綠色建筑材料在公路路面中的應用與推廣分析

摘 要：隨著我國公路事業的發展，與之而來污染與環境問題日趨嚴峻，綠色建筑材料的應用能夠在一定程度上改變這一現狀。在給出綠色建筑材料定義的基礎上，簡要介紹了綠色建筑材料的主要類型與優勢，著重分析了幾種綠色建筑材料在公路路面中的應用，并從技術角度闡述了推廣綠色建筑材料所面臨的挑戰，最后給出了推廣綠色建筑材料的策略與建議。

關鍵詞：綠色建筑材料"" 公路路面"" 環境保護"" 應用與推廣

中圖分類號：U445

Analysis of the Application and Promotion of Green Building Materials in HighwayRoad Pavement

ZHANG Zhen "LIU Kaiyang

Zhengzhou "University of Railway Engineering Vocational College， Zhengzhou， He’nan Province， 450000 China

Abstract： With the development of China's highway industry， the pollution and environmental problems that have become along with it have become increasingly severe. The application of green building materials can to some extent change this situation. Based on the definition of green building materials， this paper briefly introduces the main types and advantages of green building materials， focuses on analyzing the application of several green building materials in highway pavements， and from a technical perspective， elaborates on the challenges faced in promoting green building materials. Finally， it provides strategies and suggestions for promoting green building materials.

Key Words： Green building materials; Highway pavement; Environmental protection; Application and pPromotion

我國公路事業呈現蓬勃發展態勢，2023年底，全國公路總里程已達到543.68萬km，相較上一年度末增長了8.2萬km。瀝青和混凝土等傳統路面材料在生產制造及廢棄處理過程中，不僅會釋放大量溫室氣體，而且會產生固體廢物。據統計，我國建材行業生產活動每年需要消耗超過2.2億t標準煤，建筑垃圾的數量現已占據城市生活垃圾總量的35%～45%，成為亟待解決的環境問題之一^[1]。當前，隨著我國生態文明建設的持續深化，綠色建筑材料已成為我國建筑材料行業未來發展的核心戰略方向。將綠色建筑材料應用于公路路面建設，將有效緩解上述環境問題，助力公路事業長期可持續發展。

1" 綠色建筑材料的定義

綠色建筑材料是在最大限度地減少對天然資源與能源依賴的前提下，廣泛利用工業廢棄物或城市固體廢棄物作為原料，采用清潔生產技術制造出的無毒、無污染、無放射性危害的建筑材料^[2]。這類材料不僅有利于環境保護，還能夠有效保障人體健康。當前，這類材料以其對環境的最小負荷特性，同時兼具卓越的適用性、功能性和健康性，成為建筑材料領域中的優選材料。

2" 綠色建筑材料的主要類型與優勢

綠色建材與環保及資源保護理念緊密相連，正引領建筑材料行業的轉型升級。其主要類別包括再生材料、新型復合材料、生物基材料、環保型瀝青和透水性材料。

再生材料實現了對諸如建筑廢棄物、廢棄橡膠輪胎等的再利用，通過將其轉化為路面結構層材料，有效減少了碳排放及固體廢棄物產出量。新型復合材料通過納米改性、聚合物改性等技術提升傳統材料性能，同時降低環境影響，如納米改性混凝土、聚合物改性瀝青等，不僅力學性能優異、耐久性強，還能夠減少有害物質排放，降低環境污染。生物基材料充分利用了生物降解塑料、木塑復合材料等可再生生物資源，具有良好生物相容性、可降解性和低碳排放等優勢。環保型瀝青不依賴傳統化石資源，而是采用可再生生物柴油等成分替代傳統石油瀝青中石油組分的瀝青，具有環保、經濟的特點。透水性建筑材料，如混凝土及透水磚的應用，能夠促進雨水自然滲透，減輕城市排水壓力，同時緩解城市熱島效應，改善城市生態環境。

3 "綠色建筑材料在公路路面中的應用

3.1 "再生材料的應用

在公路路面領域，廢舊混凝土與瀝青的回收再利用成為再生材料應用的主要方向。

廢舊混凝土通過破碎、篩分等工藝將其加工成再生集料，可部分或全部替代天然集料用于路面基層。廢舊瀝青則基于廠辦熱再生、就地熱再生和冷再生等技術將其轉化為優質的瀝青混合料，目前已在國內部分瀝青路面的鋪筑中得到了應用。廢舊輪胎橡膠可以加工成粉，按一定比例摻入瀝青中制成橡膠粉改性瀝青，增加瀝青路面的抗疲勞性能；橡膠顆粒則可以直接用于路面鋪設，可以提高路面彈性和減震性能。廢舊塑料通過一系列工序轉化為再生塑料，用于制作路面材料，如塑料改性瀝青等，拓展了再生材料的應用范圍。

再生材料在促進資源循環利用的同時降低了能耗與排放。然而，再生材料的質量與性能是確保其應用效果的關鍵。因此，需要通過嚴格的實驗測試與工程實踐，驗證其滿足在公路路面設計和施工過程中的要求。未來，隨著技術的不斷進步與創新，再生材料的應用將更加廣泛，為推動建筑材料行業的可持續發展貢獻力量。

3.2 "生物基材料的應用

生物基材料憑借其卓越的耐候性和抗老化特性，能夠有效延長公路使用壽命，降低維修需求^[3]。

生物基增強纖維如麻纖維、椰殼纖維等可以作為增強材料添加到路面材料中。例如：一定比例的麻纖維與混凝土混合后，可以在其內部形成三維網狀結構，從而達到阻止混凝土裂縫擴展的效果；天然纖維也可以與瀝青混合，達到增強瀝青混合料耐久性的效果。此外，天然纖維增強材料具有較高的比強度和良好的吸能特性，能夠吸收部分來自車輛荷載的作用，起到減輕路面的變形、提高路面性能的效果。而且其獨特的物理和化學性質，使它們在路面材料中發揮著不可替代的作用。生物塑料通常以顆粒或粉末的形式添加到瀝青混合料中^[4]。一些熱塑性生物塑料在150～180 ℃的溫度下能夠與瀝青發生物理融合，從而使瀝青的膠體結構得到改變，起到改善瀝青黏彈性的效果。需要注意的是，若瀝青混合料中添加的生物塑料較多，則需要通過增加壓實次數、較小壓實壓力的途徑來實現理想的路面壓實效果。

當前，生物基材料面臨著批量生產困難與使用成本較高等困境，其在公路路面中的應用仍處在不斷探索和持續發展階段，相信隨著生物技術和我國公路事業的不斷發展，生物基材料能夠為公路行業的發展添磚加瓦。

3.3 "新型復合材料的應用

新型復合材料，憑借卓越的力學性能、耐候性和環保特性，正革新公路路面建設。

聚合物改性混凝土通過在混凝土中添加特定聚合物，達到提升增強混凝土力學性能的效果，從而延長公路路面使用壽命^[5]。采用聚合物改性混凝土的薄層罩面具有較好的黏結性和耐磨性，能夠與舊路面緊密結合，通常鋪設于舊路面之上2～5 cm，起到修復舊路面的效果。作為路面基層材料時，聚合物改性混凝土可以提高基層的強度和穩定性，減少路面的沉降和裂縫。納米二氧化硅、碳納米管等納米復合材料可以改善瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性和水穩定性，起到減緩路面老化的作用。生物降解材料可以作為臨時覆蓋物用作路基保護和防塵。例如：玉米淀粉基生物降解塑料覆蓋裸露土壤，不僅可以在施工現場防揚塵，而且工期結束后可以快速降解。

新型復合材料的應用不僅提升了公路路面性能和耐久性，還促進了環境保護與可持續發展。這些創新材料和技術正逐步成為公路建設的重要組成部分，引領行業向更加綠色、高效的方向發展。

3.4 "環保型瀝青的應用

環保型瀝青，以可持續性和低環境影響為核心，采用可再生生物柴油、廢油等替代傳統石油瀝青中石油組分，主要分為再生瀝青與生物瀝青兩類。

當前，雖然再生瀝青與生物瀝青的物理性能和耐久性還需要進一步優化，但在試驗路段已展現出卓越的高溫穩定性與低溫抗裂性，能夠有效防止路面開裂和車轍，延長公路使用壽命，同時，其低有害氣體排放特性對改善施工環境、減輕周邊空氣污染起到顯著作用，為綠色公路建設提供了堅實支撐。

3.5 "其他綠色建筑材料的應用

在公路路面建設中，除上述綠色建筑材料外，透水混凝土與鋪裝、天然骨料、納米改性材料、光催化材料等綠色建材正逐漸嶄露頭角^[6]。透水材料能夠有效管理雨水，緩解地下水補給壓力和城市熱島效應。納米改性材料通過增強路面抗老化和抗裂性，延長了公路使用壽命。光催化材料在路面標線上分解有害物質，改善空氣質量。這些多元綠色建材的應用正成為公路建設領域的發展趨勢。

4 "推廣綠色建筑材料所面臨的挑戰

4.1" 技術性能仍需優化

部分綠色建筑材料在技術性能方面仍需要優化。針對公路路面的疲勞損傷，傳統瀝青和水泥基材料已經進行了優化，而再生瀝青和再生混凝土的抗疲勞性能還需要進一步提高。對于抵抗路面的裂縫病害，低碳混凝土的抗裂性能表現有待提高。此外，對于應用了再生材料的路面，其耐久性也存在問題。例如：再生骨料自身存在損傷，加之其表面吸附有雜質，導致路面在使用過程中更容易受到化學侵蝕和物理磨損，一定程度上影響路面的耐久性。此外，透水混凝土和再生瀝青由于表面質地變化或顆粒脫落，容易導致路面抗滑性能下降。

4.2" 施工技術要求較高

部分綠色建筑材料對施工技術要求較高。設計再生瀝青混合料的配合比時，不僅需要考慮舊瀝青的含量、再生劑的種類和用量，還要考慮新骨料與再生骨料比例等諸多因素。此外，再生材料的骨料來源多樣，其成分、顆粒級配和粘結劑含量的不一致將導致材料性能產生波動。在鋪設含有纖維增強材料的綠色路面時，若纖維分散不均勻，則會形成應力集中點，導致路面出現裂縫等病害。透水路面材料如透水混凝土等，需要嚴格控制水灰比，以確保材料具有足夠的透水性和結構強度，然而，施工現場的水分、攪拌時間和養護條件往往難以完全達到要求。

4.3" 檢測與維護技術復雜

部分綠色建筑材料的檢測與維護技術復雜。對于應用了再生材料的路面，很難在施工現場快速、準確地檢測出再生材料的質量和分布情況，這會給施工質量控制帶來困難。含有納米材料或新型聚合物的綠色路面材料，其微觀結構和性能之間的關系復雜，傳統宏觀檢測方法無法全面反映材料的真實性能，采用微觀結構分析、納米級別的成分檢測等手段則會增大成本高且操作復雜。對于采用了生物基粘結劑的路面，維修時需要使用與之兼容的黏結劑，否則可能會影響維修效果。此外，綠色建筑材料的性能變化規律與傳統材料不同，這會給現有的路面維護技術帶來挑戰。

5 "推廣綠色建筑材料的策略與建議

對于綠色建筑材料在技術性能方面仍需要優化的問題，應積極推動高校、科研機構與建筑材料企業深度合作，形成產學研協同創新體系。聚焦部分綠色建筑材料的性能瓶頸，借助前沿技術手段對材料配方與生產工藝流程予以優化，全方位提升綠色建筑材料的基礎技術性能，逐步縮減其與傳統材料在性能表現上的差距。針對綠色建筑材料對施工技術要求較高這一難題，可以依托行業協會主導開展施工技術培訓專項活動，面向施工人員深入闡釋操作技巧等專業知識要點。與此同時，著力構建統一的施工標準規范體系，精準界定各類綠色建筑材料施工環節中的核心參數控制區間，以此確保施工質量的穩定性與可靠性。對于綠色建筑材料的檢測與維護技術復雜這一問題，應倡導多方攜手加大資金投入，合力研發適配綠色建筑材料的便捷化、低成本檢測設備與技術手段，著力開發能夠在施工現場快速、精準檢測與維護的新型工具。相信通過以上對策建議，可以有效推動綠色建筑材料在公路事業上廣泛的應用。

6 結語

相較于傳統路面材料，綠色建筑材料在公路路面中的應用展現出減少污染、促進生態平衡，循環利用以降低能耗，以及提升公路使用性能等方面的顯著優勢。然而，其廣泛應用仍面臨著性能、施工、檢測與維護等方面的挑戰，通過采取適當的策略和措施，這些難題完全有可能被有效解決。今后，在技術進步與多方努力下，綠色建筑材料在國內建筑領域，特別是公路路面建設中的應用預計將日益擴大，為推進可持續發展目標做出顯著貢獻。

參考文獻：

[1] 龔越.中國水泥行業大氣污染物和CO₂排放清單及減排成本研究[D].杭州：浙江大學，2022.

[2] 耿毅.綠色建筑材料在建筑工程中的應用分析[J].科技資訊，2023，21（3）：65-68.

[3] 趙秋皓.綠色環保材料在公路路面中的應用研究[J].汽車周刊，2024（9）：252-254.

[4] 趙栩龍.干拌直投式橡塑復合改性瀝青混合料路用性能及機理研究[D].西安：長安大學，2021.

[5] 劉松輝，張猗崢，安家宜，等.聚丙烯酰胺的合成及其改性水泥基材料研究進展[J].硅酸鹽通報，2024，43（12）：4285-4294.

[6]《中國公路學報》編輯部.中國路面工程學術研究綜述·2020[J].中國公路學報，2020，33（10）：1-66.