環(huán)保材料在交通工程中的應(yīng)用

劉雅婷 ，王芳 （宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

0 前言

如今，我國各方面快速發(fā)展，交通工程作為國家建設(shè)與國際交往的基礎(chǔ)，其發(fā)展的速度與規(guī)模也在迅速擴(kuò)大。然而，環(huán)境污染問題也逐漸顯現(xiàn)，解決環(huán)境污染的問題已刻不容緩。根據(jù)我國可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)方針，采用環(huán)保材料是施工發(fā)展的必然趨勢，同時(shí)也可以讓我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)并行不悖，現(xiàn)階段環(huán)保材料的應(yīng)用，在很大程度上體現(xiàn)了交通工程所具備的綠色環(huán)保性能[1]，所以環(huán)保材料在交通工程中的應(yīng)用便應(yīng)運(yùn)而生，本文選取了幾種環(huán)保材料（如：土壤固化劑、降噪瀝青、淤污泥陶砂制作的降噪聲屏障和新型墻體材料等），將其應(yīng)用到交通工程中，并與正常交通工程比較分析，探究這些環(huán)保材料是否能投入使用并產(chǎn)生環(huán)保作用。

1 交通工程施工中的環(huán)境問題

1.1 大氣污染

大氣污染是交通工程施工之中最嚴(yán)重也是無可避免的一項(xiàng)。在普通的道路施工中，石灰、水泥等膠凝材料配合砂子是最常使用的材料，然而在加工和施工的過程中，往往會(huì)被風(fēng)揚(yáng)到空中形成揚(yáng)塵；在施工時(shí)可能會(huì)涉及到對某些建筑物的爆破，在其過程中也會(huì)產(chǎn)生煙塵[2]；機(jī)械設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生一些有毒有害氣體和固體物質(zhì)等；水泥、砂石等與混凝土材料的混合，由于施工方式不規(guī)范導(dǎo)致泄露也會(huì)造成大氣污染。

1.2 噪聲污染

交通工程的施工離不開各種大型器械和工具的加持，隨著不同器械的使用，噪聲污染也隨之而來，因?yàn)樵O(shè)備器械的使用方式不同，所以會(huì)出現(xiàn)如機(jī)械設(shè)施的振動(dòng)以及機(jī)械之間的撞擊摩擦等多種噪聲污染。噪聲污染既會(huì)對人們的聽覺造成無法逆轉(zhuǎn)的傷害，也會(huì)導(dǎo)致各類患病的風(fēng)險(xiǎn)大大增加，對社會(huì)的各方面都產(chǎn)生了極其惡劣的影響。在交通工程項(xiàng)目的建設(shè)中，要降低環(huán)境污染，首先要避免這些污染行為[3]。

1.3 水環(huán)境與垃圾污染

我國的交通工程施工項(xiàng)目所采用的主要原材料為混凝土，在施工過程中對混凝土以及其他建筑材料進(jìn)行沖洗，加工配比、澆筑養(yǎng)護(hù)和后期維護(hù)工作中都會(huì)有大部分的基坑出現(xiàn)污水的囤積，會(huì)對施工場地周圍的植被產(chǎn)生毀滅性的危害。并且住在現(xiàn)場的施工人員也會(huì)有部分生活污水和生活垃圾的存積，若不能及時(shí)處理這幾類環(huán)境污染問題，久而久之會(huì)對周圍環(huán)境造成不利影響，故而研究生產(chǎn)出可減輕交通工程施工對環(huán)境影響的新型施工技術(shù)成果與可廣泛使用的節(jié)能環(huán)保材料迫在眉睫[4]。

2 各種環(huán)保材料的介紹及應(yīng)用

2.1 土壤固化劑

土壤固化劑是由無機(jī)或有機(jī)材料配制而成的一種節(jié)能環(huán)保的筑路材料。它是一種土壤硬化材料，在常溫下可以直接將土壤中的顆粒表面膠結(jié)或與粘土礦物反應(yīng)形成膠凝物質(zhì)，其變化性很強(qiáng)?？筛鶕?jù)不同土壤的性質(zhì)進(jìn)行不同原料的配置與使用。以氧化鈣、氫氧化鈣等為主要成分的傳統(tǒng)建筑材料可用土壤固化劑替代，既節(jié)約了大部分資源，又保護(hù)了植被，減少了溫室氣體排放，大大減輕了對環(huán)境的壓力[5]。

目前現(xiàn)有的土壤固化劑可根據(jù)其不同的組成成分分為無機(jī)土壤固化劑、有機(jī)土壤固化劑和生物酶土壤固化劑3類。

2.1.1 無機(jī)土壤固化劑

無機(jī)土壤固化劑主要是由主固劑和激發(fā)劑通過一系列的配制得到的粉末狀劑品，其中主固劑通常是工地用于建筑的水泥，石灰和其他材料。活化劑主要是各種硫酸鹽，一些無機(jī)鹽等。在現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，無機(jī)土壤穩(wěn)定劑將與土壤水反應(yīng)形成凝膠狀水合物，例如硅酸鈣水合物，鋁酸鈣水合物和水合硫酸鈣。這些水合物最終將在土壤中形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而更大程度上增強(qiáng)土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一些水化物還會(huì)反應(yīng)生成特殊的膨脹性物質(zhì)用來填充各類孔隙，以此來增大土壤的穩(wěn)固性與強(qiáng)度[6]。因?yàn)檫@些原料被此種固化劑所使用的都是一些常見的建筑材料或是一些工地上的建筑廢料所以較易得，則符合了經(jīng)濟(jì)性要求。

2.1.2 有機(jī)土壤固化劑

有機(jī)土壤固化劑一般是液體。目前有四種：磺化油、改性水玻璃、環(huán)氧樹脂和高分子材料。當(dāng)有機(jī)固化劑加入土壤時(shí)，二者將發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)，聚合物鏈和土壤顆粒相互纏繞，形成封閉體系，或是有機(jī)大分子對土壤中的附著水起到了位阻屏蔽作用，從而大大提高了土的強(qiáng)度與抗?jié)B性，達(dá)到了優(yōu)良的土壤固化效果。但是有機(jī)土壤固化劑往往易被外界環(huán)境改變，且其的有效使用時(shí)間較短，一般為30 年左右[7]。

2.1.3 生物酶土壤固化劑

生物酶土壤固化劑是一種以有機(jī)物為發(fā)酵原料的多酶基料，當(dāng)生物酶元素與土壤觸及時(shí)，會(huì)立即催化土體中的有機(jī)物與無機(jī)物使得土顆粒間的凝聚力加強(qiáng)，再經(jīng)過外界壓力的夯實(shí)后，會(huì)形成堅(jiān)硬的土體結(jié)構(gòu)。

同時(shí)，土壤中低粘聚力的離子會(huì)被浸入土壤內(nèi)部的部分酶所抑制，從而破壞粘土礦物的電雙層結(jié)構(gòu)，使土壤顆粒膠結(jié)、聚集，排除土壤中多余的水分。且外界的水也會(huì)被粘土礦物表層和內(nèi)層的固化劑所隔離，因此土體的固性有所增強(qiáng)。雖然此類固化劑的壽命短，但是現(xiàn)實(shí)常用的多為為無毒無害的液體添加劑（如泰然酶、派酶等），其具有生物降解的極大優(yōu)勢，是這三類固化劑中相對最綠色環(huán)保的一類土壤固化劑[8]。

2.2 瀝青

瀝青是一種黏度較高的黑褐色有機(jī)物，且可溶于CO2。瀝青在各方面都有著良好的性能，在交通工程中瀝青常用于鋪設(shè)各類路面。但因?yàn)闉r青性質(zhì)的單一性，瀝青混合料經(jīng)常用于交通工程中。瀝青混合料具有較大的稠度和可塑性、足夠的溫度穩(wěn)定性，更好的大氣穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。根據(jù)攤鋪溫度的不同，瀝青工程材料可分為熱拌瀝青骨料和冷拌瀝青骨料，但兩者都有明顯的優(yōu)缺點(diǎn)，所以我國研究了溫拌瀝青混合集料的方法，三種混合料的同異性：熱拌瀝青混合集料具有較大的強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定、抗疲勞性能好，但對施工性能要求高、環(huán)境污染大、能耗高；冷拌瀝青混合料集料適用于任何天氣和環(huán)境，應(yīng)用范圍廣、施工過程操作簡便、修補(bǔ)質(zhì)量好、養(yǎng)護(hù)成本低且綠色環(huán)保及社會(huì)效益顯著但是其使用價(jià)值率較低；溫拌瀝青混合料是瀝青路面的一次重大技術(shù)革命。它結(jié)合了冷拌和熱拌瀝青混合料的特點(diǎn)，不僅提高了整體效益，而且在很大程度上保護(hù)了環(huán)境。綜合來看，溫拌瀝青混合集料是三種瀝青混合集料中各力學(xué)方面都較均衡且綠色環(huán)保節(jié)能的最優(yōu)瀝青混合集料。

在眾多環(huán)保型瀝青中，橡膠粉改性乳化瀝青各方面最為優(yōu)良。橡膠粉改性乳化瀝青在基于室內(nèi)試驗(yàn)和鋪筑試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)：從瀝青的材料類別來看隨著橡膠粉摻量增大，微表處混合料吸聲系數(shù)呈二次函數(shù)曲線增大，在800～1000Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)，橡膠粉改性乳化瀝青微表處混合料的吸聲系數(shù)比SBS改性乳化瀝青微表處大8%～15%，在1000～l500Hz振動(dòng)頻率范圍內(nèi)，橡膠粉改性乳化瀝青微表處混合料的吸聲系數(shù)比SBS改性乳化瀝青微表處大16%～24%，橡膠粉改性乳化瀝青微表處混合料具有優(yōu)良的降噪功能。且橡膠粉改性乳化瀝青微表處混合料與舊瀝青路面黏附狀況良好，施工性能與環(huán)境適應(yīng)性好；橡膠粉改性乳化瀝青微表處混合料工作性能良好，能滿微表處混合料快速開放交通和綠色環(huán)保的施工要求[9]。

2.3 淤污泥陶砂制作的降噪聲屏障

聲屏障具有較強(qiáng)的隔音、降噪功能，為減輕交通噪聲污染對周圍居民的影響常把聲屏障大量使用在交通工程施工中。淤污泥陶砂制作的降噪聲屏障是各種聲屏障中最為有效的一種，是建筑中很受歡迎的環(huán)保材料。研究發(fā)現(xiàn)在淤污泥陶砂制備的降噪聲屏障中，不同級配的淤污泥陶砂集料試件在不同的聲波頻率中的降噪系數(shù)略有差異，且材料的吸聲系數(shù)在不同的聲波頻率中隨著級配尺寸的增加而下降（如下圖），級配為0.6～1.18mm試件降噪系數(shù)最高，能夠達(dá)到0.5；在道路交通噪音頻率集中的800～1200Hz區(qū)間內(nèi)，級配為0.6～1.18mm 試件在 800Hz、1000Hz和1200Hz等3個(gè)頻率下的最高平均吸聲系數(shù)為0.85；且當(dāng)其在頻率為1000Hz下吸聲性能達(dá)到0.98高峰值。綜上所述，由污泥和淤泥制成的淤污泥陶砂聲屏障具有出色的抗噪性能，同時(shí)解決了廢棄物帶來的環(huán)境問題，響應(yīng)了國家對綠色環(huán)保的號召[10]。

不同聲波頻率下不同粒徑尺寸試件的吸聲系數(shù)

2.4 新型墻體材料

新型墻體材料是一種基于傳統(tǒng)的墻體材料而提出的既滿足良好的建筑技術(shù)性能要求且具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境多方面效益的新型環(huán)保材料。隨著科技的發(fā)展，如今在交通工程施工中使用新型墻體材料極大地避免了以往墻體材料易受潮發(fā)霉和發(fā)泡的劣勢，且在此條件下同樣保證了有很好地阻熱蓄能的效果。這種新型墻體材料具有微小能耗、綠色節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，既滿足了人們對美的追求又在實(shí)用性和環(huán)保性能上毫不遜色[11]。

3 結(jié)語

綜上所述，土壤固化劑、淤污泥陶砂制作的降噪聲屏障、橡膠粉改性乳化瀝青和新型墻體材料這4種環(huán)保材料都能在維持各自原本建筑性能的基礎(chǔ)上，有效地解決了交通工程施工帶來的對環(huán)境有著惡劣影響的問題，且最大程度節(jié)約了資源，保護(hù)了周圍環(huán)境與居民的生活。根據(jù)以上各方面的研究調(diào)查可知，在交通工程中應(yīng)用與推廣環(huán)保材料將會(huì)是我國未來發(fā)展中的必然趨勢，只有正確處理與平衡好了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，才能共享二者帶來的綠色美好中國。