多功能环境友好沥青混合料开发及工程应用

1 项目来源

广东省交通运输厅2016年度科技计划项目(编号：科技-2016-02-009)

2 主要完成单位

广东省路桥建设发展有限公司

广东华路交通科技有限公司

长安大学

3 主要技术内容

3.1 技术特点

本项目基于TAP(电气石负离子粉)释放负离子、压电性、热电性等特性开发了一种环境友好型改性沥青材料，以提高路面的抗车辙性能和节能减排能力；基于颗粒流数值模拟技术与室内试验研究开发了强嵌挤抗滑沥青混合料，以提高沥青混合料的抗车辙性能与抗滑性能；集成环境友好型改性沥青与强嵌挤骨架密实级配开发了具有降温、净化尾气、热拌减排功效的多功能沥青混合料，并对其配合比设计及施工关键技术进行了系统研究，形成了《多功能环境友好沥青混合料设计施工技术指南》。项目研究成果已成功应用于交通运输部第二批绿色公路建设典型示范工程。

3.2 技术创新

项目组通过理论与数值分析、室内试验、试验路铺筑与性能观测等手段，对多功能环境友好沥青混合料的开发及工程应用进行了系统研究，取得了以下创新性成果：

(1)开发了环境友好型沥青改性剂和改性沥青及其制备方法，取得国家发明专利两项(ZL201810597285.X、ZL201810535248.6)。

(2)基于室内试验与数值模拟技术开发了沥青混合料SAS强嵌挤骨架密实级配。与传统AC类沥青混凝土相比，抗车辙性能提升了约20%。

(3)集成环境友好型改性沥青与SAS级配，开发了具有降温、净化尾气、热拌减排功效的多功能沥青混合料。与常规GAC类沥青混合料相比，使用SAS沥青混合料的路面表面路表降温约6.4℃、NOX净化率可达85%、抗车辙性能提升约75%、抗滑耐久性明显提升。

(4)基于室内加速加载试验，建立了沥青混合料宏观构造和摩擦系数的预估模型，提出了满足沥青路面抗滑耐久性指标和要求。

(5)依托广东惠清高速公路建设项目铺筑了示范工程，编制了《多功能环境友好沥青混合料设计施工技术指南》，发表论文23篇(其中SCI检索3篇、EI检索1篇、中文核心期刊6篇)，取得授权发明专利3项、实用新型专利9项。

4 效益分析

4.1 经济效益

使用多功能环境友好沥青混合料铺筑的路面预计可提高轴载次数约46%，按路面工程投资1 500万元/km估算，可以间接产生经济效益约690万元/km，经济效益显著，具有较高的推广应用价值。

4.2 社会效益

多功能环境友好沥青混合料与传统沥青混合料相比，抗车辙性能、水稳定性能、抗滑耐久性均有一定的提升，并具有降温减排的效果。路面使用期内车辙深度为传统路面的53.8%，预计可延长寿命约5年，可大幅节约因养护所产生的资源消耗与碳排放，经济效益显著。另外，该材料可降低路面温度，缓解热岛效应，环境效应明显。

5 成果应用

本项目研发的多功能环境友好沥青混合料已应用于广东惠清高速公路建设项目，取得了良好的效果。实际工程应用表明，与GAC级配沥青混合料相比，多功能环境友好沥青路面的密水性能与抗离析性能更优，路面纹理深度更大，更能适应广东高温多雨的气候条件。使用多功能环境友好沥青混合料的路面，当晴天最高气温为36.5℃时，上面层底降温5.8℃，路面降温幅度达到国际领先水平。

《多功能环境友好沥青混合料开发及工程应用》课题组

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