摘 要：

为了解决沥青混合料铺设过程中污染严重、有毒有害气体排放量过大等问题，通过系统调查现有减排技术，明确现有减排技术主要类型，分析了不同减排技术的优缺点，提出了基于不同改性剂类型的热拌热铺沥青混合料技术，并通过对比试验分别测试了不同条件下热拌热铺沥青混合料减排和路用性能。结果表明：文章研发的热拌热铺改性沥青混合料减排技术具有较为明显的减排功效，对混合料路用性能具有积极的影响，且不同改性剂类型、不同掺量的沥青混合料减排功效不同，对沥青混合料动稳定度、高低温性能的影响也不尽相同。

关键词: 道路工程；沥青混合料；减排；路用性能

1 引言

为指导和引领我国公路健康高质量发展，交通运输部颁布了《关于实施绿色公路建设的指导意见》，明确了绿色公路建设思路，并配套制定了《推进交通运输生态文明建设实施方案》《关于全面深入推进绿色交通发展的意见》等指导性文件，对公路建设环境保护、资源节约、节能降碳、品质提升、文化融合等方面提出了更高的要求沥青网sinoasphalt.com。《内蒙古自治区“十三五”公路、水路交通运输发展规划》明确提出要大力推进绿色交通发展，着力构建绿色低碳交通运输体系，推动绿色低碳公路建设，推广节能减排新技术、新工艺、新材料在交通基础设施建设中的应用。新形势新要求下，高负荷资源环境的公路建设模式已经不能满足现阶段公路建设要求，传统沥青混合料在施工过程中排放出大量有毒有害气体，与绿色公路、可持续发展理念相矛盾，制约了绿色公路的发展建设[1，2]。

为有效降低沥青混合料在施工过程中有害气体的排放，国内外开展了温拌摊铺、冷拌摊铺等一系列减排技术研究，但现有减排技术自主知识产权较少，使用成本高，且具有一定的区域局限性。基于此，本文针对传统沥青路面施工污染较为严重的问题，在保证工程施工质量的基础上，开展了热拌热铺减排沥青混合料应用技术研究，系统研究热拌热铺减排改性沥青及混凝土减排功效和路用性能，实现性能、功能、应用一体优化，为具有热拌热铺减排功效的改性沥青材料在国内沥青路面中的推广应用提供技术支持。

2  沥青混合料减排技术调查

现阶段，路用沥青混合料减排技术主要包括冷拌冷铺混合料减排技术、温拌改性沥青混合料技术和热拌热铺改性沥青混合料技术三种方式，前两种方式主要通过降低施工温度减少污染物排放，第三种方式主要是通过添加改性剂，从而实现抑制污染气体排放的功效，不同处理方式优缺点如下：

①冷拌冷铺减排技术

该技术克服了传统热拌沥青混合料施工温度高、不易保存等缺点，混合料生产简单方便且容易保存，施工相对简单且不浪费材料，适用于路面快速修补，修补质量较好，不易产生松散、龟裂等不良现象，有效降低了施工温度且不受环境影响，减少了对自然环境的污染。但目前尚无相应规范，试验测试方法不明确，抗水损害性能和防渗水能力有待提高[1-3]。

②温拌沥青混合料减排技术

该技术可有效降低施工温度，在相对较低的温度下拌和、压实沥青混合料，相比传统施工技术可节约20%~30%的能耗，且可大幅度降低 NOx、SO2、CO、CO2等有害气体及粉尘颗粒的排放量，较低的施工温度在有效缓解沥青胶结料老化的同时，可延长混合料生产设备使用寿命，降低施工成本。但我国温拌沥青混合料技术尚处于起步阶段，还需进一步完善，且利用温拌沥青混合料技术进行施工时，集料难以彻底干燥，易造成水损坏，降低路面长期使用性能[4-7]。

③热拌热铺沥青混合料减排技术

该技术可实现在不降低施工温度的同时，减少施工过程中有害气体的排放量[8，9]，同时可有效保障施工质量。但现阶段对热拌沥青混合料的研究较少，且减排效果不明显。

3 热拌热铺减排改性沥青混合料制备与减排功效测试

3.1.3 改性剂

试验所用改性剂为复合改性剂，由原材料 T和材料G按比例混合制备而成，主要以 T材料为主。将 G/T复合材料中 G的用量定为 T质量的 0.5%、1.0%和 1.5%，简写为 G0.5/T100、G1.0/T100和G1.5/T100，其中下角标表示质量百分数。原材料 T属于硼硅酸盐矿物类，外观形态为黑色粉末，原材料G通过物理法制得，也是黑色粉末，原材料T和材料G宏观、微观形貌及粒/片径分布如图1、图2所示。

3.2 级配设计

试验采用在 AC-13 型基础上改进的混合料级配GAC-13，AC-13 型级配要求范围及 GAC-13 设计级配曲线如图 3所示。

3.3 沥青最佳用量

沥青用量对沥青混合料的使用性能有重要影响，通过对基质沥青、SBS改性沥青及不同掺量的热拌减排改性沥青混合料进行马歇尔试验，最终确定各混合料的最佳沥青用量。不同类型、不同改性剂掺量的改性沥青混合料最佳沥青用量见表 7。

分析表 7可知，基质沥青混合料与改性沥青混合料相比最佳油石比相对较小，不同类型和不同掺量改性剂条件下的减排改性沥青混合料实际沥青用量与 SBS改性沥青混合料的沥青用量相差不大。

3.4 热拌热铺减排沥青混合料减排功效测试

为分析不同改性沥青混合料减排功效，制备了 T改性剂和复合改性剂 G0.5/T100、G1.0/T100、G1.5/T100，并测试了减排沥青混合料的减排功效。

3.4.1 沥青烟减排效果测试

为进一步分析不同改性沥青混合料对沥青烟的抑制效果，在不同温度下测试了基质沥青、T改性剂和复合改性剂 G0.5/T100、G1.0/T100、G1.5/T100等不同类型和 10%、20%、30%等不同改性剂掺量条件下的沥青混合料沥青烟排放量和减排率，减排功效测试结果如图 4所示。

由测试结果可知，沥青烟排放量随温度升高而增大，相同温度下，G/T改性沥青的沥青烟排放量明显低于 T改性沥青和基质沥青，且随改性剂掺量的增加对沥青烟的抑制效果越显著，相同掺量下沥青烟排放量均随温度升高而增大，但是掺量越大排放量随温度升高而增加的幅度逐渐变小。

3.4.2 NOx和 COx减排效果分析

为进一步分析不同改性剂类型及掺量条件下沥青混合料拌和过程中 NOx和 COx减排性能的影响规律，测试了不同改性剂类型、掺量条件下混合料拌和过程中NOx和 COx减排性能，测试结果如图 5所示。

由测试结果可知，T改性剂和 G/T复合改性剂对沥青混合料拌和过程中产生的 NOx、COx等污染物均具有较好的减排效果，且减排率均随掺量的增加而增加，增加幅度逐渐减小。

4 热拌热铺减排改性沥青混合料路用性能测试

4.1 高温性能测试

高温稳定性是沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力，为进一步评价不同类型改性沥青混合料高温稳定性，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011），对不同类型改性沥青混合料进行车辙试验，试验结果如图 6所示。

由测试结果可知，上述沥青混合料的动稳定度均满足相应规范中的技术要求，17% T-基质沥青混合料的动稳定度为 2324 次/mm，与基质沥青混合料相比提高了 60.8%，掺量为 14%的 T-SBS和 G/T-SBS复合改性沥青混合料的动稳定度分别提高了 27.0%和 28.1%，掺量为 17%改性剂的两种改性沥青混合料的动稳定度分别提高了 8.4%和 9.5%，掺量为 20%改性剂的 SBS 复合改性沥青混合料的动稳定度分别提高了 45.2%和53.3%，表明改性剂的掺加对沥青混合料的动稳定度影响较大，显著改善了基质沥青混合料的高温稳定性。

4.2 低温性能测试

为研究不同改性剂类型及掺量对改性沥青混合料低温性能的影响规律，根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）试验规程，对不同类型改性沥青混合料进行低温小梁试验，试验结果如图 7所示。

由测试结果可知，不同类型改性剂对沥青混合料低温性能的影响差异较大，在掺量为 14%~17%之间，G/T-SBS复合改性沥青混合料的抗弯拉强度和劈裂强度要大于 T-SBS复合改性沥青混合料，当掺量达到 20%后 T-SBS 复合改性沥青混合料的抗弯拉强度远大于G/T-SBS 复合改性沥青混合料。但不同掺量的两种改性沥青的弯拉强度均大于 SBS改性沥青混合料。

5 结语

①现有路用沥青混合料减排技术主要包括冷拌冷铺混合料减排技术、温拌改性沥青混合料技术和热拌热铺改性沥青混合料技术三种方式，前两种技术应用较广，但路面长期使用性能需进一步优化，热拌热铺改性沥青混合料技术可有效保障路用性能，但现阶段对热拌热铺沥青混合料减排技术的研究较少，且已有研究的减排效果不明显。

②测试了不同改性剂沥青混合料减排功效，明确了不同改性剂、不同掺量条件下的减排效果和变化规律，结果显示课题组研发的改性沥青混合料对沥青烟、NOx、COx 等污染物均具有较好的减排效果，且减排效果随着改性剂掺量增加而提升。

③测试了热拌热铺减排改性沥青混合料高低温性能，结果表明改性剂的掺加对沥青混合料的动稳定度影响较大，改善了基质沥青混合料的高温稳定性；不同类型改性剂对沥青混合料低温性能的影响差异较大，当掺量为 14%~17%之间时，G/T-SBS 复合改性沥青混合料较为突出，当掺量达到 20%后，T-SBS复合改性沥青混合料性能较为突出。

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