再生瀝青混合料在道路工程中的生命周期評估與環(huán)境影響分析

摘要：再生瀝青混合料在道路工程應(yīng)用中展現(xiàn)出良好的路用性能和環(huán)保效益。研究發(fā)現(xiàn)，再生瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能均滿足使用要求。生命周期評估表明，再生瀝青混合料在材料獲取、生產(chǎn)、施工和使用階段具有資源節(jié)約和溫室氣體減排優(yōu)勢，但仍需警惕再生料的重金屬污染風(fēng)險。通過環(huán)境效益的定量分析和情景比較，可以權(quán)衡環(huán)境與經(jīng)濟效益，優(yōu)化工程決策。

關(guān)鍵詞：再生瀝青混合料；道路工程；生命周期評估；環(huán)境影響

中圖分類號：U414 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）09-0-03

56

Life Cycle Assessment and Environmental Impact Analysis of Recycled Asphalt Mixture in Road Engineering

YU Huangjunhe

（International College， Yunnan Agricultural University， Kunming 650225， China）

Abstract： Recycled asphalt mixture has shown good road performance and environmental benefits in road engineering applications. It is found that the high temperature stability， water stability and fatigue resistance of the recycled asphalt mixture meet the requirements of use. The life cycle assessment shows that recycled asphalt mixture has the advantages of resource saving and greenhouse gas emission reduction in the material acquisition， production， construction and use stages， but the risk of heavy metal pollution of recycled asphalt mixture still needs to be vigilant. Through quantitative analysis of environmental benefits and scenario comparison， environmental and economic benefits can be weighed and engineering decisions can be optimized.

Keywords： recycled asphalt mixture; road engineering; life cycle assessment; environmental impact

隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，大量廢舊路面材料堆積已成為急需解決的問題。目前，全國廢舊瀝青混合料存量已超過2億t，如何有效利用這些資源，實現(xiàn)廢舊路面材料的減量化和再利用，已成為道路工程領(lǐng)域的重要課題[1]。再生瀝青混合料技術(shù)為解決這一問題提供了新思路。通過收集、破碎、篩分等工藝，將廢舊瀝青路面材料制備成再生骨料，代替天然礦料用于新的瀝青混合料中，可有效節(jié)約資源，減少廢棄物排放。

1 再生瀝青混合料的性質(zhì)

1.1 高溫穩(wěn)定性

再生瀝青混合料具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。研究表明，添加適量再生料的瀝青混合料，其動穩(wěn)定度可達到3 000次/mm以上，車轍試驗中的動穩(wěn)定度也明顯高于普通瀝青混合料[2]。這主要是由于再生骨料表面殘留的老化瀝青增強了瀝青與骨料之間的黏附力，提高了混合料的高溫性能。再生瀝青混合料具有良好的抗流動能力，可有效防止道路高溫期間的車轍問題，延長路面使用壽命。

1.2 水穩(wěn)定性

再生瀝青混合料兼具優(yōu)秀的水穩(wěn)定性。通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，添加再生料的溫拌瀝青混合料，其凍融劈裂強度比滿足規(guī)范要求，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗水損害能力[3]。再生骨料表面殘留的瀝青膜，阻隔了水分對骨料的侵蝕，而溫拌技術(shù)有效避免了再生料在高溫下的二次老化，保持了瀝青的柔韌性，共同賦予再生瀝青混合料良好的水穩(wěn)定性。

1.3 抗疲勞性能

再生瀝青混合料的抗疲勞性能可滿足道路使用要求。四點彎曲梁試驗表明，再生瀝青混合料的疲勞壽命可達到普通瀝青混合料的80%以上[4]。再生骨料級配良好，與新料的嵌合作用明顯，形成較為密實的骨架結(jié)構(gòu)，有利于抵抗荷載誘發(fā)的疲勞損傷。盡管再生瀝青的老化程度較高，但經(jīng)過合理配比和溫拌工藝，可避免再生料骨架的過度黏結(jié)，保持混合料的柔性和彈性，從而表現(xiàn)出較好的抗疲勞能力。

2 再生瀝青混合料在道路工程中的生命周期評估

2.1 材料獲取階段

與單純使用天然礦料相比，再生瀝青混合料易獲取，可顯著減少對生態(tài)環(huán)境的影響，避免了不可再生資源的過度消耗。同時，再生料往往就近獲取，運輸距離較短，由此帶來的運輸能耗和尾氣排放也隨之降低。研究表明，廠拌熱再生技術(shù)平均每生產(chǎn)1 t再生瀝青混合料，可節(jié)約40 kg新瀝青和840 kg天然集料，減少運輸里程50%以上[5]。這不僅大大降低了材料采購和運輸成本，還實現(xiàn)了“變廢為寶”。

源頭減量和循環(huán)利用是再生瀝青混合料的核心優(yōu)勢。通過高效回收和循環(huán)利用舊路面材料，可最大限度減少對天然礦料的開采量，緩解日益緊張的資源供給壓力。雖然舊路面材料的收集、運輸和再生加工也會消耗一定的能源，產(chǎn)生少量排放，但是相較于新材料，再生料在獲取階段的資源環(huán)境影響要小得多。

2.2 材料生產(chǎn)階段

傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料生產(chǎn)需要將集料加熱到150～180 ℃，能耗大，碳排放多。而再生瀝青混合料生產(chǎn)可顯著降低能源消耗。一方面，再生骨料代替了部分天然集料，相應(yīng)減少了集料烘干加熱所需的熱量；另一方面，廠拌熱再生多采用溫拌技術(shù)，拌和溫度較常規(guī)熱拌降低20～40 ℃，大大節(jié)約了化石燃料消耗。試驗研究表明，摻加30%再生料的溫拌再生瀝青混合料，其生產(chǎn)能耗比全新料熱拌降低15%左右[6]。

再生瀝青混合料的生產(chǎn)流程更加環(huán)保。與傳統(tǒng)熱拌工藝相比，溫拌再生技術(shù)在降低生產(chǎn)溫度的同時，減少了煙塵、臭氣和溫室氣體的排放強度。這不僅改善了生產(chǎn)場所的環(huán)境質(zhì)量，而且實現(xiàn)了大氣污染物和碳排放的協(xié)同控制。

2.3 路面施工階段

溫拌再生混合料的碾壓溫度較低，可以適當(dāng)延長碾壓時間，更易獲得高壓實度和平整度，提高路面施工質(zhì)量。同時，較低的施工溫度也降低有害氣體的無組織排放強度，改善施工現(xiàn)場的空氣環(huán)境。某試驗路段采用溫拌再生混合料鋪設(shè)路面，其壓實度、構(gòu)造深度等關(guān)鍵施工指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)熱拌路面，而施工過程中的有害氣體排放量也降低了30%以上[7]。

溫拌再生技術(shù)在縮短施工工期、改善施工環(huán)境的同時，也延長了路面施工的季節(jié)窗口期。傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料對施工溫度要求高，往往不能在氣溫較低的季節(jié)鋪筑。而溫拌再生混合料可以在較寬的溫度范圍內(nèi)施工，避免了工期延誤和窗口期工程的資源浪費。

2.4 路面使用階段

得益于再生骨料和新料的有機結(jié)合，密實平整的路表結(jié)構(gòu)可有效降低車輛的燃油消耗，減少尾氣和顆粒物的排放。同時，再生路面具有較高的彈性模量，有利于吸收輪胎產(chǎn)生的噪音，營造更加舒適的行車環(huán)境。路面使用階段的節(jié)能減排效益主要源自再生瀝青混合料的路用性能優(yōu)勢。高強度、低老化、抗疲勞的路面結(jié)構(gòu)可延長使用壽命，減少大中修作業(yè)頻率，從而節(jié)約養(yǎng)護材料和能源消耗，降低養(yǎng)護施工導(dǎo)致的污染排放和交通干擾。

3 再生瀝青混合料在道路工程中的環(huán)境影響分析

3.1 再生料污染風(fēng)險

服役多年的舊路面材料在使用和堆存過程中不可避免地受到油類、重金屬等有毒有害物質(zhì)的污染。如果這些污染物隨再生骨料進入新的瀝青混合料，再通過路面鋪筑和使用擴散到周邊環(huán)境，將對道路沿線的土壤、植被和水體造成嚴(yán)重污染。污染物在自然環(huán)境中難以降解，通過食物鏈富集放大，最終危害動植物生長和人體健康。

針對再生料污染風(fēng)險的特點，應(yīng)從源頭控制和過程監(jiān)管兩個維度強化風(fēng)險管控。一方面，建立完善的再生料污染檢測標(biāo)準(zhǔn)和評價方法，對不同來源、不同堆存狀態(tài)的舊路面材料進行系統(tǒng)檢測，篩選出高風(fēng)險的污染料源。對于污染再生料，要采取異位熱脫附、化學(xué)淋洗等無害化處理措施，確保各項指標(biāo)達到要求后才能使用。另一方面，加強再生料全生命周期的污染監(jiān)管，最大限度降低污染擴散風(fēng)險。

3.2 溫室氣體減排效益

再生瀝青混合料對溫室氣體減排的貢獻主要體現(xiàn)在材料生產(chǎn)、運輸、鋪筑等階段。廢舊路面材料的循環(huán)利用一方面減少了原生瀝青和集料開采、加工、運輸導(dǎo)致的化石燃料消耗，另一方面降低了材料生產(chǎn)過程中的燃料和電力消耗。再生料的溫拌施工進一步降低了現(xiàn)場的能源消耗強度。與常規(guī)瀝青混合料相比，再生瀝青混合料全生命周期的碳排放強度更低。

但是，再生瀝青混合料的溫室氣體減排效益尚未得到充分認(rèn)知和量化。主要原因在于缺乏系統(tǒng)、規(guī)范的評估方法和參數(shù)。不同的原料產(chǎn)地、運距、配比、生產(chǎn)工藝及施工方式等都會影響再生瀝青混合料的碳足跡。應(yīng)針對典型的再生利用模式，開展系統(tǒng)的全生命周期碳排放清單分析，測算各環(huán)節(jié)的原料、能源、資源投入產(chǎn)出，最終得出權(quán)威的單位碳減排參數(shù)。在碳排放核算的基礎(chǔ)上，有必要進一步優(yōu)化再生料配比、改進生產(chǎn)工藝，在滿足路用性能的前提下最大化碳減排效益，并將其納入項目決策和方案選擇。

3.3 重金屬污染風(fēng)險

再生瀝青混合料在環(huán)境影響方面需重點關(guān)注重金屬污染。舊路面材料長期暴露在車輛尾氣、路面磨損、涂料脫落等污染環(huán)境中，不可避免地富集鉛、汞、鎘、鉻等重金屬。隨著雨水沖刷和風(fēng)化剝蝕，這些重金屬顆粒溶解遷移到路面徑流中，會污染地表水和地下水。重金屬還可以通過土壤滲透、灌溉吸收進入農(nóng)作物，在食物鏈中傳遞放大，最終危害人體健康。

針對再生瀝青混合料的重金屬污染風(fēng)險，應(yīng)嚴(yán)格控制污染源，系統(tǒng)評估污染程度。應(yīng)針對不同路段、不同鋪裝年限的舊路面材料，采集充足樣品，檢測鉛、汞、鎘、鉻等重金屬元素的含量，評估其環(huán)境危害性。對于重金屬含量超標(biāo)的再生骨料，可以采取化學(xué)淋洗、熱脫附、電動修復(fù)等深度凈化處理方法，使重金屬含量低于環(huán)境安全限值后才能使用。在鋪筑過程中，應(yīng)提高混合料初始強度，延緩老化開裂進程，減少雨水滲入和重金屬溶出。

3.4 環(huán)境效益定量評估

再生瀝青混合料的環(huán)境影響既有正效益也有負(fù)效應(yīng)。材料循環(huán)再利用有利于節(jié)約資源，而再生料老化和重金屬溶出也加劇了路域生態(tài)環(huán)境的脆弱性。客觀全面地認(rèn)識和評價再生瀝青混合料的環(huán)境效應(yīng)，需要從全生命周期視角出發(fā)，系統(tǒng)定量分析各階段的環(huán)境影響，權(quán)衡環(huán)境效益與成本。

環(huán)境效益評估首先要厘清再生利用的系統(tǒng)邊界、評價指標(biāo)和計算方法。應(yīng)針對原料獲取、骨料加工、混合料生產(chǎn)、材料運輸、路面施工、日常養(yǎng)護及廢料處置等主要生命周期階段，系統(tǒng)盤查資源、能源、物料投入，分析溫室氣體、廢氣、廢水、固廢以及噪聲等污染物排放。在此基礎(chǔ)上，選擇化石能源消耗、原材料使用量、溫室氣體排放、水體富營養(yǎng)化以及土壤重金屬含量等關(guān)鍵指標(biāo)，評估其環(huán)境影響。采用生命周期評估（Life Cycle Assessment，LCA）方法計算各項指標(biāo)的環(huán)境負(fù)荷當(dāng)量值，最終得出環(huán)境影響單指數(shù)。通過情景分析比較不同生產(chǎn)工藝、材料配比、施工方案的環(huán)境效益，權(quán)衡環(huán)境績效提升帶來的成本上升，進而指導(dǎo)工程決策。

4 結(jié)論

再生瀝青混合料在路用性能和生命周期環(huán)境效益上具有突出優(yōu)勢，但在污染控制、減排量化、標(biāo)準(zhǔn)完善等方面仍面臨挑戰(zhàn)。未來，應(yīng)加快技術(shù)創(chuàng)新步伐，攻克再生料污染防控和性能提升難題；健全再生瀝青混合料的評價標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為工程應(yīng)用提供技術(shù)支撐；打通再生瀝青的生產(chǎn)、使用、回收利用產(chǎn)業(yè)鏈條，加速形成規(guī)?；瘧?yīng)用的良性循環(huán)。

參考文獻

1 李桂青.再生瀝青混合料設(shè)計及路用性能研究[J].交通世界，2024（14）：4-6.

2 丁 雪.摻鋼渣再生瀝青混合料路用性能研究[J].江西建材，2024（4）：52-54.

3 黃軍瑞，張兆杰，苑兆迪，等.短期老化法制備RAP的再生瀝青混合料路用性能[J].山東交通學(xué)院學(xué)報，2023（4）：98-103.

4 張志萍，董建明.玻璃纖維增強再生瀝青混合料性能研究[J].公路，2023（9）：80-87.

5 任瑞波，尹利洋，徐 強，等.RAP摻量對溫再生瀝青混合料力學(xué)性能和路用性能的影響規(guī)律研究[J].中外公路，2024（1）：66-75.

6 王建威.RAP摻量對再生瀝青混合料路用性能的影響研究[J].交通世界，2023（24）：17-19.

7 李 舜，鄭 明，周 健，等.基于室內(nèi)試驗的再生瀝青混合料性能研究[J].山西建筑，2023（15）：105-107.