沥青路面研究与应用绿色技术进展

姚凯

（上海浦东路桥建设股份有限公司，上海市 201210）

沥青路面研究与应用绿色技术进展

姚凯

（上海浦东路桥建设股份有限公司，上海市 201210）

温拌沥青混合料、胶粉改性沥青混合料以及沥青混合料再生技术是沥青路面工程领域绿色技术的主要代表。系统介绍与分析这些绿色技术的特点、研究与应用现状，以利其大规模推广和应用。

温拌；胶粉改性；再生；沥青混合料；研究；应用

0　引　言

改革开放以来，我国道路工程建设发展迅速，至2012年底，全国公路里程数达到423.8万km（见图1），铺装路面和简易铺装路面公路里程超过280万km，其中沥青混凝土路面在57万km，占20%以上[1]。

图1　2008～2012年全国公路总里程与公路密度

沥青路面不仅取代水泥混凝土路面成为我国公路铺装主力军,而且我国市政道路大部分的改、新、扩建路面工程均采用了沥青混合料路面，但是传统沥青路面工程同时也消耗了大量燃料、矿料、石化制品等能源和矿产，而且产生了粉尘、沥青烟、噪声等污染，尤其在大、中型城市，这种污染现象表现得更为突出。显然，这与党的十八大提出的“把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展”的国家战略和社会对环境保护的迫切愿望不相符，可见沥青路面在我国持续发展面临着严峻考验。因此，转变观念，研究和应用绿色环保型沥青路面技术，是助推沥青路面技术革新、加快沥青路面工程项目发展及扩大沥青路面生存空间的方向。

发达国家在20世纪40～50年代就开始研究将绿色技术应用于沥青路面工程项目。经过几十年的研究与应用，已经将诸如胶粉改性沥青混合料、温拌沥青混合料及沥青混合料冷再生等多种典型绿色技术广泛应用于各种沥青路面工程项目，取得了减少污染物排放、节约资源等良好的社会、经济及环保效益。相比发达国家，我国开展沥青路面绿色技术研究与应用比较晚，基本上始于20世纪90年代初期。到目前为止，研究较为成功且在一些工程项目中得到应用的绿色技术种类不多，基本上以温拌沥青混合料、胶粉改性沥青混合料、沥青混合料再生等技术为主。

目前，我国已经处于室内研究、试验段中试和工程项目成熟应用阶段的绿色技术，种类很多，总体上可分为节能减排型和资源再生型两大类。其中“节能减排技术”以温拌沥青混合料技术为代表，胶粉改性和沥青混合料再生等技术则是“资源再生技术”发展的几个主要领域。本文将介绍、分析并总结以温拌、胶粉改性、沥青混合料再生等为代表的绿色技术的国内外研究和应用情况，为我国道路工程、环境保护的研究提供参考和借鉴。

1　温拌沥青混合料技术

在道路工程建设中，沥青混合料的生产和应用是能源消耗与环境污染的大户。德国研究数据表明，每生产1 t热拌沥青混合料需消耗8 L燃料油。我国的测试数据表明，在生产和铺装过程中热拌沥青混合料排放出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的烟尘等废气[4，5]。可以说，使用热拌沥青混合料的负面影响就是环境的破坏、能源的浪费和人的生存圈的缩小，这与我国发展绿色可持续道路的方向是背道而驰的。一种绿色环保的新型沥青混合料——温拌沥青混合料，不仅同时兼具热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料的优点（见表1），而且它的拌和与摊铺温度比传统的热拌沥青混合料低30℃以上，可以大大降低能源的消耗，减少对周围环境和施工人员的危害（见图2），同时又能保持与热拌沥青混合料基本相同的使用品质。

表1　三种典型SBS改性沥青混合料拌和与施工工艺对比［6，7］

图2　温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的出料过程

1.1技术特点

相比传统热拌沥青混合料，温拌沥青混合料的制备与铺装更加节能、环保、方便，路用性能也更优。国内外大量的室内和现场研究资料表明，相对于热拌沥青混合料，温拌沥青混合料优点较多，详见表2。

1.2研究与应用

从20世纪90年代中期发展至今，温拌沥青混合料技术已经历了从实验路段到大规模应用，由简单一元化到精细多元化的过程，取得了令人惊喜的成果，具体情况见表3。

表2　温拌沥青混合料优点

表3　国外温拌沥青混合料技术发展过程［8，9］

根据美国国家沥青铺装联合会（NAPA）统计，美国2009年的温拌沥青混合料使用量为1 920万t，而2010的温拌沥青混合料用量增长为4 760万t，增长率为148%。温拌沥青路面也逐步在我国的一些地方得到大规模推广和应用。2010年,北京实现新建路面的30%为沥青路面，2011为60%，2012年实现100%，成为全球第一个新建路面全部采用温拌沥青路面的城市。四川映日路、青海德令哈公路等路面工程均采用了温拌沥青路面形式[10]。总体上，温拌沥青混合料在国内外的应用规模和范围呈现逐步增长的趋势。

2　胶粉改性沥青混合料技术

2.1技术背景

废旧轮胎长期露天堆放，不仅占用大量土地，而且极易滋生蚊虫，传播疾病，一旦引发火灾，污染极其严重。废旧轮胎在翻新、再生胶过程中会产生挥发性有机污染物，废轮胎焚烧回收能量可能产生二噁英、呋喃、多环芳烃以及重金属等污染物。近些年来，欧美及日本等世界主要发达国家的轮胎年报废量不断攀升。2007年，美国年报废轮胎量就达到了2.99亿条，近300万t，待处理1.88亿条；日本2002年报废轮胎量1.02亿条，约102万t；德国2007年报废量约为54.6万t。英国2006年年产量为53.3万吨[11-13]。进入21世纪以来，我国每年报废轮胎的量不低于150万t，并且以10%的速度增长[14]，2006年废旧轮胎量就达到1.6亿条，2009年更是增至1.9亿条[15]。根据有关统计与预测，目前我国废旧轮胎的报废量持续增加。表4详细列举了有关研究人员对我国废旧轮胎量的预测[16]。

表4　我国轮胎年报废量统计与预测

若将废弃轮胎应用于资源消耗量大的沥青路面工程，不仅消纳了大量固体废弃物，且用胶粉改性混合料铺筑的沥青路面比普通沥青路面更耐用，产生裂纹少，耐候性更好，遇严寒天气也不易结冰。据相关分析，用废胶粉改性沥青铺设一条双向高等级公路，每公里路面可消耗1万条废旧轮胎制成的废胶粉。

2.2研究现状

自20世纪60～70年代以来，美国、法国、英国、南非等国家先后开展了橡胶沥青和橡胶沥青混凝土的应用研究。以美国为首的发达国家对胶粉改性沥青及其混合料的研究起步早，研究连续，成果和实践经验较丰富。南非对胶粉沥青的应用门类全、技术成熟。据了解，目前南非60%以上的道路沥青使用橡胶沥青[17]。根据他们的经验，对于超重轴载的环境，使用橡胶粉改性沥青混凝土尤为有利[10]。我国对胶粉改性沥青的研究起步于20世纪80年代初，但由于受到各种条件的限制，进展较为缓慢，相关研究成果及铺筑试验路较少。直到2001年，交通部公路科学研究所主持了交通部西部科研项目——废旧橡胶粉用于筑路的技术研究，才对橡胶沥青及胶粉沥青混合料的路用性能及力学特性开展了全面、系统的试验研究。

2.3应用现状

到20世级末，美国铺设的废胶粉改性沥青路面已超过1.1万km[18]。此外,日本、俄罗斯、加拿大、瑞典、韩国、芬兰等国亦成功地将废胶粉改性沥青用于修建高速或高等级公路。自1982年以来，我国江西、四川、辽宁等地也都尝试着铺设废胶粉沥青路面，经多年实践考察，效果良好。目前，新疆、宁夏、云南、河南等地在筑路中也先后使用废胶粉。近年来，中国每年修建公路需消耗多达200～300万t的沥青，公路维护保养所消耗的沥青还不包括在内。若在沥青中掺入15%的废胶粉，则每年可消耗废胶粉30～45万t[19,20]。其结果必然是既不用进口昂贵的SBS改性沥青，又疏通了废胶粉的消费渠道，使中国国内自有资源得到了充分的利用，扶持了废胶粉生产企业的发展，促进了废旧轮胎的回收利用。

3　沥青混合料再生技术

3.1技术特点

沥青混合料再生利用是指通过翻挖、回收、破碎、筛分等工艺过程，将需翻修或废弃的旧沥青路面材料与再生剂、新集料、新沥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沥青混合料。沥青混合料再生技术具有以下几个方面的优点：

（1）节约道路建筑材料;

（2）节约建设成本;

（3）利于环境保护。

3.2研究与应用

美国于20世纪20年代最早开始研究和应用沥青混合料再生技术，到20世纪80年代末，该技术所生产和应用的沥青混合料量占全美国公路所用沥青混合料总量的50%[21]。德国、日本、芬兰、法国等国家的再生技术研究与发展也极为迅速，所占比重与日俱增。我国在该技术领域的研究始于20世纪70年代，据统计，到1986年，全国累计铺筑再生沥青混合料600 km[22]。由于自从20世纪90年代开始，我国公路行业进入大规模建设阶段，原有旧沥青路面体量小，再生技术基本无法满足大规模建设的需求，因此，再生技术的研究与推广基本处于停滞状态。直至近些年来，我国经济发达地区，如东部沿海地区在大规模建设时期修建的大批沥青路面已经或超过服役年限，翻修或废弃的旧沥青混合料体量极大，推动了我国沥青混合料再生技术的研究与应用，且随着我国城镇化建设的逐步推进，沥青混合料再生技术的研究与应用将迎来一片广阔的天地。

4　结　语

通过对温拌、胶粉改性以及沥青混合料再生技术三种主要绿色技术的特点、研究及应用现状的介绍与分析，不难发现国内外已经对这些技术进行了较为全面的研究及应用，取得了良好的社会和环境效益，但受性能、成本、技术成熟度等因素的制约，相对传统沥青路面技术，这些技术应用的规模在国内相对较小。因此，不仅需要道路与环保领域的工作人员进一步研究与推广上述绿色技术，还需要有关政策的扶持。

[1]中华人民共和国交通运输部.中国交通运输统计年鉴2011[M].北京:人民交通出版社，2012.

[2]徐世法.高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前景[J].公路，2005（7）：195-197.

[3]孙大权,王锡通,汤士良,等.环境友好型温拌沥青混合料制备技术研究进展[J].石油沥青,2007,21(4):54-57.

[4]JTG F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[5]DG/TJ 08—2083，2011温拌沥青混合料路面技术规程[S].

[6]Brian D PLJWell,The International Technology Scanning Program Warm Mix Asphalt Scan SummaryReport[R].WashingtonDC: Federal Highway Administration,US Department of Transportation, 2007.

[7]Sasol Wax Americas Inc.Sasobit in Warm Mix Asphalt Application 9 Years of Global Successes[C]//World of Asphalt Conference. 2006:8-16.

[8]宋科,何唯平,赵欣平,等.温拌沥青技术的发展概述[N/OL].中国沥青网，http://www.sinoasphalt.com/news/2012-11/info52179.htm.

[9]孙新.美国各州针对废轮胎处理的政策法规 [J].中国橡胶. 2008,24(19):12-18.

[10]张晓.2002年日本废轮胎利用情况 [J].橡胶科技市场，2003, 24(4):32.

[11]陈云信.废旧轮胎的低温热解冷淬碎化的研究[D].天津：天津大学，2007.

[12]白木,周洁.生产胶粉：废旧轮胎回收利用的方向[J].原材料，2003,3(4):12-16.

[13]任志伟,孔安,高全胜.我国废旧轮胎的回收利用现状及前景展望[J].中国资源综合利用，2009（4）:12-15.

[14]刘景洋,乔琦,昌亮,等.轮胎使用年限及我国轮胎报废量预测研究[J].中国资源综合利用.2011（4）:34-37.

[15]杨芸波,宋世海.橡胶沥青碎石封层的应用技术[J].内蒙古科技与经济.2008(20):121-123.

[16]刘军,王健,熊茂春，等.胶粉改性沥青在高温多雨地区的应用[J].施工机械&施工技术,2008(7):40-42.

[17]路凯冀,周成昀,曾蔚，等.胶粉复合改性沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用研究筑 [J].路机械与施工机械化，2007,22(2): 33-36.

[18]庾晋,白杉.废旧轮胎回收利用现状和利用途径[J].化工技术与开发.2003,32(4):43-49.

[19]叶勤.沥青混合料厂拌热再生综合技术研究[D].南京：东南大学2008.

U414

B

1009-7716（2016）04-0025-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.04.008

2015-12-22

姚凯（1983-），男，湖北潜江人，工程师，长期从事施工技术管理和道路功能性铺装研究工作。