《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)第三部分 基础设施篇《温(冷)拌低烟尘路桥铺装技术与关键材料的研发及产业化》

发布时间:2023-01-19 来源:国铁路网 浏览量:7825 发布者:

获奖项目名称:温(冷)拌低烟尘路桥铺装技术与关键材料的研发及产业化

完成单位:中路交科科技股份有限公司、江苏中路工程技术研究院有限公司、江苏长路智造科技有限公司、江苏中亿通道路新材料有限公司、中路交科检测技术有限公司、江苏中路新材料科技发展有限公司、江苏润扬大桥发展有限责任公司、江苏苏通大桥有限责任公司、镇江市公路事业发展中心、南京交通职业技术学院

主要完成人:张志祥、张辉、王宁、陈李峰、郭雨洁、潘友强、严兵、李娣、邹建波、赵梦龙、张为民、李款、佟蕾、杨响、陈亮

项目简介

  交通运输是碳排放的重要领域之一,传统热拌沥青混合料热熔过程中产生的碳氧化物、沥青烟会直接导致周边空气污染物严重超标,且伴有苯并芘等有毒物质。交通运输领域做好碳达峰、碳中和工作是推动交通运输高质量发展、加快交通强国建设的重要内容。在此背景下,项目历时6年,通过机理突破、材料研发、结构创新手段,对温冷拌铺装材料及关键技术进行攻关研究,形成了以“2种核心材料、8种关键结构产品”为核心的温、冷拌两大系列原创性铺装技术,适用于钢桥面铺装、隧道路面铺装、高速公路路面铺装等领域。

  (1)基于有机蜡分子构效关系,揭示了羰基含量是降低拌合温度的关键因素,优选出110℃低熔点多链聚烯烃有机蜡为载体,接枝热塑性弹性体,复配纳米界面增强剂,研制出复合增效型温拌剂,降低了混合料拌和温度30℃以上,沥青烟等有害气体排放量减少50%以上。

  (2)突破性提出通过分子剪裁设计引入耐老化柔性链段形成互穿网络的化学改性技术,研制出新一代冷拌高韧树脂。可施工时间从1h延长至3h、固化时间缩至3天,断裂伸长率超300%,达到传统冷拌环氧的10倍,强度同步提升20%,GIC断裂韧性提升1倍以上。

  (3)建成1条温拌沥青和4条冷拌树脂生产线,温拌沥青产能100000吨/年,冷拌树脂产能8000吨/年,配套构建了进料计量→动态称重→自动灌装的全过程自动化在线监测模块,实现高精度质控;构建了从原材检测→成品检验→供应链的360°质控体系,产品质量波动率控制在±1%以内。

  经鉴定,冷拌高韧树脂性能超过国内外同类产品,总体达到国际领先水平。

  项目申请PCT专利5项,授权发明专利11项;获得高新技术产品5项;授权软件著作权4项;制定部省级标准4部;获省部级行业工法3项;发表论文11篇。项目成果相继在润扬大桥、南京三桥、浙江舟山跨海大桥、湖北阳逻大桥、镇江观音山隧道、苏锡常南部高速太湖隧道、京沪高速等20余项工程中成功应用,温拌沥青铺装长度1749.33km,冷拌树脂铺装超过30万m2。

项目创新点

  1、创新点1:提出了多链聚烯烃温改技术,研制了复合增效型温拌沥青。

  基于有机蜡分子构效关系,揭示了羰基含量是影响降低拌合温度的关键因素,并在此发现的基础上,优选出110℃低熔点多链聚烯烃有机蜡作为温拌剂载体,再在有机蜡分子上接枝热塑性弹性体,并复配特殊的纳米界面增强剂,研制出复合增效型温拌剂,降低混合料拌和温度30℃以上,并对沥青混合料具有多重改性增强效果。

  2、创新点2:提出了柔性链段分子冷改技术,研制了冷拌高韧树脂。

  突破性提出了钝化伯胺基团活性以延时凝胶、通过分子剪裁设计引入耐老化柔性链段形成互穿网络的化学改性技术路线,研制出新一代常温拌合型高韧冷拌树脂材料。可施工时间从1h延长至3h、固化时间缩至3天;断裂伸长率超300%,达到传统冷拌环氧的10倍,强度同步提升20%,GIC断裂韧性提升1倍以上,实现“强度与变形协调”。

  3、创新点3:建立了道桥温冷拌铺装结构应用。

  研发了多项具有自主知识产权的温冷拌铺装技术:围绕温拌工艺,研发了木质素胺型乳化沥青冷再生铺装技术、面向寒冷地区的温/冷拌铺装技术、温拌透排水海绵铺装技术;围绕冷拌工艺,研发了用于收费站、停车场、城市隧道的可降解汽车尾气的光催化路面铺装技术等。

  4、创新点4:构建温冷拌材料生产线及质控体系,开发配套专业化施工设备。

  配套构建了质量保障装备体系,配置了进料计量→动态称重→自动灌装的材料制备全过程自动化在线监测模块,实现高精度质控;并构建了从原材检测→成品检验→供应链的360°质控体系,全面提升材料生产可靠度,产品质量波动率控制在±1%以内,配套研制了树脂全自动计量-输送-拌合-喷洒的模块化装置、混合料专用拌合机等系列专业化施工装备。

 

应用案例

  本项目研究成果相继在10余项世界级及省级重点工程中成功应用,如宁连高速、京沪高速、黑龙江北富高速、润扬长江公路大桥、苏通长江公路大桥、大胜关长江公路大桥、湖北鄂东长江大桥、湖北阳逻长江大桥、西堠门大桥、荆岳长江大桥、观音山隧道、沿海高速服务区、三门湾隧道、邀贤山隧道、苏锡常南部高速太湖隧道等。

 

 

社会效益与经济效益

  温拌沥青铺装长度累计1749.33km,冷拌树脂铺装面积超过30万m2,相比采用进口材料节省经费30%,产生经济效益20亿元。

  相对于热拌沥青混合料,温拌沥青技术可降低混合料施工温度30℃以上,降低能耗25-30%,沥青烟颗粒物排放减少50%以上,CO2、CO、NO、NO2、SO2等气体综合排放比例减少50%以上,苯并芘排放比例减少比例80%以上,在当前环境问题日益恶劣的大环境下,对推动我国绿色道路建设、提高环境效益等具有重要意义。

  冷拌高韧树脂铺装技术为常温施工,无需加热设备,且无沥青烟等有害气体产生,养护时间由30天缩短至3天,大大减少了交通封闭对道路运营的不利影响,提升道路通行效率。同时,路用性能提升30%以上,实现长寿命铺装,降低了养护频率,减少了对交通出行的影响。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。