背  景

 

  上海是一个自然资源相对匮乏的城市,而其作为长三角的龙头,必须匹配与其经济发展相适应的交通网络和现代化交通方式,与周边地区形成快速、便捷、高效的联系渠道――道路交通作为现代交通最普遍的方式,呈现出爆发式的增长态势。
 
  道路建设是一个资源高度依赖型的行业。根据规划,中国的高速公路里程至2020年将达到10万千米,在未来10年中还将建设2万千米高速公路,其消耗的道路材料数以亿吨。大规模的道路建设必然给城市发展带来不堪重负的后果:除去城市筑路资源匮乏,尤其是高性能材料需高价外购等不利因素,传统的热拌沥青混合料生产工艺属高能耗、高污染行业,并在摊铺过程中容易产生大量有害气体与粉尘,污染环境,影响人类健康。再者,道路施工或翻修过程中面临土基回填、渣土外运、铣刨废料置地堆放等问题,不仅带来大量经济支出还影响市容。
 
  绿色路面材料体现在资源再利用、节能减排与环境友好。以再生技术为例,上海每年产生废旧沥青混凝土在50万吨以上,若能全部利用,则能节约投资2亿。以温拌技术为例,若上海市所有路面采用温拌沥青混凝土,每年可减少4万吨CO2排放量;以排水降噪沥青路面技术为例,能减少噪音3——5分贝,减少雨天行车事故率75%以上。研究开发绿色路面材料,推广应用可再生、低能耗、轻污染路面材料已经成为一条建设资源节约型、环境友好型和谐社会的必由之路。
 

资源再生型沥青路面材料

  资源再生型路面材料以再生沥青混凝土为主。早在上世纪70年代初,由于石油危机的爆发,燃油供应困难,筑路用的砂石材料供应不足,而且由于严格的环保法制,又使砂石材料的开采受到限制,以至砂石材料价格上涨。1974年,美国开始大规模推广沥青路面再生技术,随后在欧洲、日本得到普遍应用。国内在上世纪80年代初开始研究沥青路面再生技术,但受再生技术和设备的限制,旧料利用率不高,再生沥青混合料性能欠佳,仅用于等级较低的道路。随着生产技术的不断进步,生产设备越来越先进,更重要的是大规模道路建设导致沥青、石材的供应紧张,再生沥青混凝土技术又重新受到关注。
 

启明星

在上海F1国际赛车场赛道上首次使用国产改性沥青,图为上海F1国际赛车场鸟瞰图

 

  目前研发的再生沥青混合料以国内新沥青混合料的性能指标为设计参数,在设计过程中强调了旧料性能评价,再生剂的选择和掺量,并采用科学的配合比设计。该产品早期研究成果的旧料掺量仅达到20%,通过工艺改进,旧料掺量可达到30——50%,得到的再生沥青混合料的高温稳定性、抗裂性、抗水损害性能等,都能较好的满足规范要求,适用于高等级沥青路面。
 
  沥青再生技术的直接经济效益主要体现在两个方面:节约砂、石、沥青材料费和废料的运输费、堆弃费。根据建设部再生沥青推广中心推荐的材料节约费的计算方法,按旧料掺配率为30%、40%和50%计算,生产1吨再生沥青混合料节约的费用分别为46.0元、61.4元和76.7元。若考虑由于翻挖、破碎等增加的费用,再生沥青混合料比新拌沥青混合料节约费用15——25%。
 

节能减排型沥青路面材料

  温拌沥青混合料是一种节能、环保的路面新材料,它的生产施工温度介于热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料之间。首先,与传统的热拌沥青技术相比较,温拌沥青在生产施工过程中可降低30——50℃,显著地降低了沥青烟和有害气体的排放,改善了沥青混合料生产施工环境,减轻了对施工一线人员和沿线居民的影响。其次,它的可施工温度范围大,尤其适合于薄层加罩、长距离和低温季节施工,目前用于上海的温拌技术主要为Evotherm温拌技术。自2006年铺筑第一条温拌沥青试验路以来,上海已在包括高速公路、城市道路、高架快速路、隧道道面等在内的十多个工程中应用温拌沥青技术,使用效果良好。
 
  与传统热拌沥青混合料相比较,温拌沥青混合料能明显提高路面的压实度,保证路面具有良好的整体结构强度。由于特殊的化学添加剂能提高沥青与集料的粘附能力,从而使路面具有更好的抗水损害能力。更重要的是,在温拌沥青混合料生产过程中,较低的拌和温度减少了沥青的老化程度,可以延长道路的使用寿命。温拌沥青混合料目前在南北高架大修工程、上海长江隧道工程、外滩通道工程中得到了成功的应用。
 
  根据相关研究和现场测试,与热拌沥青混合料相比较,温拌沥青混合料生产过程中可节约25%左右的能耗,同时减低有害气体的排放量,其中减少温室气体(CO2)46%,减少CO63%,减少NOx58%,减少SO241%,对环境保护贡献很大。
 
  通过室内研究和试验路铺筑,温拌沥青混合料各项技术指标均满足规范要求,路面使用性能良好。它施工和易性好,易于碾压,可用于预养护超薄沥青罩面(厚度小至2cm),可用于人口密集城区快速罩面以及长隧道沥青面层的施工与养护;它要求的施工温度低,可在环境温度较低情况下达到较好的压实度,适合于夜间施工或冬季施工。另外,由于温拌对沥青老化影响程度小,适应于大掺量沥青混凝土的再生利用。
 

环境友好型沥青路面材料

  日渐完善的道路网为人们的出行提供了很大的方便,但另一方面也给环境带来了一些负面的影响,如噪音污染、路面积水一直是难以解决的问题。传统的沥青路面以密实型沥青混凝土为主,其特点为压实后空隙率小,结构致密不透水。但是这种路面路表构造深度较小,在行车作用下表面功能衰退很快,不能提供足够的磨阻力,从而容易引发交通事故。尤其在雨天行车时,路表水形成水雾、水溅,更降低了驾驶员的能见度。
 
  而排水沥青面层具有较大的空隙率,降雨期间雨水通过面层结构的孔隙排出结构体外,使路表面保持相对干燥,保持较好的抗滑性能,提高了行车安全度。据研究,排水沥青路面可降低雨天交通事故率70%以上,减少车辆行车噪声3——5分贝。目前,排水沥青路面在欧美、日本得到了大规模推广应用,尤其在日本,规范规定在高速公路和城市快速路,面层必须采用排水沥青混合料。
 
  排水沥青混合料空隙率大,要保证路面使用寿命长,必须采用坚固的石料形成骨架结构,采用高粘度改性沥青提高沥青膜厚。在国内,除杭州外,上海尚属研究和使用排水沥青混合料较早的城市,但大规模应用也才开始于最近几年。如在枫泾新镇、中环线、青浦淀山湖大道、世博园区等工程,排水沥青混合料都得到了较大规模地应用,路面排水、降噪效果良好。
 

其他绿色沥青路面材料

  绿色路面材料是一个比较广泛的概念,也逐渐被人们所接受。其中还包括橡胶沥青混合料、彩色沥青混合料、天然沥青混合料、无毒香型沥青混合料、温拌再生沥青混合料等。如橡胶沥青混合料,每吨可消耗1%以上的轮胎橡胶粉,在上海长顺路铺筑了500米试验路,并将在崇启通道大规模应用;无毒香型沥青混合料在生产施工过程中降低了有害、难闻气体的排放,并在使用过程中释放清香,给人耳目一新的感觉,在世博后滩公园得到了试铺;彩色沥青混合料可配制成不同的颜色,用于公交专用车道、自行车道、道路交叉口,起到诱导和警示交通的作用,也可用于小区、景观道路,从而美化环境;而天然沥青混合料是一种绿色的改性沥青混合料,天然沥青不仅能部分替代石油沥青,在生产施工过程中无二次污染,达到节能减排目的,目前已在虹桥枢纽、东郊环等工程中大规模应用。