基于綠色理念導引的公路材料發展分析

黃成福

（甘肅交通職業技術學院，蘭州 730070）

1 引言

綠色公路是基于能源和資源節約的公路類型，綠色公路的理念貫穿規劃設計、建設施工、運營維護的全過程，綠色公路是強調統籌資源利用，實現集約節約并注重生態保護的可持續發展的低碳環保型公路。在綠色公路建設中，材料費占工程成本的50%以上，因此，采用綠色低碳的公路材料在綠色公路的建設中占有最重要的比例。

1.1 相關政策背景

如何在“雙碳”背景下進行綠色公路建設是交通運輸業面臨的重要問題?！笆奈濉睍r期，我國生態文明建設進入了以降碳為重點戰略方向，推動減污降碳協同增效，促進經濟社會發展全面綠色轉型，實現生態環境質量改善由量變到質變的關鍵時期?！吨腥A人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出：“壯大節能環保、清潔生產、清潔能源、生態環境、基礎設施綠色升級、綠色服務等產業”，綠色公路建設有了政策依據。

2016年，交通運輸部印發了《關于實施綠色公路建設的指導意見》（交辦公路〔2016〕93號），明確了基于綠色理念的公路建設發展思路和建設目標。指導意見在主要任務中提出“統籌資源利用，實現集約節約”，主要內容包括“大力推行廢舊材料再生循環利用，積極推行廢舊瀝青路面、鋼材、水泥等材料再生和循環利用。推廣粉煤灰、煤矸石、礦渣、廢舊輪胎等工業廢料的綜合利用。開展建筑垃圾的無害化處理與利用。積極應用節水、節材施工工藝，實現資源高效利用。”基于綠色理念導引的道路材料發展有了具體的實施路徑。

1.2 綠色公路建設的必要性和緊迫性

根據國際能源署的統計，2020年，全球碳排放主要來自能源發電與供熱、交通運輸、制造業與建筑業，交通運輸業碳排放比重大，是實現“雙碳”目標的重點方向。2020年全社會經營性客運量分運輸方式構成中，公路運輸量占71.3%（見圖1），全社會經營性貨運量分運輸方式構成中，公路運輸量占73.8%，公路運輸方式皆占比最大（見圖2），因此，推進綠色公路建設能夠取得良好的節能減碳的效果。

圖1 2020年全社會營業性客運量分運輸方式構成

圖2 2020年全社會營業性貨運量分運輸方式構成

隨著城市之間交通聯系越來越密切，城市建設和市政基礎設施建設的投入不斷加大，公路總里程數不斷增加，目前，我國公路總里程已達5.28×106km，形成了以高速公路為骨架、普通干線為脈絡、農村公路為基礎的全國公路網。大規模的公路建設對道路材料的使用量很大。中國承諾實現2030年前碳達峰、2060年前碳中和，時間緊，任務重，對于推動綠色公路建設，推行廢舊材料再生循環利用，關系到實現“雙碳”目標，具有時代的緊迫性。

2 綠色公路建設現狀

綠色公路是交通運輸行業推進生態文明建設的重要戰略舉措。隨著我國公路建設的飛速發展，綠色公路建設取得了顯著的成效，目前已經開展了33條綠色公路典型示范工程建設，建成了20條綠色公路主題性試點工程。我國首條低碳環保高速公路——重慶至成都高速公路重慶段，被交通運輸部列為“節能減排綠色低碳高速公路”試點項目。這條公路僅采用廢舊輪胎來生產橡膠瀝青路面一項，就使有害氣體瀝青煙的排放減少90%，減少溫室氣體排放近50%。

現有形成的綠色低碳公路建設技術體系中，主要通過構建綠色低碳全周期全要素的技術體系和框架，建立技術清單和產品目錄，建立全周期碳排放評價體系和推進綠色低碳替代材料來實現，因此，推行使用以綠色低碳理念為導引的公路材料，是推動綠色公路建設實現節能減排目標的重要一環。

3 基于綠色理念的公路材料的應用

3.1 廢舊材料再生循環利用的綠色道路材料

道路工程中使用的材料如何將綠色理念植入，這是當今基建中一個重要課題。道路材料需要高強度、壽命長、用量大、適應廣的方向發展，同時在現有資源情況下，使用廢舊材料再生循環利用也是一種趨勢。按照廢舊材料來源的不同，可以分為冶金廢料、輕工業廢料、道路舊料以及建筑垃圾等。

3.1.1 冶金廢料的應用

鋼渣等冶金廢料在歐美、日本等發達國家的循環再利用中，約60%被利用進行公路建設。冶金廢料主要是指鋼渣、高爐礦渣、粉煤灰等。隨著我國工業的發展，冶金廢料大量產生，每年的鋼渣產量大約達到1×108t。相對于歐美、日本等工業發達國家，我國對冶金廢料的綜合利用率不高，因此，利用冶金廢料進行公路建設有著巨大的潛力。鋼渣表面粗糙，質地堅硬，是一種較好的瀝青混合料粗骨料。鋼渣也具有良好的水硬活性和體積穩定性，在基層中加入適量的鋼渣，可以增強基層的水穩定性，提高基層的強度及路面的使用性能，延長路面的使用壽命。高爐礦渣含有大量的CaO，同時孔隙率較大，具有較強的吸水性，經碾壓后易形成的板體具有較好的整體強度，因此，高爐礦渣適合做基層材料。粉煤灰是冶金礦渣中使用最為廣泛的材料，在公路中也得到了廣泛的應用，例如，粉煤灰基層、粉煤灰混凝土路面、粉煤灰鋼渣混凝土等。

3.1.2 其他工業廢料的應用

其他工業廢料主要包括廢橡膠粉、廢玻璃和廢塑料等。在瀝青中加入橡膠粉，使瀝青橡膠混合料的路面面層具有較好的抗高溫變形和低溫開裂的性能，在路基中有著優秀的抗剪性能，可提高路基的亮度和韌性。將回收后的廢舊輪胎加工成橡膠粉，可以用于生產改性瀝青或作為瀝青混合料中的細集料。例如，交通運輸部確定的6條“節能減排低碳高速公路”試點項目中第一條建成通車的渝蓉高速公路，路面攤鋪采用廢舊輪胎作原料生產橡膠瀝青，比傳統生產技術節能40%。廢玻璃研磨成玻璃粉后加入瀝青中，可以提高路面的耐磨性和反光性，有利于夜間車輛行駛的安全。以廢塑料作為輔助材料制成的改性瀝青混合料能夠提高瀝青混合料的抗疲勞性、低溫抗裂性和誰穩定性。廢舊塑料混合的瀝青混合料，可以降低針入度，使瀝青具有較高的溫度穩定性，改善瀝青的低溫柔韌度，因此，使瀝青混合料具有良好的物理和化學性能。

3.1.3 建筑垃圾

在公路建設過程中，尤其在城鄉建成區范圍內，會因建筑物拆除產生大量的建筑垃圾，建筑垃圾主要包括磚瓦碎塊、渣土、廢砂漿、廢塑料、混凝土塊、廢金屬料以及廢竹木等。建筑垃圾分為建筑施工垃圾和建筑拆除垃圾，建筑施工垃圾主要有混凝土、混凝土碎塊、砂漿、建筑拆除垃圾主要有磚塊、瓦、混凝土碎塊、碎玻璃、木料等。建筑垃圾再利用需要根據建筑材料含量和組成不同，將建筑垃圾篩選后，按照一定的比例和級配與砂石、混凝土和水進行混合，配置成新的混凝土，回收的建筑垃圾作為路基的替代集料，充分壓實后可以提高路面的彈性模量和抗變形性，適用于一般道路的基層。

3.1.4 舊路廢舊材料

舊路在改造過程中產生了大量的廢舊材料，如瀝青路面碎料、擋土墻、市政管道等，這些材料具有強度高、水穩定性好等優點，同時與新材料具有較好的融合度。道路進行翻新時通常是將道路廢舊材料去除后用新料替換，舊路廢舊材料數量大，充分利用可以節約改造原材料的需求量，舊路廢料的再生利用能夠解決資源浪費的問題。舊路廢料再生循環利用技術，主要有乳化瀝青冷拌再生技術、路面基層就地冷再生技術等。

舊路廢料的再利用是通過專用處理設備，將舊路廢舊材料按一定比例與新瀝青、新集料進行混合攪拌成新的瀝青混合料澆筑路面。原有廢舊料需要遠距離運輸處理，如進行再生循環利用，減少了物料在運輸過程中的碳排放。在實際施工中采用泡沫瀝青再生技術、伴熱再生技術等對路面材料回收，其實際利用率更是達到了80%以上。乳化瀝青拌冷再生技術，將原有瀝青路面銑刨料運送到拌和站進行破碎和篩分處理，并摻入適當比例的新集料、再生結合料、再生劑、活性填料等進行常溫拌和，然后再將混合料運送到施工現場攤鋪、碾壓，實現對舊瀝青路面的再生利用。路面基層就地冷再生技術，在公路大修工程中，將路面銑刨材料回收，對路面基層材料進行取樣分析后，按照配合比設計要求，添加適當新料，然后再采用專門的路面基層就地冷再生設備進行施工，可以實現對舊料100%再利用。

4 推行綠色公路材料的相關支持

綠色新材料是各行業實現“雙碳”目標的重要基礎，綠色新材料的研發不僅是傳統產業提升效率、降低排放的基礎，還是解決資源能源短缺的重要手段。對于推行以綠色理念為導向的公路材料利用，需要從技術、政策、科研等方面提供相應支持。

綠色公路建設標準和評估體系已基本建立，形成設計—施工—養護全周期，以及結構—工藝—裝備全要素的節能綠色核心技術框架，公路綠色材料的應用，還需要形成配套的技術及標準體系。

綠色公路材料的推廣需要良好的政策支持和制度保障，從設計建設、運營管理、資金保障和績效考核等方面建立和完善綠色公路建設制度體系。將綠色公路理念落實到具體項目中，推進綠色公路材料研發。

綠色公路材料的研發，需要構建產-學-研協同創新機制，推進綠色新材料產業集群的發展，鼓勵企業加強相關材料的研發，推進新材料新技術的應用落地。實現科研成果轉化的良性循環。

5 展望

綠色公路建設面臨諸多問題和挑戰，作為一項系統性工程，涉及范圍廣，持續周期長，因此，在建設過程中需要根據現實條件和技術水平選擇適宜的綠色公路材料。采用廢舊材料再利用、舊路面利用等基于綠色理念的材料和技術，是推進綠色公路實施的一個重要環節和方法?；诰G色理念的道路材料應用和發展是綠色公路建設的重要內容，通過打造更多的綠色公路項目，可以促進綠色公路材料的研發和應用，推動公路建設健康可持續發展和“雙碳”目標的實現。