《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《沥青路面全结构大比例再生利用关键技术》

发布时间:2023-01-29 来源:国铁路网 浏览量:7797 发布者:

获奖项目名称:沥青路面全结构大比例再生利用关键技术

完成单位:北京建筑大学、北京市政路桥建材集团有限公司、华南理工大学、北京盛广拓再生科技股份有限公司、北京特希达交通勘察设计院有限公司、许昌金悦科技有限公司、河北伦特化工集团有限公司、喜跃发国际环保新材料股份有限公司、北京市政路桥养护管理集团有限公司、威海银兴预应力线材有限公司

主要完成人:徐世法、许鹰、柳浩、孙斌、邹桂莲、韩秉烨、冉晓勇、蔡硕果、杨兴旺、刘晓斌、王新亮、徐欣、石俊勇、任正南、朱建东

项目简介

 

  1、项目背景

  当前走资源节约型和环境友好型的发展之路是国家科技发展中长期规划和节能减排的基本要求,而目前我国的交通行业是典型的资源占用型和能源消耗型行业。

  我国的沥青路面主要为半刚性路面,每年产生大量的废旧沥青混合料及半刚性基层材料。当前,废旧沥青混合料再生方式主要为热再生、温拌再生及冷再生,其中热再生性能较好,但其高温拌和施工所产生的污染和能耗大,沥青存在二次老化;温拌再生技术可减少拌和温度30℃左右,但再生后的沥青混合料性能较差,难以达到改性沥青混合料的性能要求;冷再生技术可常温生产施工,但再生混合料浸润性差、裹覆度低,严重影响材料的耐久性能;传统半刚性基层再生技术也存在再生基层抗干缩开裂及抗冲刷性能差的问题;此外,面层及基层全结构再生技术的研究很少,严重制约了沥青路面全结构再生技术的发展。

  2、技术概况

  本项目依托国家和行业科研项目,在沥青路面全结构大比例再生利用关键技术的材料开发、设计、生产装备与工程应用方面进行了近16年的攻关,取得了一系列重大突破。

  (1)针对废旧改性沥青混合料热再生过程中改性因子再生难度大、混合料二次老化严重所导致的耐久性差以及多种添加剂掺加工艺复杂的问题,开发出具有再生、改性与温拌“三效合一”的沥青面层复合再生剂,并提出一种基于性能平衡的再生沥青混合料设计方法。

  (2)针对冷再生混合料在生产过程中因自身浸润性差及混合料裹覆不均的问题,开发出高浸润乳化沥青及高裹覆度的拌和设备及工艺。与传统乳化沥青相比,高浸润乳化沥青对不同岩性的粗集料的接触角平均降低30%,韧性和粘韧性分别达到30N·m和35N·m以上,比传统乳化沥青提高50%。

  (3)针对再生半刚性基层因抗裂及抗冲刷能力弱导致的耐久性差的问题,提出可有效评价收缩特性及抗冲刷的评价方法,并提出再生基层抗裂与抗冲刷配合比设计方法及施工工艺。

  (4)针对废旧沥青路面全结构再生综合利用率低的问题,基于各层刚度匹配原则及再生材料特性提出全结构大比例再生沥青路面结构组合及复合梁疲劳损伤评价方法,对沥青路面结构的疲劳损伤进行有效评价,使全结构再生路面综合废旧料掺配率达到70%以上。

  3、适用范围

  适用于废旧沥青混合料和半刚性基层材料的全结构大比例再生利用。

  4、获奖情况

  获得2021年度中国交通运输协会科学技术一等奖。

 

项目创新点

 

  本项目针对上述废旧沥青混合料在现阶段再生过程中存在的问题,在技术层面上进行创新攻关,具体体现在:

  (1)开发了具有温拌、再生与改性“三效合一”的沥青面层复合再生剂,提出基于性能平衡的温拌再生改性沥青混合料设计方法,解决了废旧改性沥青混合料热再生过程中改性因子再生难度大、混合料二次老化严重所导致的耐久性差以及多种添加剂掺加工艺复杂的问题。

  (2)开发了高浸润SEBS复合改性乳化沥青及冷再生混合料“L”型布局拌和设备,提出了分段分梯度拌和新工艺,解决了冷再生混合料因自身浸润性差及生产过程中混合料裹覆不均导致的路用性能及耐久性差的问题。

  (3)开发了基于开裂因子的收缩特性评价方法和基于胶轮横向分布式车辙仪的抗冲刷评价方法,提出了基于SDI为控制指标的再生基层材料抗裂与抗冲刷配合比设计方法及施工工艺,解决了废旧半刚性基层材料再生后抗裂性差、抗冲刷能力弱的问题。

  (4)开发了柔性-半柔性复合梁疲劳损伤评价方法,提出了基于各层刚度匹配原则及再生材料特性的全结构再生沥青路面结构组合,实现了全结构再生沥青路面耐久性的提升。

应用案例

社会效益与经济效益

  热闷钢渣收纳厂场地、生产设备、人工等初期投入资金预估2000万元,第一年产品销售收入为500万元,第二年销售1500万,第三年2000万,扣除成本可盈利2000万,项目投入2年内可收回,之后可实现盈利。

  本技术研究成果可大量消纳堆存于露天渣场的钢渣材料,节省占用土地资源,有效消减钢渣堆存对土壤、水体和大气潜在污染;实现钢渣资源化利用,有效缓解工程建设对砂石等天然材料的需求,减轻材料开采造成的生态破坏;在道路建设中利用钢渣,可节省大量国家在钢渣堆置、处治方面环保投入,落实国家“双碳行动”战略目标。

 

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。