姚凱

（上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司，上海市 201210）

瀝青路面研究與應(yīng)用綠色技術(shù)進(jìn)展

姚凱

（上海浦東路橋建設(shè)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(shù)是瀝青路面工程領(lǐng)域綠色技術(shù)的主要代表。系統(tǒng)介紹與分析這些綠色技術(shù)的特點(diǎn)、研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，以利其大規(guī)模推廣和應(yīng)用。

溫拌；膠粉改性；再生；瀝青混合料；研究；應(yīng)用

0　引　言

改革開放以來，我國道路工程建設(shè)發(fā)展迅速，至2012年底，全國公路里程數(shù)達(dá)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(kuò)建路面工程均采用了瀝青混合料路面，但是傳統(tǒng)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(chǎn)，而且產(chǎn)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(xiàn)象表現(xiàn)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(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)各方面和全過程，努力建設(shè)美麗中國，實(shí)現(xiàn)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(hù)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(yán)峻考驗(yàn)。因此，轉(zhuǎn)變觀念，研究和應(yīng)用綠色環(huán)保型瀝青路面技術(shù)，是助推瀝青路面技術(shù)革新、加快瀝青路面工程項(xiàng)目發(fā)展及擴(kuò)大瀝青路面生存空間的方向。

發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)40～50年代就開始研究將綠色技術(shù)應(yīng)用于瀝青路面工程項(xiàng)目。經(jīng)過幾十年的研究與應(yīng)用，已經(jīng)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(shù)廣泛應(yīng)用于各種瀝青路面工程項(xiàng)目，取得了減少污染物排放、節(jié)約資源等良好的社會、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益。相比發(fā)達(dá)國家，我國開展瀝青路面綠色技術(shù)研究與應(yīng)用比較晚，基本上始于20世紀(jì)90年代初期。到目前為止，研究較為成功且在一些工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用的綠色技術(shù)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(shù)為主。

目前，我國已經(jīng)處于室內(nèi)研究、試驗(yàn)段中試和工程項(xiàng)目成熟應(yīng)用階段的綠色技術(shù)，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(shù)”以溫拌瀝青混合料技術(shù)為代表，膠粉改性和瀝青混合料再生等技術(shù)則是“資源再生技術(shù)”發(fā)展的幾個主要領(lǐng)域。本文將介紹、分析并總結(jié)以溫拌、膠粉改性、瀝青混合料再生等為代表的綠色技術(shù)的國內(nèi)外研究和應(yīng)用情況，為我國道路工程、環(huán)境保護(hù)的研究提供參考和借鑒。

1　溫拌瀝青混合料技術(shù)

在道路工程建設(shè)中，瀝青混合料的生產(chǎn)和應(yīng)用是能源消耗與環(huán)境污染的大戶。德國研究數(shù)據(jù)表明，每生產(chǎn)1 t熱拌瀝青混合料需消耗8 L燃料油。我國的測試數(shù)據(jù)表明，在生產(chǎn)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(fù)面影響就是環(huán)境的破壞、能源的浪費(fèi)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(diǎn)（見表1），而且它的拌和與攤鋪溫度比傳統(tǒng)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(zhì)。

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(shù)特點(diǎn)

相比傳統(tǒng)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(nèi)外大量的室內(nèi)和現(xiàn)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(diǎn)較多，詳見表2。

1.2研究與應(yīng)用

從20世紀(jì)90年代中期發(fā)展至今，溫拌瀝青混合料技術(shù)已經(jīng)歷了從實(shí)驗(yàn)路段到大規(guī)模應(yīng)用，由簡單一元化到精細(xì)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(diǎn)

表3　國外溫拌瀝青混合料技術(shù)發(fā)展過程［8，9］

根據(jù)美國國家瀝青鋪裝聯(lián)合會（NAPA）統(tǒng)計(jì)，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(yīng)用。2010年,北京實(shí)現(xiàn)新建路面的30%為瀝青路面，2011為60%，2012年實(shí)現(xiàn)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]?？傮w上，溫拌瀝青混合料在國內(nèi)外的應(yīng)用規(guī)模和范圍呈現(xiàn)逐步增長的趨勢。

2　膠粉改性瀝青混合料技術(shù)

2.1技術(shù)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(zāi)，污染極其嚴(yán)重。廢舊輪胎在翻新、再生膠過程中會產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)污染物，廢輪胎焚燒回收能量可能產(chǎn)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(dá)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(dá)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(chǎn)量為53.3萬噸[11-13]。進(jìn)入21世紀(jì)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(dá)到1.6億條，2009年更是增至1.9億條[15]。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)與預(yù)測，目前我國廢舊輪胎的報廢量持續(xù)增加。表4詳細(xì)列舉了有關(guān)研究人員對我國廢舊輪胎量的預(yù)測[16]。

表4　我國輪胎年報廢量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測

若將廢棄輪胎應(yīng)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(chǎn)生裂紋少，耐候性更好，遇嚴(yán)寒天氣也不易結(jié)冰。據(jù)相關(guān)分析，用廢膠粉改性瀝青鋪設(shè)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(xiàn)狀

自20世紀(jì)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(yīng)用研究。以美國為首的發(fā)達(dá)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較豐富。南非對膠粉瀝青的應(yīng)用門類全、技術(shù)成熟。據(jù)了解，目前南非60%以上的道路瀝青使用橡膠瀝青[17]。根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)，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(jì)80年代初，但由于受到各種條件的限制，進(jìn)展較為緩慢，相關(guān)研究成果及鋪筑試驗(yàn)路較少。直到2001年，交通部公路科學(xué)研究所主持了交通部西部科研項(xiàng)目——廢舊橡膠粉用于筑路的技術(shù)研究，才對橡膠瀝青及膠粉瀝青混合料的路用性能及力學(xué)特性開展了全面、系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。

2.3應(yīng)用現(xiàn)狀

到20世級末，美國鋪設(shè)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(shè)廢膠粉瀝青路面，經(jīng)多年實(shí)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(dá)200～300萬t的瀝青，公路維護(hù)保養(yǎng)所消耗的瀝青還不包括在內(nèi)。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(jié)果必然是既不用進(jìn)口昂貴的SBS改性瀝青，又疏通了廢膠粉的消費(fèi)渠道，使中國國內(nèi)自有資源得到了充分的利用，扶持了廢膠粉生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了廢舊輪胎的回收利用。

3　瀝青混合料再生技術(shù)

3.1技術(shù)特點(diǎn)

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(shù)具有以下幾個方面的優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)約道路建筑材料;

（2）節(jié)約建設(shè)成本;

（3）利于環(huán)境保護(hù)。

3.2研究與應(yīng)用

美國于20世紀(jì)20年代最早開始研究和應(yīng)用瀝青混合料再生技術(shù)，到20世紀(jì)80年代末，該技術(shù)所生產(chǎn)和應(yīng)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(shù)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(shù)領(lǐng)域的研究始于20世紀(jì)70年代，據(jù)統(tǒng)計(jì)，到1986年，全國累計(jì)鋪筑再生瀝青混合料600 km[22]。由于自從20世紀(jì)90年代開始，我國公路行業(yè)進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段，原有舊瀝青路面體量小，再生技術(shù)基本無法滿足大規(guī)模建設(shè)的需求，因此，再生技術(shù)的研究與推廣基本處于停滯狀態(tài)。直至近些年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，如東部沿海地區(qū)在大規(guī)模建設(shè)時期修建的大批瀝青路面已經(jīng)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(shù)的研究與應(yīng)用，且隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的逐步推進(jìn)，瀝青混合料再生技術(shù)的研究與應(yīng)用將迎來一片廣闊的天地。

4　結(jié)　語

通過對溫拌、膠粉改性以及瀝青混合料再生技術(shù)三種主要綠色技術(shù)的特點(diǎn)、研究及應(yīng)用現(xiàn)狀的介紹與分析，不難發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外已經(jīng)對這些技術(shù)進(jìn)行了較為全面的研究及應(yīng)用，取得了良好的社會和環(huán)境效益，但受性能、成本、技術(shù)成熟度等因素的制約，相對傳統(tǒng)瀝青路面技術(shù)，這些技術(shù)應(yīng)用的規(guī)模在國內(nèi)相對較小。因此，不僅需要道路與環(huán)保領(lǐng)域的工作人員進(jìn)一步研究與推廣上述綠色技術(shù)，還需要有關(guān)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(shù)管理和道路功能性鋪裝研究工作。