高速公路绿色环保养护理念与实践

2020-02-17刘野

四川水泥 2020年9期

刘野

（四川川东高速公路有限责任公司，四川广安 638000）

0 前言

改革开放以来，我国高速公路得到了大发展[1-3]。随着我国高速公路里程逐步增长，位列世界第一。国内沿海省份，已经全路网规划养护和大中修。现在我国高速公路的工作重心逐步转向养护[4，5]。虽然目前我国的高速公路和农村公路依然位于建设高峰期内，但是早期修建的高速公路和普通国省干线公路，也先后进入了大、中修的养护期。较之寿命更长的桥梁、隧道、挡土墙等构造物，沥青路面的病害出现的更早，养护的工作意义更大[4]。

公路养护是保持路面高平整度、延长路面使用的寿命、为经济和社会发展提供良好条件的必然选择。以往的养护方法不能将经济效益和社会效益有机结合起来，只重视短期经济效益，忽视了长期的、可持续发展的社会效益。高速公路养护理论和实践，值得研究。本文研究高速公路绿色环保养护理念与实践,并得到研究结论。

1 高速公路绿色环保养护的理念

绿色交通概念发生拓展，越来越受到重视。交通运输部提出公路发展新趋势，推动绿色公路建设的转型和升级。交通运输部公路局组织编著、出版了《绿色公路建设技术指南》。长安大学的沙爱民教授为此专门出版了著作《环保环保型路面材料与结构》。徐健等科研人员为此专门出版了专著《低碳生态型道路建设技术》。在公路养护领域，主要体现在交通行为对资源环境的影响、公路养护管理工作对资源环境的影响、公路对资源环境的影响等方面[5]。按照国家发展循环经济和节能减排的总体要求，加快发展公路绿色、低碳的养护技术和工艺，降低公路养护的能源消耗。资源节约和材料循环利用的公路技术有路面再生技术应用、废旧橡胶的利用、垃圾分类处理等；低碳节能的公路技术有沥青混合料常温拌合铺装技术、温拌沥青技术、节能照明、绿色能源等。以上技术统称为公路绿色养护技术。绿色养护的内涵是“最大程度地合理保护环境，最有效利用资源、最快恢复生态平衡”[5]。公路新建和养护时，要注意选择再生性好、可循环利用的材料。

目前我国正大力倡导发展循环经济、低碳经济的理念，高速公路的建设和养护当然要遵循国家的方针、政策，坚持保护环境、节约资源的可持续发展[6]。高速公路养护需改变传统的低效、粗放的养护理念，切合实际地选用可以有效地降低能耗、资源节约、可循环利用的技术方法，应以环境保护为原则，追求“环保、低耗、高效”，注重社会效益与经济效益[6]。因而，采用符合循环发展的路面绿色养护技术是势在必行[6]。高速公路绿色环保养护的理念值得研究和推广应用。

传统的粗放型、浪费资源的公路养护工程技术和理念，无法满足交通运输行业的新要求[7]。节约资源、循环利用材料等绿色低碳的养护技术，已经成为我国高速公路养护根本需求[7]。公路养护坚持的原则是修旧利废、节约资源、保护环境、安全运营、提升服务,要求是控制资源占用、减少能源消耗、降低污染排放、保护生态环境、拓展公路功能、提升服务水平，公路养护与环境保护并重[7]。高速公路绿色环保养护理念和实践主要是采用生态环保和材料循环利用技术。

2 高速公路绿色环保养护的实践

国家环境保护局发布的《中国生态问题报告》中,阐述了交通行业作为能源消耗的大户，基础建设和原材料生产过程中排放了大量温室气体和大气污染物,是生态环境恶化的一个主要原因。因此交通行业成为节能减排的重点行业。交通运输行业责无旁贷的采取措施节能减排。以前国内交通行业对高速公路绿色环保养护理念的重视不够,为适应建设资源节约型、环境友好型社会的要求,现在得到了越来越多的重视和研究。

交通行业的原材料生产和基础设施建设和养护过程中，排放了大量的温室气体和大气污染物，是生态环境恶化的一个主要原因。沥青路面施工和养护的各工序中，沥青混合料拌和时的温室气体、烟雾的排放最多。热拌沥青混合料产生大量沥青烟和有毒有害气体，沥青烟具有遗传性毒性作用，也会引发呼吸道的疾病，尤其是在通风不畅的隧道中，还曾经发生过沥青烟雾和有害气体，导致施工人员致病、昏迷的事故。由于烟雾和有毒有害气体排放远远少于热拌沥青混合料，温拌沥青混合料在高速公路的隧道中，有着非常理想的适应性和应用前景。由于开放交通快，运输距离长，温拌沥青非常适合用于高速公路路面养护。热拌沥青混合料存在破坏环境、消耗能源的问题，不符合我国绿色发展、可持续发展的道路。沥青老化最严重的阶段是拌和阶段，通过温拌沥青技术来降低拌和温度可以降低沥青的老化程度。温拌沥青技术的优点还包括：延长施工季节，沥青混合料运输时间和距离均显著增大，比热拌沥青混合料更适合夜间施工和养护工程，延长设备使用寿命。温拌沥青技术符合低碳经济的发展潮流，因而在全世界被公认为沥青技术的一次革命性的突破。

温拌沥青技术本质是保证在不降低路面质量的前提下,通过技术手段降低沥青高温时的黏度来降低沥青混合料拌和温度,从而减少能耗、排放和对人员的伤害。温拌沥青可以减少30%以上的燃料消耗。温拌沥青技术减轻了热拌混合料的高温对沥青的老化，同时不需要添加新的施工设备。该技术起源于欧洲,在美国获得了大规模的工程应用,在我国也日益受到重视。Carmen Rubio M、Jamshidi Ali 等国外科研人员,孙立军、申爱琴、谭忆秋等国内科研人员,对温拌沥青技术展开了大量卓有成效的研究工作。沥青路面在使用一定时间后,路面整体性能和平整度逐步下降,需要开展养护甚至是大中修作业,这就要产生为数众多的旧的沥青路面材料。如能充分利用这些旧的沥青路面材料，不但可以节省大量的材料、资源和资金，还能够避免污染环境，发展循环经济、实现可持续发展。沥青路面材料的循环利用技术是指在对旧路进行养护或大、中修改造时，再加工回收旧沥青的路面材料，作为原材料铺装到路面。在我国公路建设和养护中,沥青路面再生利用技术逐步得到推广应用。交通运输部颁布了关于加快推进公路路面材料循环利用的工作指导意见指明了前进方向。吕伟民、严家伋等科研人员，为此已经出版了《沥青路面再生技术》的专著。拾方治等科研人员，为此已经出版了《沥青路面再生技术手册》的专著。黄晓明等科研人员，为此已经出版了《沥青路面再生利用理论与实践》的专著。除了宝贵的沥青资源，我国高速公路路面面层,尤其是上面层采用玄武岩集料较为普遍，这样优质的材料不加以回收利用，是一个巨大浪费。

路面再生技术可有效地节约资源、保护生态环境,符合我国可持续发展、循环经济的理念。因此，路面再生技术的研究一直是近几年的研究和应用的重点。国内外学者和工程工程技术人员对于沥青路面养护的再生问题给予了高度的重视。目前国内再生沥青路面材料研究主要是高掺量沥青热再生技术、温拌沥青再生技术和冷再生沥青技术优化等方面。

沥青路面材料再生和再次利用可以分为四类技术，详细情况如下：

3.1 面层材料的沥青路面厂拌热再生

将回收的旧沥青路面材料（RAP 料），选择适宜的掺配比例与新的沥青混合料拌和，必要时也可以添加一定量的再生剂，然后使用厂拌设备，生产新的热拌沥青混合料[7]。这样沥青路面材料，铺筑的沥青路面的路用性能比较理想，可以满足高速公路养护的路用性能的要求，是已经证实过的非常有效的路面修复方法。如果能确保正确的设计和施工，厂拌的沥青混合料性能可以达到甚至于超过常规的新沥青热拌混合料的。只是厂拌沥青混合料的生产过程比较复杂,需要进行严格的质量控制,才能达到预期的效果。

3.2 表面层的沥青路面就地热再生

采用专用的就地热再生设备,对沥青路面进行加热和软化,然后耙松或者是铣刨到一定深度,掺入适量的新沥青、再生剂、新沥青混合料等,制备出性能可以堪比新沥青混合料的热拌的再生沥青混合料[7]。就地热再生比较适合高速公路养护采用[8]。沥青路面就地热再生的优点是可以消除路面裂缝、矫正车辙和推移、复原老化的沥青、改善集料级配、改善沥青含量。沥青路面就地热再生是被证实非常有效的路面维修方法,可以节省开支,在对交通影响和材料运输费用最小的前提下,消除沥青路面的非结构性的病害。

3.3 面层材料、基层材料的沥青路面厂拌冷再生

将沥青路面旧料与新的骨料、乳化沥青或者是泡沫沥青结合料、水硬性活性填料、水，常温下拌和，常温下铺筑路面层[7]。面层旧材料、基层旧材料分开地回收再生利用。这种沥青路面材料的再生方式，除了对于疲劳开裂和基层严重损坏的处治效果不够理想外，可以修复大多数路面损坏，比较适合公路养护采用[8]。工程经验是泡沫沥青冷再生混合料施工的难度远小于热拌沥青混合料的。

3.4 面层、基层、面层和基层复合材料的沥青路面就地冷再生

采用专用的设备，将沥青路面就地冷铣刨、破碎和筛分，加入适量新的集料、乳化沥青或泡沫沥青结合料、水硬性类的活性填料、水[7]。在常温下拌和沥青混合料，常温下铺筑路面层[7]。这种沥青路面材料的再生方式，属于不需要热量就将原来路面材料重新加以利用的技术。就地冷再生节约了施工的时间，降低了施工的成本，材料运输费用最小化，减少了环境的污染，降低了能耗，比较适合用于公路养护[8]。值得注意的是，冷再生料的压实，值得重点关注。以免影响养护工程的路用性能和施工质量。

综上所述，沥青路面材料循环利用有可实施的技术路线较多，可以根据工期要求、现实条件等因素，因地制宜的选择不同的技术种类。

研究和应用的现状分析与展望：

（1）沥青热再生技术是路面材料再生的主要方式之一。近几年在我国取得突破性的进展。当前在再生过程中，路面养护中所用的材料中加入的回收的沥青路面材料掺量还不够高，国内外学者和工程技术人员当前聚焦于高掺量回收的沥青路面材料的热再生技术的研究。

（2）温拌技术和再生技术的结合，可以提高回收的沥青路面材料的利用率，降低沥青混合料的拌和温度、压实温度，能有效地减少路面养护中的能耗、排放。这是值得国内外学者和工程技术人员研究和关注的方向。