环保材料在交通工程中的应用

刘雅婷 ，王芳 （宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州 234000）

0 前言

如今，我国各方面快速发展，交通工程作为国家建设与国际交往的基础，其发展的速度与规模也在迅速扩大。然而，环境污染问题也逐渐显现，解决环境污染的问题已刻不容缓。根据我国可持续发展的指导方针，采用环保材料是施工发展的必然趋势，同时也可以让我国经济发展和环境保护并行不悖，现阶段环保材料的应用，在很大程度上体现了交通工程所具备的绿色环保性能[1]，所以环保材料在交通工程中的应用便应运而生，本文选取了几种环保材料（如：土壤固化剂、降噪沥青、淤污泥陶砂制作的降噪声屏障和新型墙体材料等），将其应用到交通工程中，并与正常交通工程比较分析，探究这些环保材料是否能投入使用并产生环保作用。

1 交通工程施工中的环境问题

1.1 大气污染

大气污染是交通工程施工之中最严重也是无可避免的一项。在普通的道路施工中，石灰、水泥等胶凝材料配合砂子是最常使用的材料，然而在加工和施工的过程中，往往会被风扬到空中形成扬尘；在施工时可能会涉及到对某些建筑物的爆破，在其过程中也会产生烟尘[2]；机械设备也会产生一些有毒有害气体和固体物质等；水泥、砂石等与混凝土材料的混合，由于施工方式不规范导致泄露也会造成大气污染。

1.2 噪声污染

交通工程的施工离不开各种大型器械和工具的加持，随着不同器械的使用，噪声污染也随之而来，因为设备器械的使用方式不同，所以会出现如机械设施的振动以及机械之间的撞击摩擦等多种噪声污染。噪声污染既会对人们的听觉造成无法逆转的伤害，也会导致各类患病的风险大大增加，对社会的各方面都产生了极其恶劣的影响。在交通工程项目的建设中，要降低环境污染，首先要避免这些污染行为[3]。

1.3 水环境与垃圾污染

我国的交通工程施工项目所采用的主要原材料为混凝土，在施工过程中对混凝土以及其他建筑材料进行冲洗，加工配比、浇筑养护和后期维护工作中都会有大部分的基坑出现污水的囤积，会对施工场地周围的植被产生毁灭性的危害。并且住在现场的施工人员也会有部分生活污水和生活垃圾的存积，若不能及时处理这几类环境污染问题，久而久之会对周围环境造成不利影响，故而研究生产出可减轻交通工程施工对环境影响的新型施工技术成果与可广泛使用的节能环保材料迫在眉睫[4]。

2 各种环保材料的介绍及应用

2.1 土壤固化剂

土壤固化剂是由无机或有机材料配制而成的一种节能环保的筑路材料。它是一种土壤硬化材料，在常温下可以直接将土壤中的颗粒表面胶结或与粘土矿物反应形成胶凝物质，其变化性很强。可根据不同土壤的性质进行不同原料的配置与使用。以氧化钙、氢氧化钙等为主要成分的传统建筑材料可用土壤固化剂替代，既节约了大部分资源，又保护了植被，减少了温室气体排放，大大减轻了对环境的压力[5]。

目前现有的土壤固化剂可根据其不同的组成成分分为无机土壤固化剂、有机土壤固化剂和生物酶土壤固化剂3类。

2.1.1 无机土壤固化剂

无机土壤固化剂主要是由主固剂和激发剂通过一系列的配制得到的粉末状剂品，其中主固剂通常是工地用于建筑的水泥，石灰和其他材料。活化剂主要是各种硫酸盐，一些无机盐等。在现场作业时，无机土壤稳定剂将与土壤水反应形成凝胶状水合物，例如硅酸钙水合物，铝酸钙水合物和水合硫酸钙。这些水合物最终将在土壤中形成稳定的网状结构，从而更大程度上增强土体结构的稳定性，一些水化物还会反应生成特殊的膨胀性物质用来填充各类孔隙，以此来增大土壤的稳固性与强度[6]。因为这些原料被此种固化剂所使用的都是一些常见的建筑材料或是一些工地上的建筑废料所以较易得，则符合了经济性要求。

2.1.2 有机土壤固化剂

有机土壤固化剂一般是液体。目前有四种：磺化油、改性水玻璃、环氧树脂和高分子材料。当有机固化剂加入土壤时，二者将发生聚合反应时，聚合物链和土壤颗粒相互缠绕，形成封闭体系，或是有机大分子对土壤中的附着水起到了位阻屏蔽作用，从而大大提高了土的强度与抗渗性，达到了优良的土壤固化效果。但是有机土壤固化剂往往易被外界环境改变，且其的有效使用时间较短，一般为30 年左右[7]。

2.1.3 生物酶土壤固化剂

生物酶土壤固化剂是一种以有机物为发酵原料的多酶基料，当生物酶元素与土壤触及时，会立即催化土体中的有机物与无机物使得土颗粒间的凝聚力加强，再经过外界压力的夯实后，会形成坚硬的土体结构。

同时，土壤中低粘聚力的离子会被浸入土壤内部的部分酶所抑制，从而破坏粘土矿物的电双层结构，使土壤颗粒胶结、聚集，排除土壤中多余的水分。且外界的水也会被粘土矿物表层和内层的固化剂所隔离，因此土体的固性有所增强。虽然此类固化剂的寿命短，但是现实常用的多为为无毒无害的液体添加剂（如泰然酶、派酶等），其具有生物降解的极大优势，是这三类固化剂中相对最绿色环保的一类土壤固化剂[8]。

2.2 沥青

沥青是一种黏度较高的黑褐色有机物，且可溶于CO2。沥青在各方面都有着良好的性能，在交通工程中沥青常用于铺设各类路面。但因为沥青性质的单一性，沥青混合料经常用于交通工程中。沥青混合料具有较大的稠度和可塑性、足够的温度稳定性，更好的大气稳定性和水稳定性。根据摊铺温度的不同，沥青工程材料可分为热拌沥青骨料和冷拌沥青骨料，但两者都有明显的优缺点，所以我国研究了温拌沥青混合集料的方法，三种混合料的同异性：热拌沥青混合集料具有较大的强度、高温稳定、抗疲劳性能好，但对施工性能要求高、环境污染大、能耗高；冷拌沥青混合料集料适用于任何天气和环境，应用范围广、施工过程操作简便、修补质量好、养护成本低且绿色环保及社会效益显著但是其使用价值率较低；温拌沥青混合料是沥青路面的一次重大技术革命。它结合了冷拌和热拌沥青混合料的特点，不仅提高了整体效益，而且在很大程度上保护了环境。综合来看，温拌沥青混合集料是三种沥青混合集料中各力学方面都较均衡且绿色环保节能的最优沥青混合集料。

在众多环保型沥青中，橡胶粉改性乳化沥青各方面最为优良。橡胶粉改性乳化沥青在基于室内试验和铺筑试验的研究发现：从沥青的材料类别来看随着橡胶粉掺量增大，微表处混合料吸声系数呈二次函数曲线增大，在800～1000Hz振动频率范围内，橡胶粉改性乳化沥青微表处混合料的吸声系数比SBS改性乳化沥青微表处大8%～15%，在1000～l500Hz振动频率范围内，橡胶粉改性乳化沥青微表处混合料的吸声系数比SBS改性乳化沥青微表处大16%～24%，橡胶粉改性乳化沥青微表处混合料具有优良的降噪功能。且橡胶粉改性乳化沥青微表处混合料与旧沥青路面黏附状况良好，施工性能与环境适应性好；橡胶粉改性乳化沥青微表处混合料工作性能良好，能满微表处混合料快速开放交通和绿色环保的施工要求[9]。

2.3 淤污泥陶砂制作的降噪声屏障

声屏障具有较强的隔音、降噪功能，为减轻交通噪声污染对周围居民的影响常把声屏障大量使用在交通工程施工中。淤污泥陶砂制作的降噪声屏障是各种声屏障中最为有效的一种，是建筑中很受欢迎的环保材料。研究发现在淤污泥陶砂制备的降噪声屏障中，不同级配的淤污泥陶砂集料试件在不同的声波频率中的降噪系数略有差异，且材料的吸声系数在不同的声波频率中随着级配尺寸的增加而下降（如下图），级配为0.6～1.18mm试件降噪系数最高，能够达到0.5；在道路交通噪音频率集中的800～1200Hz区间内，级配为0.6～1.18mm 试件在 800Hz、1000Hz和1200Hz等3个频率下的最高平均吸声系数为0.85；且当其在频率为1000Hz下吸声性能达到0.98高峰值。综上所述，由污泥和淤泥制成的淤污泥陶砂声屏障具有出色的抗噪性能，同时解决了废弃物带来的环境问题，响应了国家对绿色环保的号召[10]。

不同声波频率下不同粒径尺寸试件的吸声系数

2.4 新型墙体材料

新型墙体材料是一种基于传统的墙体材料而提出的既满足良好的建筑技术性能要求且具有良好的经济、社会和环境多方面效益的新型环保材料。随着科技的发展，如今在交通工程施工中使用新型墙体材料极大地避免了以往墙体材料易受潮发霉和发泡的劣势，且在此条件下同样保证了有很好地阻热蓄能的效果。这种新型墙体材料具有微小能耗、绿色节能环保等特点，既满足了人们对美的追求又在实用性和环保性能上毫不逊色[11]。

3 结语

综上所述，土壤固化剂、淤污泥陶砂制作的降噪声屏障、橡胶粉改性乳化沥青和新型墙体材料这4种环保材料都能在维持各自原本建筑性能的基础上，有效地解决了交通工程施工带来的对环境有着恶劣影响的问题，且最大程度节约了资源，保护了周围环境与居民的生活。根据以上各方面的研究调查可知，在交通工程中应用与推广环保材料将会是我国未来发展中的必然趋势，只有正确处理与平衡好了经济发展与环境保护之间的关系，才能共享二者带来的绿色美好中国。