]。進入21世紀以來，我國每年報廢輪胎的量不低于150萬t，并且以10%的速度增長[14]，2006年廢舊輪胎量就達到1.6億條，2009年更是增至1.9億條[15]。根據有關統計與預測，目前我國廢舊輪胎的報廢量持續(xù)增加。表4詳細列舉了有關研究人員對我國廢舊輪胎量的預測[16]。

表4　我國輪胎年報廢量統計與預測

若將廢棄輪胎應用于資源消耗量大的瀝青路面工程，不僅消納了大量固體廢棄物，且用膠粉改性混合料鋪筑的瀝青路面比普通瀝青路面更耐用，產生裂紋少，耐候性更好，遇嚴寒天氣也不易結冰。據相關分析，用廢膠粉改性瀝青鋪設一條雙向高等級公路，每公里路面可消耗1萬條廢舊輪胎制成的廢膠粉。

2.2研究現狀

自20世紀60～70年代以來，美國、法國、英國、南非等國家先后開展了橡膠瀝青和橡膠瀝青混凝土的應用研究。以美國為首的發(fā)達國家對膠粉改性瀝青及其混合料的研究起步早，研究連續(xù)，成果和實踐經驗較豐富。南非對膠粉瀝青的應用門類全、技術成熟。據了解，目前南非60%以上的道路瀝青使用橡膠瀝青[17]。根據他們的經驗，對于超重軸載的環(huán)境，使用橡膠粉改性瀝青混凝土尤為有利[10]。我國對膠粉改性瀝青的研究起步于20世紀80年代初，但由于受到各種條件的限制，進展較為緩慢，相關研究成果及鋪筑試驗路較少。直到2001年，交通部公路科學研究所主持了交通部西部科研項目——廢舊橡膠粉用于筑路的技術研究，才對橡膠瀝青及膠粉瀝青混合料的路用性能及力學特性開展了全面、系統的試驗研究。

2.3應用現狀

到20世級末，美國鋪設的廢膠粉改性瀝青路面已超過1.1萬km[18]。此外,日本、俄羅斯、加拿大、瑞典、韓國、芬蘭等國亦成功地將廢膠粉改性瀝青用于修建高速或高等級公路。自1982年以來，我國江西、四川、遼寧等地也都嘗試著鋪設廢膠粉瀝青路面，經多年實踐考察，效果良好。目前，新疆、寧夏、云南、河南等地在筑路中也先后使用廢膠粉。近年來，中國每年修建公路需消耗多達200～300萬t的瀝青，公路維護保養(yǎng)所消耗的瀝青還不包括在內。若在瀝青中摻入15%的廢膠粉，則每年可消耗廢膠粉30～45萬t[19,20]。其結果必然是既不用進口昂貴的SBS改性瀝青，又疏通了廢膠粉的消費渠道，使中國國內自有資源得到了充分的利用，扶持了廢膠粉生產企業(yè)的發(fā)展，促進了廢舊輪胎的回收利用。

3　瀝青混合料再生技術

3.1技術特點

瀝青混合料再生利用是指通過翻挖、回收、破碎、篩分等工藝過程，將需翻修或廢棄的舊瀝青路面材料與再生劑、新集料、新瀝青材料等按一定比例重新拌和，形成具有一定路用性能的再生瀝青混合料。瀝青混合料再生技術具有以下幾個方面的優(yōu)點：

（1）節(jié)約道路建筑材料;

（2）節(jié)約建設成本;

（3）利于環(huán)境保護。

3.2研究與應用

美國于20世紀20年代最早開始研究和應用瀝青混合料再生技術，到20世紀80年代末，該技術所生產和應用的瀝青混合料量占全美國公路所用瀝青混合料總量的50%[21]。德國、日本、芬蘭、法國等國家的再生技術研究與發(fā)展也極為迅速，所占比重與日俱增。我國在該技術領域的研究始于20世紀70年代，據統計，到1986年，全國累計鋪筑再生瀝青混合料600 km[22]。由于自從20世紀90年代開始，我國公路行業(yè)進入大規(guī)模建設階段，原有舊瀝青路面體量小，再生技術基本無法滿足大規(guī)模建設的需求，因此，再生技術的研究與推廣基本處于停滯狀態(tài)。直至近些年來，我國經濟發(fā)達地區(qū)，如東部沿海地區(qū)在大規(guī)模建設時期修建的大批瀝青路面已經或超過服役年限，翻修或廢棄的舊瀝青混合料體量極大，推動了我國瀝青混合料再生技術的研究與應用，且隨著我國城鎮(zhèn)化建設的逐步推進，瀝青混合料再生技術的研究與應用將迎來一片廣闊的天地。

4　結　語

通過對溫拌、膠粉改性以及瀝青混合料再生技術三種主要綠色技術的特點、研究及應用現狀的介紹與分析，不難發(fā)現國內外已經對這些技術進行了較為全面的研究及應用，取得了良好的社會和環(huán)境效益，但受性能、成本、技術成熟度等因素的制約，相對傳統瀝青路面技術，這些技術應用的規(guī)模在國內相對較小。因此，不僅需要道路與環(huán)保領域的工作人員進一步研究與推廣上述綠色技術，還需要有關政策的扶持。

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U414

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1009-7716（2016）04-0025-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.04.008

2015-12-22

姚凱（1983-），男，湖北潛江人，工程師，長期從事施工技術管理和道路功能性鋪裝研究工作。