《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２1）第三部分 基礎設施篇《減碳常溫瀝青材料開發及應用》

完成單位：長沙理工大學、中交路橋檢測養護有限公司、湖南鑫長勝材料科技有限公司、湖南高速養護工程有限公司、中交基礎設施養護集團有限公司

主要完成人：李九蘇、董雨明、戴聆春、沈增輝、孫志林、張毅、李杰、吳恙、王世成、邢鵬、謝娟、蔣汶玉、張琛

項目簡介

　　瀝青路面因具有良好的路用性能和行車舒適性而在各等級道路中被廣泛應用。熱拌熱鋪瀝青混合料技術是目前新建瀝青路面和修復養護及專項養護作業時均被廣泛使用的技術。然而，由于其作業時需要加熱到較高溫度、以提高流動性和干燥集料，將造成二氧化碳的大量排放，嚴重影響碳中和目標的達成，不但造成施工周期延長，而且還會增加成本和環境污染。

　　作為對比，國際上目前出現了中溫（常溫）瀝青混合料和冷拌冷鋪瀝青混合料，都在保持熱拌瀝青混合料性能的基礎降低拌和溫度、減少二氧化碳排放量，同時簡化拌和工藝、擴展拌和場景。但國內外目前應用的冷拌（常溫）瀝青混合料雖然降低了二氧化碳排放量，但普遍存在初始強度低、強度增長慢、開放交通遲、溫度敏感性大及抗水損害能力差等問題，難以滿足市場對道路維修養護材料與技術的需求。

　　針對冷拌（常溫）瀝青混合料存在的技術瓶頸，本項目研制了一種高性能減碳常溫瀝青材料與技術，通過采用有機聚合物-偶聯劑-無機活性粉末多元改性體系對瀝青與瀝青混合料進行改性，具有滲透能力強、初始強度高、粘結強度高、溫度穩定性佳等顯著特點。在突破上述傳統冷拌瀝青混合料技術瓶頸的同時，還對材料的生產儲存、施工設備、生產與施工工藝進行了成套技術的開發，形成了以減碳常溫瀝青材料為核心的，以生產、施工設備和工藝為基本點的成套技術體系，破解了在新材料推廣應用過程中因配套設備及工藝的缺失而陷入困境的困局。此外，冷拌（常溫）瀝青混合料不僅符合可持續性發展要求，同時對于交通強國戰略實施和交通行業“碳中和”目標的實現具有重要的現實意義。

　　減碳常溫液體瀝青混合料在現場可以直接拌和、直接使用，無需加熱，操作簡單方便，所需施工機具和施工人員較少，且通過實體工程驗證，減碳常溫液體瀝青混合料路用性能良好，能夠滿足不同條件下路面材料的要求。目前此項技術已獲中國交通運輸協會科技進步一等獎。

項目創新點

　　針對傳統冷拌瀝青混合料所存在的初始強度低、強度增長慢、開放交通遲、溫度敏感性大、抗水損害能力差及儲存穩定性不好等技術難題，以物理-化學反應原理為基礎，在對冷拌瀝青混合料強度形成原理和現有瀝青改性技術研究后，以解決常溫液化與瀝青粘度之間的矛盾、快速固化與儲存穩定性之間的矛盾為前提，以制備具有滲透能力強、初始強度高、粘結強度高、溫度穩定性佳等特征的減碳常溫瀝青混合料為目標，在摒棄傳統冷拌瀝青混合料所使用的柴油溶劑瀝青或乳化瀝青的基礎上，以多元復合改性的方式對瀝青混合料進行研制，在經過原材料選擇與強度形成機理分析、常溫液體瀝青與固化劑研制及性能研究、常溫瀝青混合料配合比設計與性能研究等工作后，成功制備出了符合預期要求的減碳常溫瀝青混合料，并經過實體工程應用和經濟性分析，進一步驗證了減碳常溫瀝青混合料所具有的市場競爭力。同時，完成了以減碳常溫瀝青材料為核心的，以生產、施工設備和工藝為基本點的成套技術體系，破解了在新材料推廣應用過程中，因配套設備及工藝的缺失而陷入的困境，使得其推廣與應用更為有效和便捷。

應用案例

　　減碳常溫液體瀝青材料自研發以來，在湖南省內外開展了推廣應用工作。目前已在湖南、河南、浙江、云南等地成功應用，具體包括：湖南長沙市萬家麗南路二段工程、云南昆明市320國道大板橋段工程、湖南長韶婁高速公路、湖南臨長高速、浙江寧波北環西路、岳陽平江縣向家村013縣道、恒清拌合站等。

　　以湖南長韶婁高速公路路面修復工程為例，在環境及車輛荷載的共同作用下，路面出現了不同程度的坑槽病害，影響到新車舒適性與安全性。于2018年6月在長韶婁高速岳麓收費站路段進行減碳常溫瀝青混合料的坑槽修補試點工作。其在不同齡期的效果如圖所示。

　　湖南長韶婁高速公路路面修復工程修補后不同齡期效果圖

　　通過將減碳常溫瀝青作為修補材料，經過清理、切割、原路面移除、現場拌和、攤鋪等多個步驟進行路面修補，修補后路面平整度好，密實度高，根據2019年9月18日現場反饋情況發現路面修補情況良好，未出現二次病害，應用情況得到湖南長韶婁高速公路有限公司的高度認可。

社會效益與經濟效益

　　減碳常溫液體瀝青路面冷補材料具有顯著的經濟、社會、環境效益，具體包括：能顯著降低常規坑槽修補的能源消耗（90%以上），且與常規冷補材料相比，具有性能上的優勢（達到常規熱拌瀝青混合料的性能指標要求），因而在節能減耗的前提下，又能延長使用壽命，降低道路全壽命周期的投資成本，具有顯著的經濟效益；新型復合型冷補材料的研發與應用，對于推進建設資源節約型和環境友好型社會具有良好的推進作用，對于促進交通行業尤其是道路的維修養護技術的發展具有重要的現實意義，助力實現綠色、高效、安全的建設新要求；在環境效益方面，一方面生產能顯著降低能耗，減少碳排放；另一方面，施工和使用過程中對環境友好，無污染。