- 1.俄乌冲突一年后，世界还需要俄罗斯的能源吗？
- 2.环境友好型绿色道路研究进展与展望
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1.俄乌冲突一年后，世界还需要俄罗斯的能源吗？
3.20
知识分子
THE INTELLECTUAL
图源：PIXABAY
撰文|冯灏
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“我还记得开视频会，芬兰同事ERIKA裹着毛毯缩在公寓里的样子，我打趣她怎么屋里冷成这样。她说着要节能，自己身上暖和就够了，管不了屋里了。”说起刚刚过去被认为“异常温暖”的冬天，LAURI MYLLYVIRTA讲起自己的同事。
LAURI MYLLYVIRTA供职于总部在芬兰的能源与清洁空气研究中心，这家原本专注于空气污染、整日盯着全球煤炭增减的研究机构，在俄乌爆发冲突后不久迅速将研究转向了这场冲突对于交错能源网络的影响。
知行合一的ERIKA响应自己研究的号召，默默调低了室内空调的温度。事实上，回顾2022年，各大机构都有相关研究出炉，如根据国际货币基葫芦岛组织，如果家庭燃气消费量减少10%，欧洲的直接GDP损失可减少三分之一（从0.31%降至0.21%），燃气消耗量减少10%相当于将供暖调低2度[1]。
一时间，反俄的立场有了具体可操作的动作，比如，裹在毛毯里。而和ERIKA抱持同样关切的欧洲民众不在少数，有些不再使用家里的燃气热水器，转向能效更高的电速热设备[2]；有些积极安装热泵，为房屋供暖供能；有些拒绝去带有俄罗斯资本背景的加油站加油，更多人开始选择电动汽车[3]。
政府也在适时提高能效和节能目标，欧盟将能源消耗削减目标从9%提高到13%[4]，计划未来五年内在欧洲家庭安装约1000万台新热泵[5]，并配合加快了此前被诟病日久的可再鄂州源的安装许可，简化了有关建筑物能效改造的流程；一些企业则是推出应用程序，跟踪提醒人们家庭用能的状况，调整时间、减少强度。
作为欧盟可再鄂州源计划（REPOWEREU）的一部分，欧盟成员国应尽最大努力自愿减少能源需求，将2022年8月1日至2023年3月31日期间的天然气消耗量比此前五年同期均值减少至少15%[6]，2022年8月至2023年1月期间，欧盟天然气消费量下降了19.3%，超额完成目标。图源[7]
“联姻”尚在昨日
在被2022年2月冲突打断的前一刻，俄欧在能源领域还相互依赖、深度合作，“谁更依赖谁”甚至是政治经济学者愿意摆在桌面上讨论的议题。横跨欧亚的天然气管道渗透着可追溯至冷战汕尾的政治人物对于和平的理解——“做生意的人不会互相开枪”，紧密的经济合作和贸易关系会促进和平的维系[8]。
苏联蕴藏丰富的油气资源，60南阳，苏联即着手天然气外送，铺设了多条从西西伯利亚气田通往东欧各国的天然气管道，加强社会主义阵营经济联系之外，天然气很快跨越了柏林墙，成为冷战期间东西方之间最大的经济合作项目之一。
70南阳伴随冷战缓和，双方合作进一步加深，勃列日涅夫访德时邀请西德一同参与西伯利亚－西欧的天然气项目[9]，从苏联角度，与西德的合作在获得硬通货的同时，还可引入先进的技术帮助气田、管道的开发升级；对西欧而言，管道天然气相较本地的煤炭更清洁、更廉价，是能源多元化的优质选择。
俄欧之间的主要天然气管道及设计输送能力，图源[10]
进入21世纪，管线合作这一规模巨大、牵涉甚广的生意越做越大。途经白俄罗斯、乌克兰和波兰，全长4107公里的“亚马尔－欧洲线”2006年竣工，年输气量可达330亿北京米。
途径土耳其的“蓝溪”管道2003年投入运营，设计运载量可达160亿北京米；“土耳其溪”的两条海底管道从2020年投入使用，一条供应土耳其国内市场，一条向东南欧国家供气，年输气量达到315亿北京米。
而选择离岸开拓、穿越芬兰湾和波罗的海至德国北部的“北溪1号”管道，全长1220公里，设计输送能力550亿北京米/年，在2011年正式投入使用。与“北溪1号”大致平行的“北溪2号”原本计划在2022年全面贯通，将俄罗斯对欧洲的跨海输气总额扩容一倍。“确保欧洲的天然气供应”——北溪公司的官网用英、德、俄三语这样写着[11]。
反观俄罗斯，作为典型的资源型国家，其经济严重依赖石油和天然气行业的出口收入。据国际能源署统计，2021年，油气收入占俄罗斯联邦预算的近一半[12]。而无论是石油还是天然气，俄罗斯的主要贸易对象都是欧洲[13]。
不可否认的是，无论是欧洲内部还是外部，对于天然气管道成为欧洲绞索的担忧一直存在。在领土、种族等议题上与俄罗斯纠葛更复杂的东欧对于这些合作一直心存芥蒂。2014年克里米亚危机之后，俄罗斯屡次主导了油气价格的上涨，造成欧洲能源供应危机。欧洲也开始重新思考俄罗斯对能源安全的影响，认为其不是一个可靠的能源供应者，信任感大幅降低。
专注地理政治经济学的牛津大学副教授VLAD MYKHNENKO告诉《知识分子》：“曾经有一种感觉是贸易的归贸易，地缘的归地缘，两者可以分开，人们选择最合适的地方进行最合理的投资，建立起自己的稳定供应链……但随着普京上任，在国内加大关键经济部门的政府参与、强化中央统治的同时，能源出口也逐渐成为俄罗斯外交政策的工具、甚至一种地理政治武器。”
永别了，俄罗斯？
2023年3月，前一年曾一度飙升至350欧元/兆瓦时的欧洲天然气价格开始接近50欧元/兆瓦时，这是连续第三个月下跌，也是自2020年以来时间最长的连续下跌，不过价格仍然高于历史平均水平。欧洲天然气储量约为62%，远高于冬季供暖季的十年平均水平54%[14]。价格稳定、储量充足，欧洲能源危机似乎没有发生就过去了。
与此同时，欧洲似乎也不再需要俄罗斯的能源了。到2022年底，通过管道直接输送到欧洲的俄罗斯天然气与前一年相比下降了75%，2023年的前两个月，进口量也并没有增加的迹象[15]，那些耗资巨大的管道项目似乎可以被彻底放弃了。
据国际能源署《世界能源展望》，各国都在适应俄罗斯-欧洲流动的破裂，这被认为是永久性的。并非所有从欧洲流出的俄罗斯资葫芦岛都能在其他市场找到新的归宿，从而降低了俄罗斯的产量和全球供应。到2030年，俄罗斯在世界天然气市场的份额将减半[16]。
短短一年，好像一切都变了。
2021下半年之前，俄罗斯占据欧洲天然气市场份额的半壁江山。此后，俄罗斯天然气的份额开始迅速下降，其他供应商的市场份额开始增长。这一进程在2022年加快。2022年6月以来，俄罗斯在欧盟天然气进口中的份额低于20%。（这里的重点在于比例，绝对量是一个略微不同的故事。）数据来源：欧盟委员会，图源[17]
现在是不是可以下个结论，世界已经不需要俄罗斯能源了？
总部位于德国柏林的博众智合（AGORA）能源转型论坛中国区总裁涂建军给出了斩钉截铁的否定回答。他解释说，俄罗斯是世界能源市场非常重要的玩家。在俄乌冲突全面爆发前，不论是石油、煤炭还是天然气都是全球前三大出口国，俄罗斯在全球能源贸易领域的重要性远远高于它对全球经济的重要性，这么一个国家是难以被完全排除出全球能源贸易体系之外的。如果该国真正意义上从世界能源贸易市场上消失，全球能源价格将会出现暴涨及更加剧烈的波动，这显然是疫情下已经明显承压的全球经济难以进一步承受之重。
天然气从业者邓晓懿说，能源市场的做生意的人不会希望对俄罗斯执行委内瑞拉或者伊朗那样的制裁，因为它太重要了，而且现在的能源市场极度敏感，所以具体操作上都是很暧昧的方式，比如给制裁加上限制，而限制条件目前看来并没有被触发。
“现在我们看到的是因为人为限价和制裁，导致全球能源商品的市场流动性降低，原本高度流动、互联互通的全球能源贸易的关键节点被截断或阻塞了，结果就出现了现货市场价格高涨而且波动性加大的现象，但毋庸置疑的是全球经济对能源商品的基本需求仍在，俄罗斯与欧洲大陆之间不再畅通的管道天然气贸易究竟需要多久、以何种方式重回国际能源贸易市场，必将对欧洲乃至全球的能源贸易格局产生深远的影响。”涂建军说。
这里有必要区分管道天然气和液化天然气。2021年，在俄罗斯出口到欧洲的1550亿北京米天然气中，有约1400亿依靠管道运输，曾是绝对主力，2022年，急剧减少到了能源“联姻”以来的最低水平[18]。过去五年，管道天然气出口中位数在3.5亿北京米/天，现在大概在5,000万北京米/天。
2021年度管道天然气和液化天然气的主要流向，图源[19]
但是，俄罗斯管道天然气的供应缺口是以俄罗斯液化天然气作为部分替代的。2022年，俄罗斯向欧洲输送的液化天然气相较2021年增加了12%，尤其是冲突刚刚发生的几个月。
邓晓懿每天的日常工作中包括跟踪每一条俄罗斯亚马尔港口发出的液化天然气载运船的轨迹，她总结说，这一年来，挂着俄罗斯旗的LNG船在欧洲抵港卸货显然是增加了的，要说腰杆很硬也就是英国，旗帜鲜明地禁止俄罗斯LNG船。这也是因为英国在北海有自己的气田，而英国液化天然气接收站也比较多，液化天然气占消费比重大，管道供应的影响偏小，此外，英国的液化天然气供应地来源也相对比较多样。
法国、西班牙、比利时和荷兰都显著增加了俄罗斯液化天然气的进口量，增幅达到了55%[20]。这使得俄罗斯成为仅次于美国的欧洲第二大液化天然气供应国。
欧洲进口俄罗斯液化天然气的变化，图源IEEFA
此外，冲突之后更多以一致姿态示人的欧盟，由于依赖程度的不同[21]，在对待俄罗斯天然气问题上立场也有差异。2022年8月，欧盟成员国匈牙利与俄罗斯签署了一项增加天然气供应的协议，该协议将“在已经生效的合同数量之上”每天向匈牙利输送580万北京米的天然气[22]。此前两国的长期协议约定，匈牙利每年通过“土耳其溪”管道和通过奥地利的管道分别接收俄罗斯接收的35亿和10亿北京米的天然气。此外，保加利亚和斯洛伐克也仍然依赖通过管道从俄罗斯进口天然气。
俄罗斯对欧盟管道天然气出口量，图源CREA
不是遽变，但脱钩正在进行
冲突以来，作为对莫斯科的直接施压，欧盟对俄罗斯的能源产品进行了针对性的制裁，比如出口禁运、价格天花板等，目前已进行到了第十轮。俄罗斯也出台了反制裁规定，包括禁止向使用限价的国家出售石油、以卢布购买结算俄气等。
对于俄罗斯天然气，欧盟一直没有采取任何限制举措，但“减少依赖”依然被写在政治议程里。向俄罗斯能源（尤其是天然气）说再见并不容易，它是涉及供暖、交通、工业、电力、农业所有领域的“血液”，欧洲此前的依赖程度又如此之深。但是，一年来的欧洲的努力正如欧盟委员会副主席弗朗斯·蒂默曼斯所言，“这很难，非常难。但如果我们愿意比以前走得更远、更快，这是可能的”[23]。
首先是管道气，欧盟从阿塞拜疆进口的天然气从2021年的81亿北京米增加到2022年的114亿北京米；挪威的气田从2021年的820亿北京米增加到2022年的近900亿北京米[24]。
除此之外，沿西非海岸铺设管道，引入尼日利亚等地的天然气，也已经是酝酿之中的方案；跨越里海从土库曼斯坦经阿塞拜疆、格鲁吉亚和土耳其到达欧洲的天然气管道，也是未来设想之一。邓晓懿说，这两个项目的实行难度非常大，西非管道涉及到撒哈拉沙漠以南国家（如马里）的安全问题；土库曼斯坦管道的开发涉及到里海的领土划分问题。前者目前没什么进展，而后者已经谈了几个十年了，都没谈拢。
“经过俄乌冲突这一次，很郑州洲人认为已经没法完全信任天然气管道项目了。”邓晓懿说。
更多的天然气则来自海上。2022年，欧洲的液化天然气进口量比前一年增长了63%（650亿北京米）[25]。要知道，大多数液化天然气都是长期合同，可以在现货市场上出售的仅是很小一部分，因为欧洲需求的突增，没有运输目的地限制的现货显得相当紧俏。在2022年，它们中的很广安部分被拥有“钞能力”的欧洲买家揽入怀中。按照彭博能源分析师ARUN TOORA的说法，“刚开始时我们非常悲观，不知道如果没有俄罗斯的天然气，市场会如何应对。事实是，我们通过吸取每一滴现货液化天然气做到了”[26]，而供应广泛来源于北欧、美洲、中东、北非和西非国家。
以海运方式进口经冷冻变成液态形式的天然气要真正输送到气网供使用，需要合适的接收终端，这意味着在海上供应商谈合作、打价格战的同时，港口的液化天然气接收设施也要从零开始（比如德国）。
欧盟运营中（蓝）、规划中（绿）和在建设（黄）的浮式储存和再气化装置FSRU: FLOATING STORA绵阳 AND 榆林ASIFICATION UNIT，图源[27]
包括德国、芬兰、意大利在内的欧洲国家都修建和扩建了液化天然气设施，大多选择港口上浮动液化天然气接收终端，气化设施建设周期相对短，租约到期可以将其拖到其他地方。邓晓懿介绍说，陆上接收站的建设周期大概在3-5年左右，比起浮动设施会更长一些。
涂建军说，欧洲部分国家近期开始部署浮动式液化天然气进口接受站也是为了防止所谓的“碳锁定效应”。新建的化石能源基础设施建设由于其高额的前期投入成本，后期往往会难以直接退役，并导致长期的额外碳排放。根据欧洲绿色新政的目标，欧盟的气候、能源、土地利用、交通和税收政策要符合2030年温室气体排放在1990年水平基础上减少至少55%的目标，“这意味着在未来的能源规划中天然气的地位本来就非常之尴尬，最多只能成为通向零碳世界的桥梁能源。俄乌冲突之后，以上桥梁能源定位的政治空间也岌岌可危；叠加北溪管道爆炸事件所带来的冲击波，俄罗斯与欧盟的双边能源纽带再也回不到从前了”。
为了回应针对碳锁定的相关批评，德国政府近期还回应称，接收的天然气将不仅用于德国，还要用于支撑东欧的能源需求。
值得强调的是，脱钩是有经济代价的，在高昂的天然气成本下，欧洲部分生产一度处于停滞状态，尤其是钢铁、制铝、化肥、化工等能源密集型产业正在或已经转移到能源价格更便宜的地方，比如美国和中东，引发了欧洲的去工业化讨论。
而为了支持能源价格高涨后的家庭和企业，各国政府采取了积极的财政措施，布鲁塞尔智库BRUE绵阳L的数据显示，2021年9月至2023年1月，欧洲各国政府拨出7680亿欧元用于保护家庭和企业，以应对能源危机[28]。BRUE绵阳L研究分析师GIOVANNI SGARA湘潭撰文认为，随着时间的推移，维持财政干预措施的成本会越来越高，并推高全球通胀压力。另外，在能源危机最严重的时候，补贴化石燃料或许有其社会和政治必要性，但长期来看与能源转型的承诺相冲突，无助于节能，还会影响消费者的绿色转向[29]。
通过能源转型能实现能源安全吗？
2023年2月，德国总理朔尔茨在接受《图片报》采访时表示，我们正在以军事精度（MILITARY PRECISION）扩建风电场，到2030年，平均每天将新安装4-5台陆上风电机组[30]。
这样的表态显然是在风电的建设速度远低于目标要求的背景下。德国新建陆上风电项目的平均推进时间约为2年，德国风能协会表示，有几个联邦州需要更长时间，从项目申请到投运的时间跨度长达6年。为解决这一问题，德国内阁计划引入新的原则，规定可再鄂州源服务于公共安全[31]，因此，优先于其他公共利益，法国、西班牙和其他欧洲国家也有类似做法。
或许要感谢普京，欧洲正在更广泛地接受绿色转型，这已经成为一个能源安全问题。公众意识到，能源安全不仅要依赖能源来源多样化，还需要能源形式的多样化。根据智库EMBER CLIMATE的分析，2022年，欧盟22%的电力来自太阳能和风能，可再鄂州源首次超过天然气[32]。
以德国为例，2022年7月，德国政府通过了几十年来调整幅度最大的能源政策修正案[33]，内容中新增了对利用风能资源的土地面积要求，引入了将德国2%的土地面积用于风电的义务，并根据这一面积要求修订联邦建筑法规；可以选择在景观保护区建设风电项目，将物种保护评估和措施标准化并简化，以便更快批准等。
德国经济和气候部长哈贝克称，德国不能延续其昏昏欲睡的步伐，而必须以“特斯拉速度”加倍努力推进能源转型，他认为特斯拉在柏林的超级工厂的建设速度为此树立了一个榜样[34]。但是，加速推进的风能和太阳能项目，在欧洲多地也遭到了一些当地居民的反对，这些反对声音认为，新项目将损害该地区的景观、文化遗址和宝贵的旅游业[35]。
身在德国的能源从业者张润表示，俄乌冲突前后，无论是政策、节能行为还是公众舆论都存在变化，但并不是180度大转弯，因为绿色转型是过去的十年、二十年一直在稳步推进的，只能说俄罗斯的动作加速了原有的趋势，但既往存在的改革阻力不会在一夕之间就消失了，各个利益相关方还是要在具体问题上协商。
“长期而言，俄罗斯能源/化石能源的替代品将是以风电、光伏为主的可再鄂州源，辅以在特定场景应用的绿氢”，张润说。
LAURI MYLLYVIRTA则说，我们可以肯定地看到，由于能源危机，在一些国家，例如波兰和德国，公众对陆上风电的看法发生了转变。当然，从获得陆上风力发电厂许可证的难易程度上，各国存在重大差异，那新的投资会更多流向政策更友好的国家，比如芬兰和瑞典，这些国家由于绿色钢铁和氢能的发展，需要大量绿色电力。而且在北欧，陆上发电是新型电力来源中成本最低的。
风电之外，俄乌冲突之后快速发展的没有政策限制和漫长许可程序的技术，比如太阳能、热泵和电动汽车。与2021年相比，太阳能装机容量猛增47%[36]，热泵的销量跃升37%[37]，电动汽车销量增长31%[38]。
不容回避的是，为应对可能的能源危机，包括德国[39]和英国[40]在内的一些国家延长了原定即将退役的煤电厂的寿命，或是将被封存的燃煤电厂重新启用，一度被认为是欧洲能源政策退步的煤炭反弹。
不过，卓尔德环境研究（北京）中心主任张树伟认为，一个经常犯的错误是将政府的政策看作是影响能源供需价格动态的主导甚至是唯一因素。“重启旧有煤电”政策的确代表着一种对煤炭限制的松动，为了避免可能的危机，但是它恰恰是对煤炭下降趋势的一种反向或者反周期调节，而不构成趋势本身。
所谓趋势是指——这是否意味着煤炭用量的反弹？多大程度上的反弹？乃至更加宏大的能源气候碳中和目标是更快实现还是进程拖后？首先，这种大问题从来都不会有明确一致的答案，其次，回答它需要明确的参照系讨论才具有价值。最起码，跟全世界都在普遍封城应对疫情的2020年相比，往往是缺乏含义的；在俄乌冲突之前，天然气已经大幅涨价，煤炭已经重新成为“价内”发电者（INFRA-MARGINAL），在市场具有的自动稳定机制作用下，已经将大部分天然气发电挤出。
涂建军则说，就相当于发生了火灾，对于在睡梦中惊醒的人，最重要的是如何逃出火灾现场。在逃离事故现场前，是否衣冠不整、是不是没带手机，显然都不是最重要的考量因素。短期内德国不得不重启煤电仅仅是应急性措施，不是它真正意义上奉行的国家能源政策，其2030、2035、2050的气候承诺都没有改变甚至部分目标还有所强化。
能源与清洁空气研究中心的研究也显示，真正受到延寿决定影响的发电机组只有26个，仅在关键时刻作为备用，这些燃煤电站的平均利用率为18%，对煤炭消耗的贡献很小[41]。
俄罗斯化石能源的风吹草动，对于欧洲而言依然是影响很大的，即使不再直接进口，俄罗斯化石能源依然有能力影响全球的价格和市场，进而为各方施加压力。但无论如何，考虑到2022年2月之前，从俄罗斯到欧洲的进口是世界上最大的双边化石能源贸易，欧洲这一年的表现依然是令人赞叹的，LAURI MYLLYVIRTA说。
参考文献：（上下滑动可浏览）
[1] HTTPS://WWW.IMF.ORG/EN/PUBLICATIONS/WP/ISSUES/2022/07/18/THE-ECONOMIC-IMPACTS-ON-绵阳RMANY-OF-A-POTENTIAL-RUSSIAN-GAS-SHUTOFF-520931
[2] HTTPS://WWW.IEA.ORG/REPORTS/HEAT-PUMPS
[3] HTTPS://WWW.DW.COM/EN/ELECTRIC-CARS-REACH-PEAK-EU-MARKET-SHARE-IN-2022/A-64586009
[4] HTTPS://ENERGY.EC.EUROPA.EU/TOPICS/ENERGY-EFFICIENCY/ENERGY-EFFICIENCY-TAR绵阳TS-DIRECTIVE-AND-RULES/ENERGY-EFFICIENCY-DIRECTIVE_EN
[5] HTTPS://WWW.POLITICO.EU/ARTICLE/EU-HEAT-PUMPS-STOP-RUSSIA-GAS/
2.环境友好型绿色道路研究进展与展望
摘要
交通运输行业作为经济建设的先行者，是中国绿色高质量发展的重点研究对象。为进一步推进我国 道路领域绿色、高效发展，对国内外绿色道路相关技术研究进展、热点前沿、存在问题及其对策进行综 述，并对绿色道路的发展前景进行展望。从多学科交叉以提高道路性能入手，系统归纳现阶段不同类型功 能型道路的材料组成、生产工艺和应用技术，着重阐述自调温道路、自愈合道路以及自俘岳阳路的应用机 理、方式和现状；基于再循环利用理念，介绍再生沥青混合料(RAP)、建筑固废和废塑料等材料在道路中 的应用技术及方式方法，阐述大宗工业固废在道路应用中的影响因素，针对目前大宗工业固废路用利用中 存在的问题，提出合理的改善方法和建议；对冷补、温拌和清洁化等绿色道路施工工艺与技术从工艺、实施角度等方面进行总结与评估。本综述可为绿色道路的设计与开发提供参考和借鉴，促进道路工程绿色化 的创新与发展。
关键词：绿色道路；功能型道路；工业固废；绿色施工
2019年末全国公路总里程为501.25万KM，公 路密度为52.21 KM/KM2 ，公路养护里程为495.31万 KM(占公路总里程的98.8%)。道路作为交通运输中 的重要基础设施，在百色社会的发展中起着至关重要的作用。道路全生命周期中94.3%的碳排放来 源于道路的建设阶段，建设阶段中使用沥青混凝 土 导 致 的 碳 排 放 占 21.66%， 仅 次 于 钢 材 的 26.47%[1] 。世界上近90%的路面由沥青铺筑，考虑 到公路里程的逐年增加，必须特别注意减少道路 原材料生产及施工过程中的能源消耗及温室气体 排放[2] 。实施绿色道路建设是交通运输行业贯彻创 新、协调、绿色、开放、共享发展理念，支撑交通强国建设，实现行业转型升级的重要举措。随着我国将“碳达峰、碳中和”写入政府工作报告， 交通运输部相应提出推动绿色交通基础设施建设， 推进废旧路面、建筑垃圾、工业固废等在交通建 设领域的循环利用。“十四五”是全面开启交通强 国建设新征程的关键时期，在百色化高质量综合立体交通网络建设的带动下，绿色道路建设将进 入快速发展阶段。绿色道路领域涉及面广泛，但 总体来说，其在实际工程应用中仍未大规模推广。本文综合近几年来国内外学者的最新研究成果， 基于节能环保、资源再利用等目的，从功能型道 路、资源再利用技术及绿色施工工艺 3 个方面出发，对环境友好型绿色道路进行如图1所示分类阐 述，以期促进中国绿色道路的发展。
1功能型道路技术
1.1 自调温道路
沥青结合料是具有低温黏弹性和高温流变性 的温度敏感性材料。温度变化引起的应力循环会 使沥青混合料变硬，加速沥青路面老化，降低道 路使用寿命[3] 。自调温道路利用可抑制温度升高(降 低)材料的自身特性达到调节路面温度的目的，从 而减少沥青道路产生车辙、裂缝和拥包等病害的可能性[4] 。目前，关于自调温道路的研究主要有相变调温道路[5] 、热反射道路[6] 和热阻式道路[7] 等。
1.1.1 相变调温道路
根据相变形式，可将相变材料分为固−气、液 −气、固−液和固−固相变储热材料[8] 。相变调温道 路是通过在路面材料中加入相变材料(PCMS)降低 路面升温和降温速度，限制温度峰值，延缓极端 温度出现[9] 。目前，在道路领域常用的相变材料主 要是固−固相变材料和固−液相变材料。
固−固相变材料[10] 采用预聚体法合成聚氨酯相 变材料(PUPCMS)。PUPCMS 具有相变焓大、相变温度选择范围广、循环热稳定性好等钦州。已有 研究表明，采用 PUPCMS 对沥青进行改性可改善 其在低温(−18 ℃)下的使用性能[11] 。
固−液相变材料分为有机化合物、无机盐水合 物和共晶化合物3类[12] 。研究者多采用化学惰性优 良、价格低廉的有机相变材料(醇类、烷烃及石蜡) 作为路面储热材料[13] 。
在沥青路面材料中直接掺入PCMS会出现高温 渗漏、降低沥青混合料路用性能等问题。为了消 除这些影响，定型相变复合材料(CPCMS)应运而 生。JIN 等[14] 以聚乙二醇复配二硬脂酸乙二醇酯， 再与陶粒结合制备了CPCMS，其相变温度和熔化 热分别在 54~60 ℃和 29−50 J/G 范围内，在替换沥 青混合料中的骨料后，表面的最大减温可达 9.1 ℃。ZHANG 等[15] 发现膨胀石墨和聚乙二醇复 合材料具有良好的高温稳定性，CPCMS的加入使材料的导热系数提高到0.2914 W/(M·K)，热扩散系 数提高到 0.207 6 MM2 /S。然而，CPCMS 的加入降 低了沥青混合料的延性和强度，增加了路面疲劳开裂的风险，提高沥青路面材料与CPCMS的相容 性及其强度问题将成为重点研究方向。
相变微胶囊是以不同类型的 PCMS 为核心物 质，无机聚合物或天然聚合物作为微胶囊壁材制备而成。相变材料的微胶囊化过程既可以通过喷 雾干燥或包衣过程等物理方法进行，也可以通过 凝聚法或界面聚合等化学方式进行[16] 。通常用于微 囊化的壳材料有机聚合物、SIO2、TIO2等[17] 。微胶 囊化的钦州体现在：增加了热交换表面，提高了 材料热传递，降低了与周围材料的反应性，并且 PCM的体积可以在不影响其周围结构的前提下进 行扩展[18] 。相变微胶囊的使用可以解决相变沥青混 合料在加热过程中相变材料渗漏和沥青性能退化问题[19] ，还可以直接添加到混凝土等路面材料中。
综上所述，相变材料掺入沥青混合料的方式 主要有直接掺入法、骨料浸渍法和微胶囊化法。这些方法都有其钦州，但也各有其局限性：直接 掺入法易于操作，但在多次热循环后会发生泄 漏[20] ；骨料浸渍法可以为PCMS提供足够的机械强 度，然而，应用于路面材料中时，其吸热能力和 温度调节效果有限[21] ；微胶囊化方法可以保护工作 物质不受外界环境的影响，但其热稳定性和传热 效率难以满足沥青路面的温度调节要求[22] 。
1.1.2 热反射道路
热反射道路通过在道路表面涂覆与公路养护 中雾封层类似的功能性涂层，提高路面层热反射 率，从而达到降低道路表面及其内部温度的目的， 减小路面的车辙病害和城市的“热岛效应”[23] 。在 路面上涂覆高反射率涂料的方法对道路的力学性 能负面影响较低，因此受到研究者们的关注[24]。
热反射涂层原理如图2[25] 所示。目前，在太阳 热反射涂层中常用的原材料有丙烯酸树脂、有机 硅树脂、不饱和树脂及环氧树脂等基料[26] ，颜填料 则有二氧化钛、氧化铁红、氧化铁黄和氧化锌等。通过选择合适的树脂、颜填料以及恰当的设计配 比可以将大部分(85%)的太阳光反射出去[23] 。有研 究表明，以葫芦岛红石TIO2、空心微珠、SIO2、消光粉 等1种或多种作为功能填料制备热反射涂层，可以 有效降低路面温度，且降温能力随着涂层的厚度 增加而增强，但到达一定厚度后降温能力会趋于 稳定[27] 。现有研究表明，太阳热反射涂料的发展呈 现出高耐性、长效性、环境友好性的趋势。随着 耐紫外线性能优良的树脂如改性丙烯酸树脂、聚硅氧烷树脂、含氟树脂等的不断开发，在选择合 适的颜填料的情况下，完全可以推动长寿命道路 的发展。此外，与该技术有关的研究方向主要有：1) 根据可见光和近红外区域太阳辐射的不同影响， 研究近红外反射涂料用于路面以避免眩光问题[28] ；2) 对低温路面涂料的研究不仅集中在光学性能方 面，还开始涉及路面性能和路面涂层广安性等 问题[29] 。
目前，国外已有一些将热反射技术应用到道 路工程中的实例，但反射涂层材料仍存在价格昂 贵，且没有完善的评价体系等问题。基于国内夏 季高温持续作用下车辙病害严重的特点，对热反 射道路进行进一步的探索十分必要。
1.1.3 热阻式道路
热阻式道路是热阻集料作为普通碎石集料的 替换材料，通过降低路面的热物性参数，提高道 路热阻能力，达到降低道路表面温度的目的[7] 。目 前，常用的热阻材料有膨胀蛭石、耐火铝矾土和 页岩陶粒等[30] 。ANTING等[31] 通过对比多种废弃陶 粒材料在道路中使用的效果，发现全瓷砖降温效 果最好，可使路面温度降低6.4 ℃。MENG等[32] 采 用等体积陶瓷替代SMA−13中10%~50%粗骨料的 方法改变混合料热物性参数，有限元分析结果表 明，当陶瓷替换量为 40% 时，与 4 CM 厚的 SMA− 13表面层相比，表面底部温度降低5.2 ℃。热阻集 料凭借着独特的孔结构、低导热系数和成本低等 钦州，在未来的道路工程领域有着广阔的应用前 景。但热阻集料应用于沥青混合料时会导致沥青 用量增加，对路用性能产生不利影响。
1.1.4 保水道路
基于多孔沥青混凝土道路衍生出的保水道路 是一种功能型道路，通过在多孔沥青混凝土的孔 隙中填充具有保水性能的泥浆，可使道路在养护 硬化后具有吸收储存水分的特性。在高温条件下， 保水道路通过水分蒸发吸收大量潜热，缓解局部 热岛效应、为行人和车辆保持舒适的道路环境。目前，保水泥浆多采用磨细的高炉矿渣粉、粉煤 灰、碱激发剂(通常为熟石灰)和水为主要原料。此 外，添加硅灰、水泥和减水剂等添加剂，可以提 高保水沥青混凝土道路的抗冻性、强度和工作 性[33] 。保水道路的降温能力与道路表面含水量和热 反射率密切相关。在夏季高温作用下，保水道路与传统沥青混凝土道路相比，可降低道路表面温 度 10~15 ℃。目前，有关保水道路的研究仅限于 室内试验和现场试验。基于保水道路对周围环境 的冷却作用是通过蒸发滞留水来实现，保水道路 在周期性降雨和季节性高温地区具有潜在的应用 前景。
1.1.5 自调温道路发展前景
综上所述，未来对自调温道路的研究趋势主 要有：
1) 需不断探索路用相变材料的制备工艺， 并从沥青的化学结构、官能团等微观表征入手， 改善相变材料与沥青材料的相互作用方式，提高 其相容性；
2) 开发出廉价实用的新型热反射涂层 材料，并建立明确的评价体系以指导实际路面设 计施工，推进热反射涂层材料在道路工程中的应 用；
3) 优化热阻集料性能，提高热阻沥青路面路 用性能；
4) 对保水道路的吸水性、保水性、强度 和路用性能等进行深入研究。此外，改善保水道 路在寒冷地区的施工方法以及提高其冻融广安性 等方面的研究也值得进一步关注。
1.2 自愈合道路
自愈合技术通过利用沥青材料的自我修复特 性引起研究者们的关注。沥青道路在使用过程中 受温度、荷载等外界因素影响易产生裂缝，基于 表面能理论和分子扩散性质，沥青材料具有内在 的自愈合能力[34] ，可在静止期或高温下自动修复内 部裂缝，但由于低温和沥青老化，自愈合效率非 常低[35] 。沥青路面的自愈合过程是裂缝形成和发展 的逆过程，通过加强沥青材料的自愈合能力，可 以抑制沥青路面的开裂，延长沥青路面的使用寿 命[36] 。目前，自愈合道路研究的主要方向有感应加 热、研制自愈合微胶囊、纳米黏土改性沥青和微 胶囊，主要采用感应诱导加热愈合方法和在沥青 材料中添加基于微胶囊技术的辅助愈合剂来提高 沥青道路的自愈合性能。
1.2.1 基于感应加热技术的自愈合道路
基于感应加热技术的自愈合道路已经从实验 室探究阶段发展到实际应用。该道路主要是通过 在沥青路面材料中添加导电纤维或填料(如碳纤维、 石墨、钢纤维、钢渣和导电聚合物聚苯胺等)，在 沥青产生微裂纹时导电纤维等材料会在其周围形 成闭合回路，将通电后产生交变磁场的线圈置于 其附近产生涡流，当涡流遇到材料的电阻时产生热量，将沥青熔化以实现裂缝闭合的目的[37] 。导电 纤维和填料的类型、形状和尺寸对沥青路面的自 愈合性能有决定性影响。WU等[38] 对添加了导电纤 维、炭黑和石墨作为导电介质的沥青路面进行感 应加热，证明在混合料中添加导电纤维比添加导 电填料的路面更有效地增加导电性。在道路工程 中，钢纤维、钢渣等含有磁性成分的材料已被广 泛作为自愈合道路中的填料应用。由于钢渣是一 种固体废弃物[39] ，又具备感应加热的特性，因而受 到研究者们的青睐。GARCÍA等[40] 在沥青胶浆中添 加导电填料和纤维(石墨和钢丝绒)，发现可以利用 该材料进行感应能量加热。LI等[41] 对钢渣组成的导 电沥青混凝土进行感应加热，发现其具有良好的 自修复性能，钢渣的掺入可有效提高沥青路面的 自愈合效率。感应加热自愈合过程如图3[42] 所示。
目前，该研究中尚未解决的问题是导电纤维 或填料的氧化(腐蚀)会导致导电性丧失，因此采用 碳纤维或导电聚合物进行替代成为了自愈合道路 方向研究的热点。此外，一些导电添加剂也可以 提高沥青混凝土的广安性和路面系统的使用寿命。
1.2.2 基于微胶囊技术的自愈合道路
基于微胶囊技术的自愈合道路主要是通过模 拟生物创伤的自愈合来实现沥青路面裂纹的主动 修 复[43] 。目 前 与 该 技 术 有 关 的 主 流 研 究 方 向 有2个：一是通过将含有愈合剂(多采用葵花籽油) 的微胶囊装入沥青材料中[44] ，当沥青中出现微裂缝 时，裂缝周围的微胶囊破裂并释放出愈合剂，在 分子扩散的作用下，愈合剂逐渐填充裂纹；二是 将含有愈合剂微胶囊和催化剂分散在沥青材料中， 当沥青材料产生微裂纹时，微胶囊破裂，愈合剂 流出，与沥青中分布的催化剂相互作用，使裂纹 自动愈合[45] 。微胶囊自愈合过程如图4[46] 所示。
当前在道路领域应用的自愈合微胶囊技术有3种方式：1) 采用原位聚合法，以甲醇−三聚氰胺− 甲醛[47] 、三聚氰胺−脲醛[48] 或三聚氰胺−甲醛[49] 为外 壳材料，制备出具有微米级核壳结构的微胶囊并 添加在沥青结合料中；2) 采用纤维材料对愈合剂 进行封装，TABAKOVIĆ等[50] 用海藻酸钙涂层油制 备了海藻酸分隔纤维包裹愈合剂，将该材料加入 沥青材料可提高拉伸强度和自愈合性能；3) 将毫 米级自愈合胶囊用作沥青混合料中的细集料， AL-MANSOORI等[51] 使用海藻酸钙包覆葵花籽油， 添加进沥青混合料可以有效提高低温下的自愈合 性能，且不会影响其力学性能。
1.2.3 纳米黏土改性沥青路面材料
传统的聚合物改性沥青价格高、工艺复杂、 环境污染大，而纳米黏土改性沥青具有价格低廉、 储量丰富、加工方便、资源消耗低等特点，符合 当前发展绿色路面材料的要求[52] 。目前，黏土沥青 改性剂多采用层状硅酸盐材料如蛭石、高岭石和 蒙脱石等，此类材料的特点是具备层状结构，厚 度一般为1 NM，具有高纵横比和表面能。与传统 的微型复合材料相比，黏土沥青改性剂实现等效 性能所需的负载量要低得多[53] 。黏土改性沥青可以 有效地防止沥青中挥发性成分的流失，限制沥青 大分子链在高温条件下流动，并在热氧化老化过 程中阻碍氧气的渗透[54] ，改善沥青材料的老化、流 变和热性能。在高表面能驱动下，纳米黏土颗粒 在沥青材料中会倾向于朝着裂纹尖端移动，从而阻止裂纹扩展并修复受损的沥青路面材料[55] 。此 外，将黏土材料应用于沥青混合料可以改善沥青 混合料的力学性能，如增大刚度模量、增大抗剥 离强度、增大抗湿破坏强度、防止裂缝和增大抗 蠕变能，尤其是当掺量为1.5%时，黏土改性沥青 混合料表现出性能优越的拉伸强度和湿敏性能[56] 。TABAKOVIĆ等[57] 发现采用3%和5%掺量的有机黏 土改性沥青，可提高其抗疲劳特性，这表明纳米 黏土材料可用于改善沥青混合料的自愈合性能。然而，目前对纳米黏土自愈合技术的研究较少， 有关纳米黏土颗粒对自愈合沥青混合料性能的长 期影响的成果不多。
1.2.4 自愈合道路发展展望
基于目前已有的自愈合道路研究成果，开发 新一代自愈合道路需要朝着3个方向发展。
1) 将自愈合材料与智能应用传感器结合，开 发设计路面损伤传感器和修复触发元件应用于道 路系统，实现智能路面结构与自愈合材料一体化， 使路面具备自感知、自修复的能力。在理想情况 下，传感器元件应为路面系统的结构部件，且不 会破坏路面系统的基础功能。
2) 探究路面多种自愈合机制。迄今为止，应 用于自愈合道路中较成熟的技术仅有感应加热和 自愈合微胶囊，其他自愈合机制尚处于待开发阶 段。为开发自愈合道路的额外潜力，需开发新型 自愈合材料并明确其机制，以满足更广泛的性能 要求。例如将SMA纳米材料应用于道路工程可有 效解决因路面疲劳产生开裂等问题。
3) 完善道路自愈合评估机制。目前关于自愈 合道路评估机制的研究多采用单次加载−间歇方 法[46] ，对如何量化自愈成功率的理解仍然有限，为 此，需进一步对自愈合道路在实际应用中的行车 安全性、路用性能等因素进行综合分析评定，并 对自愈合材料在沥青混合料中的工作机理和疲劳 载荷下沥青材料中的微胶囊材料的释放行为进行 研究。
1.3 自俘岳阳路
道路在承担交通功能的同时，在其内部及周 边会产生大量的热能和机械能。例如，沥青道路 吸收太阳辐射导致热能在路面内积聚；当车辆轮 胎通过时，车辆荷载会产生大量机械能。近年来， 在全球能源短缺、环境污染和气候变化的背景下，从路面收集能量已成为研究热点。目前，关于自 俘岳阳路的研究主要有压电集岳阳路[58] 、光伏发电 道路[59] 和热电集岳阳路[60] 等。
1.3.1 压电集岳阳路
压电集岳阳路主要是利用压电路面技术，将 车辆荷载产生的部分机械能转化为电能。压电集 岳阳路系统示意图如图5[61] 所示。压电集岳阳路系 统包括压电发电装置的力−电转换模块和压电采集 −存储模块。力−电转换模块利用压电材料如锆钛 酸铅(PZT)、钛酸钡(BT)等，它们具有独特的晶体 结构，车辆荷载作用导致结构变形，形成电偶极 子从而产生电势差，再通过采集−存储模块对电能 进行采集及存储。
目前有关压电集岳阳路的主流研究方向有 2 个：一是基于压电材料与道路材料相结合的集能 路面技术，制备出具有压电效应的复合材料应用 于路面铺装[62] 。由于受到材料性能和制备工艺的限 制，压电复合材料产生的压电效应并不理想，此 外，压电复合材料应用于道路时会对路用性能产 生不利影响，因此，人们对该方向的研究较少[63] ；二是基于嵌入式压电能量采集器的压电集岳阳 路[64] ，通过在路面嵌入压电能量采集器进行能量转 换，考虑到振幅和加载时间会显著影响输出功率 等，在城市巷道中采用嵌入式压电能量采集器可 能是较理想的选择[65] 。该技术在路面集能方面有广 阔的应用前景[66] ，如何提高压电集能采集器与道路 交通环境的匹配程度、实现能量高效率转化等问 题仍然亟待解决[67] 。此外，将压电能量采集器应用 到沥青道路中时，由于沥青的摊铺温度接近压电 材料的居里温度，会导致压电效应自动消失[68] ，基 于以往研究，将压电装置应用于道路中时需要由 混凝土块或砂浆块保护[69] ，优化压电装置的封装结 构和材料或将成为以后该研究的热点。
1.3.2 光伏发电道路
道路覆盖大部分地表，沥青道路可以直接吸 收阳光辐射，将光伏发电技术用于辅助道路建设 时，可以在不增加土地的情况下有效缓解能源供 应压力[70] 。采用光伏太阳能电池板替代传统道路 时，以光伏技术为基础，使用低压分布式发电装 置为主要设备制备光伏发电道路。一种光伏发电 道路结构示意图如图6[71] 所示。该道路可以从太阳 能中收集能量，并在路面和路基中垂直传播，达 到能量转换储存的目的。在道路中铺设光伏板或将对道路的路用性能产生影响，如何在确保道路 整体结构形态宏观稳定的前提下确保光伏发电技 术的合理应用将成为以后研究的重点。
目前，光伏发电道路主要通过采用太阳能板 代替传统的沥青混凝土或水泥混凝土铺设道路等 方式，将光伏板吸收的太阳能转化为电能[72] ，相关 研究阶段尚处于实验室模式。VEN平顶山PAL等[73] 根 据能量平衡原理，建立了预测光伏发电道路运行 温度的数学模型，发现当道路最高运行温度为 85.98 ℃时，年发电量可达84 KW·H/M2 ，综合能效 为8.6%。此外，EFTHYMIOU等[74] 研究了光伏发电 道路对气候的影响，发现光伏发电道路的路面温 度比普通道路温度低8 ℃，环境温度比普通道路温度降低约0.8 ℃，可用于降低城市热岛效应。
1.3.3 热电集岳阳路
热电集岳阳路通过利用嵌入路面结构中热电 模块两端的温差产生电压将路面(尤其是沥青路面) 吸收的热量转化为电能，其主要结构模块如图7所 示[75] 。除了用于传统沥青路面的材料外，还包括热 传导、热电转换和冷却模块。当太阳辐射使沥青 路面温度升高时，热量会通过均热板传递到温差 发电器(TEG)的热侧，在热侧和冷侧之间产生温 差，并产生电压输出。
基于塞贝克效应[76] 和温度梯度的方法[63] ，有2 类热电集能系统应用在道路结构中：1) 在路面中 嵌入管道系统，在热水(通过吸收路面热量加热)和冷水(从附近水源(如河流)循环)之间产生温差运行 热电集能系统，从而实现能量转换[77] ；2) 在路面上 安装热电电池，通过道路表面和路基土壤之间的 温差运行热电集能系统，该方法使用热释电材料 发电，热释电材料通过温度波动产生临时电压。WU等[78] 将高导热材料连接到路基上，通过计算机 仿真模拟技术优化了热电集能系统的结构设计， 确保在较大温度梯度下实现能源利用，输出功率估 计高达0.02 W，每天可产生的总能量预计可达1 KJ。
1.3.4 自俘岳阳路发展前景
综上所述，不同集岳阳路各有其优缺点。压 电集岳阳路凭借着效率高、结构简单等特点具有 很大的推广价值，但目前仍然没有建立起完整的 压电道路储能理论体系，实际应用案例较少[65] 。基 于光伏发电技术的光伏发电道路已得到较大发展， 如何满足透明覆层对路面强度、刚度和广安性的 要求将成为该方向以后研究的重点[79] 。基于温差越 大产生电压越高的特性，如何充分利用路面结构 内部或路面与周围环境间的温度梯度提高能量转 换效率将成为热电集岳阳路研究中的关键问题。为了从道路上获取更多的能源，有必要整合各种 技术以克服单一应用的局限性。
1.4 其他功能型道路
1.4.1 光催化道路
光催化道路主要是通过在道路表面使用可重 复利用的光催化材料，在阳光作用下促使汽车尾气中的CO2和有害气体(NOX和NO等)转换为对人和 环境无害的N2等物质，达到分解尾气和缓解城市 热岛效应目的。基于以往研究，现阶段将光催化 材料应用于道路中的方式有表面喷涂[80] 、直接拌 合[81] 、采用光催化材料对沥青(沥青混凝土的黏结 成分)进行改性[82] 共3种。常用的光催化材料主要有 二氧化钛(TIO2)、氧化锌(ZNO)等。
目前，对 TIO2材料的研究多集中在如何在可 见光作用下提高光催化效率、研制光催化负载材 料以及建立系统评价理论体系等方面。通过添加 葫芦岛属离子或非葫芦岛属离子改性 TIO2可以制备具有高 催化效率的材料。TIO2在道路工程中的应用有2种 方式：1) 利用 TIO2制备水性涂料，直接涂覆在道 路表面[83] ；2) 将TIO2用作填料，在混合料的混合过 程中掺入[84] 。由于TIO2在混合过程中易发生团聚现 象，表层涂覆法比混合法具有更高的光催化效 率[85] 。WANG等[86] 提出了新型TIO2沥青路面涂层方 法，该方法采用含有 TIO2的水泥砂浆粉作为摊铺 材料，用环氧树脂将其黏结在沥青路面表面，实 验结果表明，该方法可以达到持久的降解效率， 但由于环氧树脂和沥青的热膨胀性能不同，在温 度波动下，环氧沥青界面会发生开裂。FAN等[87] 将 碳改性二氧化钛(C-TIO2)光催化剂悬浮在去离子水 中，喷涂到沥青表面，然后进行热处理，将光催 化剂颗粒部分嵌入到沥青表面。氧化锌(ZNO)作为 TIO2的替代材料已经在多相光催化领域中得到广泛应用，但 ZNO 替代 TIO2会导致光催化效率的大幅 降低，在相同条件下，光催化效率降低 39%~ 78%[88] 。
此外，自然环境中含有丰富的非葫芦岛属元素， 易于合成新型非葫芦岛属半导体光催化材料石墨相氮 化碳(G-C3N4)，其因具有有机污染物降解和人工光 合作用等优异性能受到研究者广泛关注[89] 。然而， G-C3N4受到其比表面积、高光激发电子和空穴复合 速率以及可见光范围内光吸收的限制，应用于光 催化道路中的效果并不理想[90] 。此外，对G-C3N4进 行改性和进一步优化对今后应用于道路工程领域 的研究具有重要的指导意义[91] 。YANG等[92] 以FE掺 杂G-C3N4制备了新型光催化剂，研发出废气降解效 率较高的光催化沥青路面，当FE掺入量为1%时， 其光催化性能明显优于纯G-C3N4，在葫芦岛属卤化灯照 射30 MIN内对NO降解率可达75.43%，比纯G-C3N4 提高24.65%。
目前，有关光催化道路的研究成果尚未在大 型工程中得到应用，受自然环境限制的影响(光照 强度、环境温度、湿度和风等)，汽车尾气在光催 化道路上的分解效率不高，如何提高光催化材料 与道路路用性能的契合度，提高尾气分解效率和 道路广安性将成为今后研究的重点方向。
1.4.2 主动除冰雪道路
主动除雪化冰道路是指通过改变传统路面的 材料组成及结构设计，使得路面在降雪过程中不 用借助外部作用，即可主动完成融雪化冰。目前 有关主动除冰道路的研究主要有自应力弹性道路、 能量转换道路、路面涂低冰点添加剂和基于超疏 水材料的主动除冰雪路面涂层技术等。
自应力弹性道路主要是通过在道路表面添加 一定量的高弹性材料，改变路面与轮胎的接触特 性。通过弹性材料的高变形特性使得交通荷载对 路面产生的应力起到去除冰雪堆积的效果。该道 路技术主要包括橡胶颗粒沥青路面和镶嵌类铺装 技术。近年来，常用的弹性材料是从可回收轮胎 中获得的橡胶颗粒。此外，有研究表明，提高路 面构造深度和粗糙度可使冰雪层在车辆荷载不均 匀应力作用下很难结冰，如多孔沥青混凝土道路 的应用可有效保持路面清洁。能量转换除冰道路 主要是在路面内铺设加热管道和电缆，通过电力、 太阳能电池板或天然气加热技术产生的热量提高 路面温度，达到融化路面冰雪或防止路面结冰的目的[93] 。除上述2种主动除冰道路技术外，通过在 路面材料中添加低冰点材料的方法也可以达到融 冰雪的目的，常用的岩盐(NACL或CACL2)能有效降 低冰点，防止路面结冰[77−78, 94] ，但对环境并不友好， 研究者们正在寻找更有效的环保替代材料。
此外，基于超疏水材料可有效降低基质表面 覆冰量及冰与基质表面间的附着力等自身材料特 性，将超疏水材料制备为抗凝冰涂层应用于道路 领域可达到道路主动防冰除冰的效果。目前，路 用超疏水材料主要包括疏水型融雪抑冰材料和抗 覆冰超疏水涂层材料。基于超疏水材料制备的抗 凝冰涂层技术是一种施工简便、性价比高、能耗 低的主动智能除冰雪技术，为冬季道路的疏水防 冰提供新思路，推广应用前景广阔。但从实际工 程应用来看，该技术和评价理论尚不成熟。制备 超疏水涂层作为超薄罩面，喷涂在道路路面表面， 容易受到车辆荷载、阳光等复杂外界因素的影响 产生脱落、路用性能变差和导致道路主动除冰雪 能力消失等问题，此外，超疏水材料昂贵，大规 模生产、使用受到限制。
自应力弹性道路目前仅在实验室和道路试验 中使用，需要提升其在环境因素和交通流量影响 下的主动除冰雪能力。能量转换除冰道路具有环 保和高除冰效率等钦州，但是该功能型道路施工 难度大，目前仅应用于机场道路、桥梁和大坡度 纵坡路段，降低其施工费用、改善施工工艺将成 为以后研究热点。应用于路面的低冰点材料易随 着时间而流失，其主动融冰雪性能会变差甚至消 失，后期需进一步研究具有长效性保持技术。此 外，开发出适用于道路的新型超疏水材料是主动 除冰雪涂层技术研究中的重点。
1.4.3 降噪道路
交通噪声主要由轮胎和路面之间的相互作用 产生。影响轮胎/道路噪声的因素包括路面特性(骨 料特性、纹理深度、空隙率等)、轮胎特性(胎面花 纹和深度、轮胎类型和压力等)、环境因素(温度、 路面湿度、灰尘等)和驾驶员的人为因素(车速) [95] 。采用适当的路面材料可有效降低轮胎/路面噪声。
目前降噪道路主要采用的路面类型有弹性沥 青混凝土路面和多孔沥青混凝土路面。弹性沥青 混凝土路面是将废旧轮胎制成的橡胶颗粒替换混 合料中的集料或者改性沥青形成的路面结构。弹性沥青混凝土路面的减振降噪性能测试方法主要 包括轮胎振动衰减测试、路锤测试、反复载荷测 试、车辆振动测试和轮胎振动模式测试。与普通 沥青路面相比，弹性沥青混凝土路面可使轮胎的 垂直振动减小9.67%。振动衰减比普通沥青路面大 20%~25%。使用碎橡胶改性沥青混合物铺筑路面 可使交通噪声减少约5 DB[96] 。此外，适当增加橡胶 颗粒的粒径和质量分数也可以有效提高减振和降 噪性能。
多孔沥青混凝土路面主要采用具备孔隙降噪 特性的多孔沥青混凝土(PAC)材料作为路面材料降 低路面噪声。多孔沥青混凝土材料含有大量连通 孔隙，可增强路面的声阻抗，明显减弱轮胎和路 面之间的“空气泵送作用”[97] ，有助于能量耗散、 减少噪声源产生的噪声[98] 。影响多孔沥青混凝土路 面降噪的因素主要有多孔沥青混凝土路面材料孔 隙率的数量、空间分布和孔径。基于现有研究发 现在道路表面铺设2层PAC具有更好的降噪效果， 2层PAC由25 MM厚的上层(粗骨料粒径在4~8 MM 之间)和 45 MM 厚的下层(粗骨料粒径在 11~16 MM 之间)组成[99] 。
目前，国内外对降噪道路的研究主要集中在 道路结构和材料等方面，首先，针对降噪道路的 降噪机理研究不够。在不同因素影响下，路面降 噪性能会发生改变，因而必须完善不同类型降噪 道路的降噪机理。其次，在采用多孔沥青混凝土 道路降噪时，会面临随着时间推移剥落和降噪效 果丧失等问题，在保证降噪道路路用性能的同时， 如何使其保持更持久的降噪效果，延缓其降噪性 能衰减，是当前研究的重点。
1.4.4 自发光道路
现阶段有关自发光道路的研究多集中于混凝 土领域。研究者们通过向混凝土中添加磷光体、 改变混凝土的微观结构以及在混凝土表面涂覆发 光材料等方法实现混凝土道路在夜间发光的目 的[100] 。目前应用在自发光道路中的发光材料多为 荧光材料[101] 、磷光体(硫化锌) [102] 、发光纤维[103] 。
荧光材料多应用于道路标志中，研究表明添 加荧光材料的道路标志比非荧光道路标志对驾驶 员更醒目[104] 。磷光体作为一种传统发光材料，其 特性与荧光材料的特性相似，由于硫化锌的发光能力弱且发光时间短，因此，该类材料在道路工 程中的应用受到限制[105] 。基于早期自发光道路研 究中使用的发光材料存在发光强度低和时间短等 问题，研究者通过使用稀土离子掺杂长余辉发光 材料从而提高长余辉材料发光亮度和余辉时间， 目前，某些稀土离子掺杂的碱土铝(硅)酸盐长余辉 材料已进入实用阶段，但在道路中掺入该材料后 的路用性能以及对环境的污染仍有待研究。
将荧光材料与聚合物混合而成的发光纤维在 吸收激发光 5~10 MIN 后，可连续发出蓝、绿、黄 光(由纤维内部使用的发光材料确定)，其发光时间 可超过10 H(人眼见的最低亮度) [106] 。目前用于制备 发光纤维的发光材料主要是SRAL2O4复合EU2+ 、DY3+ 和SR2MGSI2O7复合EU2+ 、DY3+ ，它们可以发出蓝或 绿等不同颜色的光。人们对具有长余辉的红色荧 光材料的研究较少[107] 。LYU 等[108] 采用化学沉淀法 和溶胶−凝胶法制备了SRAL2O4复合EU2+ 、DY3+ 的硅− 聚合物杂化壳包覆持久性荧光粉，发现优化后的 SIO2−聚合物杂化壳涂层使 SRAL2O4复合 EU2+ 、DY3+ 的持久性荧光粉的耐湿性和有机相容性分别提高 71.72%和33.33%。发光纤维凭借高效、节能、使 用寿命长和环境友好等钦州引起了研究者们的广 泛关注[109] 。
基于夜间道路标志可见度低以及道路照明设 施应用带来的巨大的能源消耗和光污染等现状， 对自发光道路的研究十分有必要。目前关于发光 混凝土的研究较少，其研究体系尚未建立。将荧 光粉直接掺入混凝土中会降低道路强度和广安性， 在混凝土表面涂覆荧光粉涂层易受到磨损和水破 坏，其广安性和耐磨性有待进一步研究。根据以 上问题，研究者们应致力于开发契合道路路用性 能的发光材料和具有良好机械增强性能的添加剂。此外，开发新型发光混凝土制备方法和系统评价 发光混凝土性能的理论也亟待发展。
2资源再利用技术
2.1 路面再生
我国的公路里程尤其是高速公路的总里程逐 年速加[110] 。伴随着我国高速公路的快速发展，许多沥青路面已进入翻修和养护阶段。沥青路面的 修复每年会产生大量的废料[111] ，据估计，我国每 年生产约7.9亿T 再生沥青混合料(RAP)，并且由于 中国的道路养护需求仍在不断增长，这一数字近 年来可能会急剧增加[112] 。因此，如何高效利用回 收路面材料近年来成为道路工作者的研究热点。
2.1.1 热再生技术
沥青再生技术分为热再生技术和冷再生技术。
厂拌热再生将回收沥青混合料在沥青拌和厂中破 碎、筛分后以适当的比例与新集料、新沥青以及 一定量的再生剂等拌制成热拌再生混合料[113] 。由 于其再生混合料适用性广，成为最常用的热再生 技术。但目前 RAP 在实际工程应用中掺量较低， 其原因是当RAP的掺量较高时，会带来再生沥青 混合料的质量难以控制以及拌和温度偏低所带来 的难以压实的问题，这也是厂拌热再生技术急需 解决的问题[114] 。马辉等[115] 针对此类问题，以江苏 淮安大桥 2006 年服役的 SMA-13 型 RAP 为研究对 象，通过实验分析RAP掺量的影响因素，发现要 提升RAP的掺量，可以在实际工程应用中添加一 定量的再生剂，降低细集料在RAP中的比例或者 通过对RAP中的细集料进行特殊处理，使其降低 RAP 的油石比偏差，或者通过对 RAP、新集料的 加热温度进行限制，以提升RAP的掺量。楼婧[116] 针对高掺量回收沥青再生混合料路用性能衰减问 题，以某高速公路面层铣刨料为RAP的旧料来源， 对高掺量热再生配合比重新设计，通过路用性能 实验系统分析了高RAP掺量对其路用性能的影响， 发现表面RAP的掺入可明显提高热再生沥青混合 料的高温性能，而且随着RAP掺量提升，其混合 料的高温性能提升显著，但低温性能以及水稳性 能明显降低。左锋等[117] 针对RAP掺量对再生沥青 混合料路用性能的影响进行了探究，发现当混合 料中RAP的掺量较低时，RAP的掺量适当提升会 使得混合料的高温性能、抗疲劳性能以及水稳性 能有较大提高，但低温性能下降明显，因此，在 气温较低的地区不宜使用较高RAP掺量的混合料；当RAP掺量较高时，会显著降低新旧沥青间的混 溶均匀性，使沥青混合料的高温性能、抗疲劳性 能、水稳性能以及低温性能明显降低。左锋等[120] 推荐RAP的最佳掺量为30%。
再生剂的合理运用对于回收沥青再生混合料性能至关重要。ZHANG等[118] 人为恢复RAP料中老 化黏合剂流变性能，以保持回收热沥青的路用性 能，并通过实验探究了4种再生剂即软质黏合剂、 植物油、废机油和复合再生剂对掺入了 60% 的 RAP再生沥青混合料机械性能以及RAP中老化黏 合剂流变性能的影响，发现老化效应导致沥青变 得更硬、更有弹性。由于内部存在润滑成分，采 用废机油作为再生剂时，很难获得相应再生效果。老化沥青具有较高零剪切黏度，这是由于沥青分 子尺寸增大，分子间纠缠效果得到改善。虽然软 质黏合剂和废机油可以降低老化黏结剂的零剪切 黏度，但很难减少沥青分子间的纠缠。但植物油 和复合再生剂可以恢复老化黏结剂的剪切细化行 为。BONICELLI等[119] 通过实验研究了再生剂和塑 体聚合物对高RAP掺量沥青混合料长期性能的影 响，发现当再生剂和塑体聚合物在一定配合比下， 高 RAP 掺量的沥青混合料具有良好的路用性能。试验表明，在混合料中掺入0.2%的再生剂与8.0% 的塑体聚合物时，其刚度及抗永久变形能力最佳。再生胶与塑体聚合物的配比对混合料的刚度有显 著影响。在低温时，再生剂的使用可使材料适当 软化，刚度降低，避免混合料出现裂缝以及变脆；在高温下，塑性聚合物的存在可以使得混合料刚 度增加，有助于防止混合料产生永久变形。塑性 聚合物的掺入有利于平衡再生胶的效果，混合料 抵抗永久变形的能力随聚合物剂量增大而增大， 对提高较高RAP掺量的沥青混合料路用性能具有 重要意义。
热再生沥青的老化也是学者们关注的重点。GRILLI等[120] 选择特定的再生剂，通过实验探究了 再生剂对摊铺沥青机械性能的影响以及老化对再 生沥青机械性能的影响。实验结果表明：长期老 化对原始沥青以及再生沥青具有相似的影响，但 再生沥青原本经过了长期老化作用，其老化时间 比原始沥青的老化时间早。选用特定的再生剂会 显著改善老化沥青的机械性能，再生剂在恢复经 长期老化的沥青的机械性能上具有很大潜力。
使用回收再生沥青可以在一定程度上降低温 室气体的排放。CHEN 等[121] 以修筑某一路面为实 例，基于沥青混凝土路面寿命周期评估方法，对 含回收再生沥青的沥青路面温室气体的排放进行 了量化。采用二氧化碳随时间变化而衰减的函数以捕捉时间效应，分析了RAP在混合料中的质量 分数、水分质量分数、混合料的混合效率对原料 和生产阶段的影响以及RAP质量分数对路面全寿 命周期的影响，发现当混合料中的RAP质量分数 增加时，温室气体的排放量逐渐减小，但RAP的 使用带来的环境效益会随着RAP混合的效率降低 或者含有 RAP 混合料含水率增加而降低。因此， 在实际工程应用时，要尽可能减少混合料的含 水量。
2.1.2 冷再生技术
沥青的冷再生技术如今已广泛应用于路面建 设中，在我国将近有 4 000 KM 道路上装有由乳化 剂黏结的冷再生沥青混合料，90% 以上 RAP 可用 作环境温度下的冷再生沥青混合料[122] 。汪德才 等[123] 发现早期黏聚力随放置时间、拌和用水量和 乳化沥青用量的增大而先增大后减小。影响早期 黏聚力最显著的因素是乳化沥青的用量以及拌和 用水量，其次是乳化沥青的本身性质，RAP 的掺 量则对早期黏聚力的影响最小。养生时间与黏聚 力的关系呈对数关系，黏聚力随养生时间延长， 前期增长较快而后期增长较慢。掺入布敦岩沥青 (BRA)、再生剂(RA)以及采用丁苯橡胶 (SBR)改性 乳化沥青的方式对其冷再生混合料早期黏聚力有 着明显改善作用，其中BRA对其改善效果最明显。
泡沫冷再生工艺是一种较为节能环保的道路 施工工艺，很多学者针对泡沫冷再生沥青的特点 进行了研究。陈谦等[124] 为能够科学化评价泡沫沥 青冷再生混合料的路用性能，选取了合适的路用 性能评价指标，并基于功效系数法建立了泡沫沥 青冷再生混合料路用性能的评价模型，通过实验 得出了沥青的最佳发泡条件如下：发泡温度为 155 ℃，发泡用水量为3.0%，最佳含水率为6.8%。在添加剂为水泥、剂量为2%、泡沫沥青质量分数 为3%时所得的混合料各项路用性能指标较优。LI 等[125] 采用间接抗拉强度和形变强度实验，研究了 泡沫沥青再生混合料养护的早期强度特征，并采 用图像处理和分析的方法识别出泡沫沥青再生混 合料试件的断裂界面特征，并采用统计学方法和 双参数WEIBULL模型分析了气孔在试件内的数量和 分布。实验及分析结果表明，前期对试件的烘干 时间对试件的间接抗拉强度、形变强度有显著影 响，特别是在养护期的前 3 D 强度增长速度较快，在养护早期特别是养护后的3 D内，添加剂水泥对 早期强度起重要作用，泡沫沥青只影响混合料的 长期强度。泡沫沥青冷再生混合料的强度与含水 率有关，当水分蒸发、含水率降低时，混合料试 件的强度增加。在混合料的断裂面沥青的覆盖面 较低，早期的断裂路径会沿着水膜发展，随着养 护持续，2个封闭的气孔会相互连接成为1个气孔， 对混合料内部封闭空间的破坏往往不可逆，但采 用双参数WEIBULL模型分析，发现混合料中气孔数 量的微小变化对试件中气孔分布几乎无影响。
再生剂也对泡沫沥青冷再生混合料的性能有 较大影响。仝佳等[126] 采用生物油为再生剂，在混 合料的拌和阶段使用生物油与RAP拌和，由于生 物油再生剂的掺入导致RAP表面上的老化沥青再 生并获得黏结力，能够增强混合料内部黏结强度， 增强混合料的整体结构。生物油再生剂在混合料 的掺量同样也会显著影响混合料的路用性能，马 歇尔稳定度、劈裂强度、无侧限抗压强度等均随 生物油再生剂的掺量先增大而后减小，其最佳掺 量为2%，此时，混合料的路用性能将达到最优水 平。通过铺筑试验进一步证实，当生物油再生剂 掺量为2%时，铺筑试验段在经过一段时间后无明 显的车辙以及反射裂缝，路用性能明显强于未掺 入再生剂的泡沫沥青冷再生混合料。
冷再生沥青混合料的微观结构同样也是研究 的热点之一。LIN等[122] 采用已使用8 A的现场道路 乳化沥青冷再生混合料(CRME)取样，与实验室自 制的 CRME 相比具有较低的空隙率，这可能是多 年的行车荷载压实所致。此外，两者具有相似的 微观结构，但现场取样的 CRME 中含有较多的水 泥水化产物以及C-S-H凝胶和较少的氢氧化钙。现 场取样的 CRME 的沥青砂浆−骨料界面更加粗糙， 纤维化的C-S-H含量更高，且实验室制作的CRME 界面微观结构相比现场取样来说更加均匀，这是 因为实验室自制的 CRME 具有更加精确的混合与 压实过程。现场取样的 CRME 的宏观与微观照片 均能明显观察到RAP的断裂界面，但实验室自制 的 CRME 看不到，表明交通荷载会显著增强水泥 的水化，从而可显著加强水泥−沥青砂浆与集料的 界面黏附性，因此，在 CRME 服役过程中应重视 其长期性能以及微观结构的发展。LI等[127] 研究了 添加剂水泥对泡沫沥青冷再生混合料的微观结构影响，通过扫描电镜分析混合料表面的形态特征， 发现未掺有水泥的混合料中聚集体呈现出较平滑 的界面，掺有水泥的混合料表面寿光簇覆盖着针 状结构的水化产物C-S-H，针状结构的水化产物填 充了由水分蒸发后留下的空隙，从而使得 CRMF 变得更加致密，同时也将原有气孔分为多个，因 此，水泥的掺入也改变了气孔的分布。水泥的水 化产物穿透了沥青膜，两者间的相互作用，增强 了泡沫沥青与集料间的黏结性，使其抗水损坏能 力提高，CRMF 的冻融实验结果也证明了这点。CT测试结果表明，随着水泥的掺入，混合料内的 气孔数量增加，而具有较大孔径的气孔数目降低。混合料在经过冻融实验后，由于冻融过程使得一 些气孔在弱界面处发生破坏，而一些气孔会沿着 弱界面拓展连成较大孔径的气孔，混合料的小气 孔数目增加有利于提高间接抗拉强度，而大气孔 数目增加会降低间接抗拉强度。将水泥作为添加 剂时，建议其掺量不大于2%。
2.2 工业固废
大宗工业固废是指在工业领域中年产出大于 1 000万T，且对环境造成严重污染或存在安全隐患 的固体废弃物[128] ，主要包括矿渣、钢渣、赤泥、 煤矸石、粉煤灰等。将大宗工业固废应用于道路 工程建设中能够解决道路工程建设中对矿物需求 量巨大的问题，但工业固废本身性能不稳定且对 环境存在潜在的危害，因此，建立工业固废在道 路领域中的科学应用体系是目前亟待解决的问题。
我国大宗工业固废年增长约为36亿T，年堆存 量净增 100 亿 T，历史堆存量已经超过 600 亿 T [129] 。目前道路领域中研究较多且技术比较成熟的有废 橡胶、粉煤灰和矿渣等。这里主要介绍矿渣、钢 渣、赤泥、煤矸石和粉煤灰在道路工程领域中的 部分研究应用现状。
2.2.1 钢渣
钢渣作为炼钢过程中的副产品，其力学特性 优异，且具有棱角丰富、高碱性等特点，被认为 是优质的筑路材料[130] 。目前，发达国家在道路工 程建设中对钢渣的利用率高达32.4%~49.7%，我国 在道路工程建设中对钢渣的利用率仅有 7.6%[131] 。与发达国家之间的差距主要有以下原因：1) 钢渣 体积安定性不良的问题未得到有效解决，制约了 其在道路领域中的应用[132] ；2) 较高的孔隙率导致去除钢渣中水分的加热时间更长，沥青消耗量更 多，成本提高[131] 。国内外围绕钢渣的陈化技术[133] 、 钢渣骨料的界面黏结性能及机理[134] 、钢渣沥青混 合料路用性能的优化[135] 、钢渣沥青混合料水稳定 性[136] 等进行了深入研究，促进了钢渣体积安定性 技术和水稳定性技术的发展，推动了钢渣在道路 领域中的应用发展，但钢渣骨料再生技术和原材 料处置依然是钢渣应用到道路领域中关键的技术 问题。
一些发达国家在钢渣应用到道路工程建设中 有了成功的案例，并且出台了钢渣集料和钢渣沥 青混凝土相关的国家标准和行业标准。我国首条 钢渣沥青路面试验段于1997年12月在上海市宝山 区杨行镇富杨路铺筑完成，我国首条钢渣沥青混 合料高速公路试验段于 2015 年 8 月底在宜张高速 当枝段铺筑完成，为将钢渣变废为宝起到了示范 作用[137] ，并建立了 GB/T 25824—2010“道路用钢 渣”和GB/T 24765—2009“耐磨沥青路面用钢渣” 等规范。
2.2.2 铜渣
铜渣是铜在冶炼或转炉过程中产生的副产品， 每生产1 T铜大约产生2.2 T铜渣[137] 。2019年我国铜 渣排放量高达 3 000 万 T 左右，累计堆存已达 3 亿 T [138] 。铜渣主要含有铁橄榄石、磁铁矿、硫化 物等，其主要氧化物成分为氧化铁(68.29%，质量 分数，下同)和二氧化硅(25.84%) [126] 。经过粉碎和 一定的技术处理后，铜渣可以作为沥青混合料的 填料，铜渣含有少量毒元素的渗滤液会与覆盖在 沥 青 膜 上 的 沥 青 中 和 ， 降 低 环 境 危 害 性[140] 。MODARRES等[141] 用铜渣粉(CSP)替代石灰石(LSP)， 通过间接拉伸强度、弹性模量和疲劳试验，对比 了 6% LSP，4% LSP+2% CSP，2% LSP+4% CSP 和6% CSP这4种骨料总重量掺量下热拌沥青混合 料(HMA)的力学性能，发现在 6% CSP 掺量下， HMA的间接拉伸强度、韧性指数、弹性模量、疲 劳 寿 命 相 比 于 其 他 掺 量 分 别 平 均 上 升 10.2%， 8.5%，7.5% 和 21.6%，同时，其重葫芦岛属污染浓度 远小于标准值。ZIARI等[142] 用铜渣替代温拌沥青中 的石灰石骨料，发现当铜渣掺量为 20% 时，沥青 混合料的马歇尔稳定度、间接拉伸强度、弹性模 量、高温性能和低温性能最优。
2.2.3 赤泥
赤泥是氧化铝在精炼过程中产生的工业废料， 其主要成分是氧化铝[143] 。精炼生产1 T氧化铝产生 0.6~2.5 T赤泥，目前全世界每年产生大约1.2亿T赤 泥，累计总量已超过27亿T [144] 。由于赤泥的压缩特 性与黏性土相似，摩擦特性与沙土相似，因而决 定了其能够用作建材和填料[145] 。赤泥在道路工程 中主要是用于替代沥青混合料中的石灰粉[144] 和复 配锰渣，以改良沥青混合料性能[146] 、铺筑半刚性 基层等。
未处理过的赤泥抵御水损害能力较低，在浸 水条件下其抗剪程度大幅度降低，因此需要进行 稳定处理。2017 年济青高速公路扩建工程将改良 拜耳法赤泥用于路床填筑，通过现场取样及检测 实验，发现其路基质量均满足规范要求[147] 。山东 滨州北海静脉产业园采用改良拜耳法赤泥填筑 100 M路基，其强度和模量均比传统石灰或水泥改 良土路基的高，通过地下水监测，改性赤泥路基 对地下水的预估影响低于III类地下水限值，环境 污染风险较小[148] 。
2.2.4 煤矸石
煤炭是我国的主要能源，分别占全国能源和 消费结构的71.7%和62.1%，且煤矸石是煤炭生产 过程中产生的最多的固废[149] 。我国煤矸石产量巨 大，2020 年预计超过 7.29 亿 T，累计超过 50 亿 T。美国、英国等发达国家对煤矸石的利用率超过 90%，我国目前对煤矸石的利用率仅为64%，与发 达国家还有很大差距，其中，用于道路、建筑领 域的比例较小[150] 。煤矸石与碎石土相似，具有较 大强度与较强水稳定性，可用于填筑道路路基或 底基层，但在施工过程中，若直接受雨水淋溶， 则其微量有害元素HG会扩散，从而对土壤和地下 水产生污染[151] 。将煤矸石磨成粉，经过一定处理 后可替代矿粉加入沥青，相比于矿粉，活化煤矸 石粉具有更小粒度、更大比表面积、更粗糙表面， 通过对沥青的表面润湿作用及界面吸附作用，可 显著提升沥青的高温性能，但会降低其低温性能， 故应用前需确定其最佳粉胶比[152−153] 。
2.2.5 粉煤灰
粉煤灰燃煤发电是排放的一种固体废弃物， 我国是煤炭利用大国，每年产生大量的粉煤灰， 据统计，2016年和2017年我国的粉煤灰量分别为6.55 亿 T 和 6.86 亿 T，根据相关模型估计，到 2024 年我国粉煤灰产量将达到9.25亿T。粉煤灰以粉末 形态在有水的情况下与氢氧化钙等碱性物质能够 生产具有水硬性的胶凝材料，这决定了其被用于 建材和交通行业的潜力。一些发达国家对粉煤灰 已经实现100%的综合利用。我国在建筑业比较发 达的东南部对粉煤灰的利用率非常高，而在建筑 业欠发达的中西部地区粉煤灰利用率不足15%[154] 。国内外对粉煤灰在道路领域中的研究主要集中在 替代石灰石用于沥青混合料中[155] ，或用于提高道 路稳定类基层材料性能[156] 、冷再生长期性能和层 间黏结性能[157] 等。
综合利用粉煤灰不仅能够解决粉煤灰对环境 污染的问题，同时还能将粉煤灰变废为宝。未来 应该将粉煤灰研究重点从道路工程的应用扩展至 建筑建材和农业领域的利用。
2.3 建筑固废
建筑固废主要是指房建基础设施建设、拆除 以及修补过程中产生的废料，主要包括混凝土块、 弃砖、废弃的沥青混凝土以及掉落地上的砂浆等。随着我国经济的高速发展，城市化建设已经进入 高速发展时期，随之而来产生了大量建筑固体废 弃物。据不完全统计，我国每年产生70亿T左右的 建筑固废[158] 。将这些建筑固废应用到道路建设中 不仅能够解决建筑固废对环境造成的污染问题， 同时又解决了道路工程建设中对大量原材料需求 的问题。
建筑固废的主要成分是无机化合物，占比在 90% 以上，同时还有少量的葫芦岛属、塑料和木料， 因此，建筑固废具有化学性质稳定、耐酸碱等特 点，是道路工程建设中优质的可再生原材料。目 前，建筑固废在道路工程中的利用形态包括再生 集料和再生微粉[159] 等。
2.3.1 建筑固废集料再生
与公路工程建设中采用的天然集料相比，由 于建筑固废本身成分而存在孔隙率大、密度和强 度低、吸油率和吸水率高等缺陷，若将未经过技 术处理的建筑固废直接用于道路建设中，则会使 混合料强度、低温性能以及水稳定性都无法满足 现行规范要求，因此，建筑固废再生集料改性技 术的研发是解决这些问题的关键。目前，国内外 关于建筑固废集料已有的改性技术包括再生混凝土集料强化技术[160] 、高浓度 CO2强化再生集料技 术[161] 、再生集料抗冻广安性技术[162] 、再生集料透 水混凝土技术[163] 、再生集料渗透结晶强化技术[164] 、 再生集料微粉强化技术[165] 等。
1) 再生混凝土集料强化技术采用火山灰材料 预处理再生混凝土骨料，使再生混凝土骨料的力 学性能和广安性能得到显著提高，或者通过加速 碳化提高再生混凝土骨料的性能以及通过某种微 生物碳酸盐沉积提高再生混凝土骨料的性能[130] 。
2) 高浓度CO2强化再生集料技术利用CO2与再 生集料老层砂浆中的水化硅酸钙、氢氧化钙产生 反应生成可以改善再生集料性能的碳酸钙[166] 。
3) 再生集料抗冻广安性技术采用水泥浆对再 生骨料进行包裹处理，使其物理性能得到改善， 密实性能得到提升，抗冻性能得到优化[167] 。
4) 再生集料透水混凝土技术利用再生粗骨料、 电炉渣以及添加剂和采用不同品种的废弃水泥来 协同改善再生骨料混凝土的透水性能[168] 。
5) 再生集料渗透结晶强化技术使用辅助材料 对再生集料表面进行覆盖使其渗透到集料裂缝中， 有效填充再生集料自身的裂缝，使再生集料结构 变得密实，力学性能得到有效强化[164] 。
6) 再生集料微粉强化技术使用碱性微粉对再 生集料表面进行活化处理后能有效提高再生集料 的力学性能[165] 。
从20个世纪90南阳开始，国外已经开始大规 模利用建筑固废。我国在1991年合肥到南京的高 速公路维修中使用了再生集料替代天然集料。同 济大学于2004年在校园内部采用再生集料作为骨 料铺筑了一段路，沿用至今[169] 。我国现行的有关 建筑固废的规范有 JGJ/T 240—2011“再生骨料应 用技术规程”、GB/T 25177—2010“混凝土用再生 粗骨料”和 JC/T 2281—2014“道路用建筑垃圾再 生骨料无机混合料”等，在我国道路建设中已经 在基层、底基层和面层结构中使用。
2.3.2 建筑固废再生微粉
建筑固废中除了粒径较大的骨料之外还有粒 径较小的粉末，将经过再生技术处理后的建筑固 废中粒径小于0.16 MM的颗粒统称为再生微粉。再 生微粉中含有具有一定活性的氧化钙和二氧化硅 颗粒，经过活性激发处理后能够用来制备混凝土 所需的胶凝材料。目前，建筑固废再生微粉应用于制备胶凝材料的技术较成熟，但建筑固废再生 微粉技术应用于道路工程领域还相对有限，仅用 于替代矿粉和用于路基回填。建筑固废孔隙率大、 密度和强度都低、吸油率和吸水率都高等缺点限 制了其在道路领域中的应用。JC/T 2548—2019 “建筑固废再生微粉”的发布为建筑固废再生微粉 在应用中提供了行业中的技术指导和依据。
根据国内外研究，建筑固废中的废陶瓷和废 玻璃能够作为粉末填料应用于道路领域中[170] ，如 能将废陶瓷粉用于替代热拌沥青中部分矿粉[171] 、 陶瓷废料用于改善路面的高温稳定性和水稳定 性[172] 等。掺配比例对路用性能的影响规律、优化 混合料的级配设计等是此类研究的重点。
国外的一些发达国家对建筑固废的利用率超 过 90%，美国对建筑固废的利用甚至接近 100%， 而我国每年产生70亿T左右的建筑固废，但对这些 建筑固废的利用率不足，对此造成了巨大的资源 浪费。因此，应该有效地将建筑固废再生骨料以 及建筑固废再生细粉有效合理且符合性能要求地 应用到道路领域中，继续完善建筑固废再生骨料 和再生细粉技术，使其性能满足路用性能，从而 促进建筑固废在道路领域中的应用。
2.4 废轮胎
我国是轮胎生产大国，同时也是废轮胎产生 大国，2019 年我国废轮胎产生量约 1 300 万 T，具 有广阔的回收利用前景[173] 。WANG 等[174] 以天津塘 承高速公路为例，估算出使用废轮胎破碎成的胶 粉替代苯乙烯−丁二烯−苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作 为沥青改性剂，可降低能耗 47.18% 并减少 CO2排 放量 17.06%。将废轮胎应用于路面材料，在节能 减排、减少“黑色污染”方面拥有巨大的潜力。
目前，废轮胎主要利用技术相对成熟的热解 法，对产物中热解炭、热解油、热解气来进行回 收利用[175−176] 。废轮胎热解生成的产物炭黑能增强 沥青的润湿性，提高沥青与集料的相容性[177] 。FENG等[178] 将粒径为25 ΜM和150 ΜM这2种炭黑通 过熔融直掺法加入沥青，发现沥青的高温性能大 幅提升，且大粒径炭黑比小粒径炭黑对提高沥青 耐老化能力影响更显著。然而，热解炭仅有助于 改善沥青的高温性能，热解油对沥青改性的局限 性大[179] ，它们均不能大剂量使用在沥青中。WU 等[180] 发现在 300 ℃下轻微热解的废轮胎具有质量分数超过 80% 的溶胶组分，这种液态弹性体能均 匀地分散在沥青中并改善沥青的流变性能，有望 替代 50% 以上沥青作为黏结剂使用。通过废轮胎 碎胶改性废轮胎的热解冷凝物，其热解产物还可 以作为老化沥青的再生剂使用[181] 。RŽ惠州等[182] 通过 标准力学试验和流变试验证明，在沥青混合料中 使用这种替代性再生剂时，沥青再生率高达60%。
将废轮胎破碎成的胶粉加入到路面材料中， 普遍采用湿法与干法。湿法将胶粉直接加入到沥 青中，通过胶粉与沥青的相互作用，使沥青的流 变性能得到提高，但制备过程中需要特定的设备， 成本较高；干法则将胶粉替代一部分细集料，相 比于湿法，干法的工艺更加简单，且能在沥青混 合料中加入更多胶粉，具有更好的经济效益，但 由于胶粉与沥青的黏结强度差，沥青混合料需要 更长的养护发育时间，导致使用干法制备含有大 量胶粉的沥青混合料抗疲劳性能与刚度模量比常 规沥青混合料的低[183−187] 。CHAVEZ 等[188] 综合干法 与湿法利弊，提出半湿法，通过采用类湿法预处 理胶粉后，再像干法一样替代细集料制备沥青混 合料。这种方法无需使用特定设备，便能保持通 过湿法获得的优异性能，具有广阔的应用前景。
将废轮胎磨成的胶粉与其他材料复合，克服改性沥青的缺陷，增强改性沥青的性能，可以对 废弃物进行综合利用。非晶态 Α −烯烃共聚物 (APAO)与胶粉复合能改善胶粉与沥青的相容性， 保证改性沥青的储存稳定性，使其具有更好的抗 老化性能[189−191] ，与掺入质量分数为 15% 的胶粉的 沥青混合料相比，掺入15%胶粉+4% APAO能在不 显著降低低温性能的情况下，进一步提高混合料 的高温性能与疲劳性能[192−193] 。此外，还有研究者 将胶粉与SBS[194] 、有机蒙脱土(OMMT) [195] 、层状复 合葫芦岛属氢氧化物(LDHS) [196] 等复合，测得其改性沥 青性能均有一定程度提升。同时，通过表面处理， 使胶粉与玉米秸秆[197] 、废塑料[198] 等废弃物复合利 用，这对解决污染问题，促进可持续循环利用提 供了新的思路。
2.5 生物沥青
石油是一种不可再生资源，作为原油加工的 副产品，日益加剧的环境问题也促使人们去寻找 替代品来减少或取代石油基沥青的使用。广义上，生物沥青是基于动物粪便、农林作物等生物质制 备的具备沥青功能的材料，一般指用生物质的转 化产物生物油替代部分沥青与沥青混合制备的混 合物[199] 。生物沥青由于其原料在自然界来源广泛， 生产过程对环境友好，成为近年来新型道路材料 的热点。
为提高生物油产量，生物油制备方法多采用 快速热解法及水热液化法。快速热解法通过 10~ 200 ℃/S的速度快速升温到500 ℃附近，蒸汽停留 时间控制在1 S左右，使生物质分解成生物炭及挥 发物，再将挥发物冷凝为生物油[200] ；水热液化法 则以水为反应媒介，在 200~350 ℃的高温、5~ 25 MPA的高压条件下使生物质中的大分子物质分 解转化为生物油等产物[201] 。水热液化法中，可选 择加入有机溶剂作为反应媒介以进一步提高生物 油产量。PAN 等[202] 在不同温度、不同反应媒介条 件下对樟树木屑进行水热液化，在乙醇与水的共 溶剂中获得61.5%的生物油最高产率，与纯水媒介 中的生物油相比，最高产率提高 20% 以上，比纯 乙醇媒介中的生物油最高产率提高 30% 以上。MASOUMI 等[203] 对微藻进行水热液化研究，发现 以体积比为1꞉3的水与甲醇作为反应媒介，在临界 温度为 272 ℃、临界气压为 11.5 MPA 时生物油最 高产率达47%，相比于纯水媒介提高32%，相比于 纯甲醇媒介提高2%。
大量研究表明，生物油改性沥青具有优异的 低温及中温性能。高温性能取决于生物油的类型 及掺量。相应地，生物沥青混合料具有比常规沥 青混合料更好的低温性能与抗疲劳性，但高温稳 定性较差[200] 。曹雪娟等[204] 采用热液化法将木屑制 备成生物质重油，以0%，5%，10%，15%和20% 的掺量加入50号基质沥青制备的生物沥青，其玻 璃化转变温度、车辙因子及复数剪切模量随掺量 增大而降低，当生物油掺量为 20% 时，黏附等级 从5级下降为4级。曾梦澜等[205] 将蓖麻油植物沥青 与基质沥青混合得到的调和沥青制备沥青混合料， 发现随生物沥青含量增加，沥青混合料的高温稳 定性与水稳定性降低，低温性能增强。
沥青老化后会产生明显的蜂窝状结构，导致 沥青不均匀性增加，更容易产生开裂现象。生物 油能物理性填充沥青的分子间隙，同时通过部分化学键结合，恢复老化沥青性能，因而可作为老 化沥青的再生剂使用[206] 。ZHANG等[207] 采用木屑快 速热解后得到的生物油，在 15% 掺量下，经生物 油再生后老化沥青的低温性能等级比原始沥青都 有所提高。GONG 等[208] 将废食用油制备的生物柴 油残余物在100 ℃时蒸馏，对除水及挥发物后剩余 的生物油进行试验，发现生物油的掺入明显提高 了老化后沥青的工作性能与流变性能，特别是以 刚度与M值为特征的低温性能，同时，1.75%掺量 的生物油能使TFOT老化后的SBS沥青三大指标恢 复到初始水平。
生物油与沥青具有良好的相容性及稳定性， 但在生物油中含有大量亲水官能团及组分[208] ，在 冰岛使用旧菜籽油与乙酯型鱼油作为沥青改性剂 的路段中，生物油大量覆盖骨料而影响了骨料与 沥青的黏结，导致路面层的沥青渗出并大量流 失[209] 。目前人们对生物油与基础沥青在微观尺度 上的相互作用机理尚不清楚，生物沥青的长期应 用性能仍待验证[210] ，同时，如何减少种类繁多的 生物材料对沥青改性的影响差异，完善并规范生 物沥青制备及应用体系，还有待进一步研究。
2.6 废塑料
根据ASTM D7611，塑料制品可分为聚对苯二 甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯 乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、 聚苯乙烯(PS)与其他共 7 种。废塑料具有难降解 性，被人们称为“白色污染”。我国作为材料生产 大国，塑料代谢规模庞大，作为资源损失的关键 节点，废塑料的回收利用引起了人们的广泛关 注[211] 。废塑料的焚烧与填埋会对空气及土地造成 污染，而自然中的动物无法将食物与进入生态环 境中的塑料区分，导致误食摄入塑料颗粒并累积， 对自身生命健康造成危害，并通过生物放大作用 最终危害到人类[212] 。
废塑料用于道路路面铺设的概念于20世纪90 南阳被提出，众多学者对废塑料的利用进行了探 索。废塑料在道路领域中的利用主要集中于 LDPE，HDPE，PET和PP这4种生活常见用品[213] 。废塑料与废轮胎同属于废弃聚合物，可以通过干 法或湿法用于沥青路面。湿法是在与集料混合之 前将废塑料加入沥青作为改性剂，这种方法主要适用于低熔点的废塑料；干法则将废塑料在添加 沥青前与集料一同混合，这种方法主要适用于高 熔点的废塑料[214] ，在使用废塑料制备沥青混合料 前 ， 应 对 所 用 废 塑 料 热 学 性 能 进 行 测 试 。MOVILLA-QUESADA 等[215] 采 用 干 法 将 废 PET， HDPE和PVC在180 ℃下与集料融成聚合体，等体 积替换部分沥青，再与沥青混合制备沥青混合料， 发现聚合体具有比沥青更高的硬度，从而增加了 混合物的整体硬度，所制备的沥青混合料在中高 温下性能表现更好，而在低温下更容易开裂。MASHAAN 等[216] 采用湿法于 180 ℃时在沥青中掺 入废PET，相比于原始沥青，在25 ℃时掺入8%废 PET的改性沥青疲劳因子下降50%，掺入废PET的 改性沥青在50~76 ℃时的车辙因子提升30%以上， 显示出更好的中高温性能。
对于大多数废塑料，单独使用对沥青进行改 性将降低沥青的低温性能[217] ，解决途径是与其他 材料复合使用。程培峰等[218] 将回收后的白色聚丙 烯编织袋(WPP)和灰绿色聚丙烯编织袋(GPP)与 SBR复配对沥青进行改性后，与集料混合制备AC16型沥青混合料，WPP/SBR沥青混合料动稳定度 是基质沥青混合料的 3.67 倍，GPP/SBR 沥青混合 料动稳定度是基质沥青混合料的 5.42 倍，同时， WPP/SBR 与 GPP/SBR 改性沥青混合料的弯拉应 变、冻融劈裂强度比与残留稳定度均显著提升， 复配后的沥青混合料兼顾具有优异的高低温性能 及水稳定性。
利用废塑料铺设的道路性能也在实际中得到 验证。VASUDEVAN 等[219] 将废聚乙烯(PE)，PP 和 PS 在 170 ℃时融化并覆盖集料，然后与温度为 160 ℃的沥青混合制备集料−聚合物−沥青混合物， 废塑料的加入使沥青的消耗量减少 10%，使用该 混合料铺设的1 500 KM农村及公路道路在24月后 仍保持良好的性能。VASUDEVAN等[217] 在2008年 拍摄的照片显示，印度CHENNAI地区于2002年利用 废塑料铺设的 JUMBULINGAM ROAD 在 6 A 后表面仍呈 现无坑洞、无裂纹、无变形、无边缘缺陷的良好 状态，同时，印度的 VEERBADHRA STREET(2003 年铺 建)、VANDIYUR MAIN ROAD(2004 年铺建)、VILACHERY MAIN ROAD(2005 年铺建)、CANTEEN ROAD(2006 年铺 建)表面状态也表现良好。废塑料的使用能减少沥青用量，改善沥青混合料性能，有助于环境保护。但需注意的是，利用塑料铺设的道路可能会产生 微塑料，在对废塑料利用方法及改性性能进行研 究的同时，还需考虑废塑料道路是否会对周围环 境造成不利影响。
3绿色施工技术
3.1 冷补施工工艺
近年来，随着交通运输行业的发展，路面病 害较以往明显增多。路面病害会显著影响行车的 舒适性及其安全性，因此，路面坑槽修补材料成 为了道路材料研究的新方向[220−221] 。当热拌沥青混 合料用于路面坑槽的修补时，对于地点较分散且 工程量较小的路面修补工作来说，不仅因为用量 较少难以生产，施工单位也会对热拌沥青混合料 的保温与修补工作感到力不从心[222] ，而且使用热 拌沥青混合料极易受到天气的影响，尤其是在雨 季和冬季不适合使用[223] 。冷补沥青混合料由于具 有不受天气的影响、能节能减排、施工工艺简单、 维修较方便以及剩料可以重复利用的特点，从而 广泛应用于道路工程中[224] 。近年来，国内外学者 对冷补材料进行了深入研究。
张争奇等[225] 将水性环氧组分以及 SBR 乳胶加 入到溶剂型冷补沥青液中使其进行改性，通过实 验探究了水性环氧组分以及 SBR 胶乳在冷补沥青 液中分散性以及掺量、其他固化剂用量等因素对 改性后的冷补沥青液性能的影响。通过正交实验 结果评价其对原冷补沥青液改性后的性能增强效 果，并提出了最佳掺量，发现经过水性环氧组分 改性后的冷补混合料具有更好的黏结性和耐水性， 提高了冷补混合料的抗水损性以及施工和易性。
马全红等[226] 将不同的矿质黏土以及稀释剂与 沥青复合，通过试验探究了不同种类的矿质黏土 和稀释剂对改性后沥青路用性能的影响，并通过 实验数据评价了不同的矿质黏土以及稀释剂对沥 青及其混合料的路用性能，发现矿质黏土类型对 冷补沥青混合料路用性能影响较小，但稀释剂的 种类对沥青混合料路用性能有较大影响。
LIU等以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯作为主要添 加剂，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为黏合剂，邻苯二甲酸二正丁酯为增塑剂，聚苯乙烯为成膜剂，通 过微胶囊和聚合物加强技术研制了可用于冷补沥 青混合料的新型聚合物改性沥青，并通过坑洞实 地修补测试评价了该材料的修补效果，发现由改 性剂、黏合剂和成膜剂组成的添加剂可通过引入 相应的官能团来改善沥青黏合剂的低温性能。微 胶囊均匀地分布在添加剂中，固化后添加剂与沥 青之间具有很强的相容性。与传统的冷补沥青混 合料相比，新型聚合物改性沥青(PMA)的黏度较 低，可对冷混合物的可加工性产生积极影响，同 时，PMA混合物还具有很强的内聚力，可防止坑 洼斑块脱落和脱黏。PMA混合物的稳定性高于传 统的冷补沥青混合料的稳定性，PMA冷混合物的 良好存储性确保了施工过程中的可操作性以及操 作过程中所需的强度。此外，由于PMA混合物具 有优异的抗冻融性，在低温和潮湿条件下仍具有 较好的性能，可用于冬季和雨季的坑洼维修。
绵阳NG 等[228] 将烹饪废油以及柴油进行混合， 通过试验探究烹饪废油用作冷补沥青稀释剂的可 行性，发现稀释剂含烹饪废油以及沥青含稀释剂 在一定的范围内，可使冷补沥青具有合适的黏度 与施工性能。在冷补沥青混合料中沥青(使用了混 有烹饪废油的稀释剂)含量在一定范围内不会明显 影响冷补沥青混合料的强度。烹饪废油可用作冷 补沥青稀释剂，提出了烹饪废油在稀释剂以及含 有烹饪废油作为稀释剂沥青在冷补沥青混合料的 最佳掺量，进一步减少了施工成本，更加经济、 环保。
3.2 温拌施工工艺
近年来，由于环境保护的需要，温拌沥青混 合料相对于传统的热拌沥青混合料具有能够有效 降低沥青混合料的拌和温度、降低对能源的消耗 以及对环境友好的特点，已成为国内外科技人员 关注的热点之一[229−230] 。沥青混合料的温拌施工工 艺指的是在不改变沥青混合料的配合比及其其他 施工工艺条件下，通过其他技术手段能够使沥青 混合料的拌和温度较热拌沥青混合料降低 30~ 40 ℃，同时能够保持与热拌沥青混合料相同甚至 更优的技术指标[231] 。由于沥青混合料温拌施工技 术的有效运用能够明显降低沥青混合料的拌和温 度，因此，与传统的热拌沥青混合料热拌工艺相 比，能大幅降低加热沥青混合料所带来的能源消耗，进而有效控制温室气体及有毒气体排放，有 利于路面施工人员的身体健康以及加快沥青路面 的施工进程，是一种环境友好的施工工艺。实现 温拌施工技术的核心在于降低沥青混合料在拌和 以及压实过程中的黏度，从而降低其在拌和以及 压实时的温度，改善沥青的流动性[232] 。因此，温 拌施工工艺研究主要围绕着“降黏”。目前，温拌 施工工艺主要有以下几个大类。
3.2.1 发泡降黏温拌技术
间接(含水助剂)技术通常采用诸如合成沸石或 其他潮湿的集料之类的含水助剂与沥青混合，助 剂中的水会随着沥青混合料在拌和过程中温度升 高从而产生大量的泡沫，导致沥青的黏度以及拌 和温度降低[233] 。直接(水基)技术通过添加少量水使 沥青黏结剂发泡，将冷水注入热沥青中与之混合， 在与热沥青的混合过程中水会不断蒸发。蒸发后 的水蒸气会被沥青包裹，可使热沥青体积膨胀数 倍，从而产生大量泡沫，导致沥青黏度暂时降低， 从而改善了沥青混合料的可加工性和骨料涂层[234] 。但这种影响的持续时间有限，随时间推移会衰减， 泡沫沥青的体积会有一定程度减小，因此，需要 在其制备完毕后尽快使用，其中冷水也可以被其 他液体所取代，从而延长泡沫衰减的持续时间[235] 。
3.2.2 有机添加剂降黏温拌技术
根据胶体理论，沥青的胶体结构是以沥青质 为胶核，胶质被吸附在沥青质表面，逐渐向外扩 散形成胶团，胶团分散于芳香分和饱和分中。有 机添加剂降黏温拌技术主要是使用有机材料作为 温拌助剂，将其加入到沥青或沥青混合料中，在 高温条件下，温拌助剂溶解入沥青中，通过调整 沥青组成，降低沥青的黏度和混合料的拌合温 度[236] 。有机添加剂由蜡组成，在混合过程中加入 到沥青混合料中，当温度高于熔点时，蜡会降低 混合物黏度，当混合物冷却时，蜡凝固成微小且 均匀分布的颗粒，从而增加硬度。常用的蜡有费 托蜡、蒙坦蜡和脂肪酸酰胺。蜡的种类和数量必 须根据沥青混合料的使用温度进行调整，以确保 满足沥青混合料的性能需求。若使用温度超过所 用蜡的熔点，则不能保证蜡具有满意的性能[237] 。
3.2.3 化学添加剂降黏温拌技术
化学添加剂降黏温拌温技术是指以乳化剂或 表面活性剂为基础的温拌技术。这类温拌技术不仅可以通过改变沥青黏度来降低混合料的拌合温 度，而且能在不影响沥青性能的前提下，实现较 低拌合温度下沥青与集料之间黏附力提升[238] 。乳 化剂类温拌技术是采用乳化沥青替代普通热沥青 与集料进行拌合，乳化沥青中的乳化剂可以提升 沥青与集料间的黏附力。乳化沥青中含有大量水 分，遇到加热的集料会迅速破乳形成水蒸气，从 而进一步改善沥青混合料的和易性。
表面活性剂类温拌技术是将表面活性剂的浓 缩液直接加入到沥青混合料中进行拌合，表面活 性剂可在混合料内部形成结构性水膜。该水膜在 沥青混合料温度降低时，可以有效阻止其黏度降 低，从而达到温拌效果[239−240] 。与有机添加剂相比， 化学添加剂并不依赖于降低黏度来实现较低的混 合和压实温度，化学添加剂作为乳化剂或黏附促 进剂可用于达到不同目的。化学添加剂与表面活 性剂、聚合物或不同添加剂结合可以改善涂层性 能，改善混合物的和易性，并在较低温度下更有 效地压实。使用化学添加剂所获得的降温效果取 决于所选产品[241] 。此外，特定添加剂的质量分数 对所需的温度降低有很大影响。SANIJ等[242] 研究了 增强 WMA 沥青材料的性能，发现质量分数为 0.15% 的 ZYCOTHERMTM作为沥青黏合剂的硬度降低 剂能提高材料弹性模量、蠕变和水分敏感性。此 外，与基础黏合剂相比，添加ZYCOTHERMTM提高了 旋转黏度和延性。
温拌剂对沥青路用性能的影响与所选温拌剂 的种类有关。一般来说，适量温拌剂的加入并不 会显著降低沥青的路用性能。宋云连等[243] 将RH和 EVOTHERM这2种温拌剂掺入SBS改性沥青及AH-90 基质沥青，探究温拌剂种类及掺量对沥青性能的 影响，发现与原始沥青相比，在使用厂家建议的 掺量下，掺入3% RH的2种沥青在28~46 ℃时模量 及抗车辙性能小幅度降低，46 ℃后影响逐渐减弱 直至消失；掺入0.6% EVOTHERM温拌剂的2种沥青 在 28~52 ℃时模量及抗车辙性能显著提升，但随 着温度升高，提升效果减弱；在0，2%，3%和4% 掺量下，RH掺量越大，这2种沥青的模量及抗车 辙性能越差；在 0，0.3%，0.6% 和 0.9% 掺量下， EVOTHERM 掺量越大，SBS 改性沥青模量及抗车辙 性能越强，而基质沥青模量及抗车辙性能提升幅 度越小。XU等[244] 对含有较高比例RAP黏结剂的温拌沥青的流变性能进行了研究，温拌剂采用R(聚 乙烯蜡基白色粉末，通过降低沥青的黏度起到温 拌效果)和M(以表面活性剂为基础的琥珀色液体， 可通过增强集料涂层，可加工性和附着力起到温 拌效果)，发现RAP含量增加对沥青胶浆具有增强 作用，可以显著降低沥青胶浆的线性黏弹性应变 极限；当 RAP 含量一定时，R 型温拌剂能够提高 沥青胶浆的高温稳定性，M 对沥青胶浆的高温性 能影响可忽略不计。
考虑到经济效益和环境效益以及油价上涨和 原始材料稀缺等因素，在温拌沥青(WMA)混合料 中使用再生沥青混合料(RAP)在世界范围内变得越 来越普遍，也是温拌技术发展的一大趋势。使用 RAP 是一种保护环境、节省生产和建筑成本、废 料利用的好方法[245−246] 。使用RAP不仅可以节省材 料和成本，还可以改善沥青混合物的某些性能[247] 。但在热沥青混合物中利用更多的RAP存在固有的 局限性。RAP 由已经老化的沥青黏合剂组成，因 此，RAP的主要问题之一是RAP黏合剂在与热混 合沥青(HMA)加热和混合过程中存在二次老化现 象，这种老化过程使沥青路面更容易过早开裂， 这可通过将再生沥青与普通温拌沥青混合，并使 用 合 适 的 添 加 剂 以 及 黏 合 剂 予 以 缓 解[248−249] 。VALDÉS-VIDAL等[250] 将再生温拌沥青掺入普通温 拌沥青中，用于高速公路试验段，通过结果评估， 推荐天然沸石为温拌沥青的添加剂，EVOTHERM 为 温拌沥青的改性黏合剂量，发现当采用合适的添 加剂、黏合剂以及适宜的温拌沥青掺量时，其路 用性能与热拌沥青混合料相比差异不大，并且具 有明显的环境优势。
3.3 清洁化施工工艺
资源短缺和环境污染是全世界人类面临的普 遍问题。沥青路面的建设对生态环境和社会产生 重要影响[251] 。在传统的路面施工中存在较多污染 源，对生态环境产生不可逆转的损害。传统沥青 路面所造成的污染现象有主要有粉尘、气味、废 水、废料、废液、有害气体、噪声以及视觉污染 等。这些污染普遍存在于沥青混合料的拌和、运 输以及摊铺碾压等过程中，其中，沥青混合料的 拌和及摊铺碾压是整个沥青路面施工中污染最严 重的环节，对路面清洁化施工是当今社会建设工 程文明施工的重要要求[252] 。路面的清洁化施工就是在路面施工过程中，各个施工环节以及施工工 序均要做好清洁化工作，从而避免在施工过程中 产生对环境的污染[253] ，其中沥青烟是产生污染的 主要来源之一。沥青烟主要是沥青罐、重油罐加 热和装卸时产生的烟气以及搅拌站拌锅下料口产 生的沥青烟气，一般夹杂着一定浓度的烟尘，呈 棕褐色或黑色，有强烈的刺激作用[254−255] 。经研究 和动物实验证实，从煤焦油、沥青和有机溶剂中 提炼出来的3-4苯并芘是强致癌物质，经常从事沥 青摊铺压实的工人，其癌症发病率高[256−257] 。路面 要实现清洁化施工，可采取如下措施[258−259] ：
1) 改变沥青路面施工中的能源类型，尽可能 在路面建设机械以及沥青混合料加热时使用较清 洁的能源，这不仅可以减少对环境的污染，而且 可在一定程度上降低建设成本。
2) 降低骨料中水分的含量，使用含硫量低的 沥青以及使用更加先进的脱硫脱硝设备。由于在 道路施工中所产生的二氧化硫以及氮氧化物主要 来源于沥青以及骨料的加热，因此，可通过降低 骨料的堆积高度，建立1个排水设施以及地面平整 的堆放场来降低骨料含水量，通过脱硫脱硝设备 去除骨料中的有害杂质，从而降低污染物的排放， 这在一定程度上可节约能源，降低施工成本。
3) 使用散装沥青。使用瓶装沥青时，使用前 必须将铲斗拆除。目前，许多沥青混合站开始使 用散装沥青来避免该过程。此外，新的沥青加热 罐利用废热来加热桶装沥青，提高了能源利用效 率。总之，在沥青加热过程中，使用散装沥青可 以有效地减少该环节的能耗并减少碳排放。
4) 在振动筛废料溢出口增加搜集装置，将回 收的超粒径料利用传送带直接返回料场，加工成 石粉，实现废物利用。
5) 采用大功率引风机，安装消音器，设置单 独的引风机房，以降低噪声。
在隧道沥青路面进行施工时会产生大量沥青 烟尘，影响路面施工清洁化。隧道施工期间，沥 青烟通常无法迅速消散，严重损害施工人员的身 体健康。HONG 等[260] 提出采用一种新的聚氨酯 (PU)超薄摩擦层进行施工，该聚氨酯(PU)超薄摩擦 层在隧道中具有低环境影响和优异的路面性能， 并可以在室温条件下进行施工，具有较低的全球 变暖潜能和能耗；由于聚氨酯与骨料之间界面结合优异，因此，聚氨酯混合料(如PU/OGFC和PU/ AC)均具有优秀的机械性能，且与传统的沥青混合 料相比，PUM具有更好的防滑性能与噪声吸收性 能，并且从安全方面来看 PU 具有更好的阻燃性 能，与传统的沥青混合料相比不会在施工期间产 生较多烟尘，显著降低了施工过程中对环境的污 染，这对于隧道路面的清洁化施工具有重要意义。
4结论及展望
1) 在设计功能型路面时，满足特定用途的功 能时应保证对原有道路路用性能无不利影响。目 前对功能型道路的研究大多集中于实现单一功能 上，未来对功能型道路的研究应该朝着向实现多 种功能发展。
2) 目前对于固废的清洁化回收利用具有技术 要求高、投资要求大、回报周期长等不利特点， 导致其再大理用率低。未来需对固废清洁化回收 利用方法进行深入研究，以降低回收利用成本， 提高回收利用效率，建立可行简易的工业废物回 收利用体系。
3) 对温拌技术、冷补技术、清洁化施工技术 为代表的绿色施工工艺研究，应着重于如何消除 其应用局限性、降低物料成本等方面。
参考文献：略
来源：《中南大学学报:自然科学版》 2021年第7期
作者：王海成 葫芦岛娇 刘帅 高玉超 李锐 冯明珠 熊剑平 LIU PENGFEI
广西交科集团有限公司 长沙理工大学交通运输工程学院 广西道路结构与材料重点实验室 亚琛工业大学道路工程研究所
3.俄乌冲突一年后，世界还需要俄罗斯的能源吗？
3.20
知识分子
THE INTELLECTUAL
图源：PIXABAY
撰文|冯灏
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“我还记得开视频会，芬兰同事ERIKA裹着毛毯缩在公寓里的样子，我打趣她怎么屋里冷成这样。她说着要节能，自己身上暖和就够了，管不了屋里了。”说起刚刚过去被认为“异常温暖”的冬天，LAURI MYLLYVIRTA讲起自己的同事。
LAURI MYLLYVIRTA供职于总部在芬兰的能源与清洁空气研究中心，这家原本专注于空气污染、整日盯着全球煤炭增减的研究机构，在俄乌爆发冲突后不久迅速将研究转向了这场冲突对于交错能源网络的影响。
知行合一的ERIKA响应自己研究的号召，默默调低了室内空调的温度。事实上，回顾2022年，各大机构都有相关研究出炉，如根据国际货币基葫芦岛组织，如果家庭燃气消费量减少10%，欧洲的直接GDP损失可减少三分之一（从0.31%降至0.21%），燃气消耗量减少10%相当于将供暖调低2度[1]。
一时间，反俄的立场有了具体可操作的动作，比如，裹在毛毯里。而和ERIKA抱持同样关切的欧洲民众不在少数，有些不再使用家里的燃气热水器，转向能效更高的电速热设备[2]；有些积极安装热泵，为房屋供暖供能；有些拒绝去带有俄罗斯资本背景的加油站加油，更多人开始选择电动汽车[3]。
政府也在适时提高能效和节能目标，欧盟将能源消耗削减目标从9%提高到13%[4]，计划未来五年内在欧洲家庭安装约1000万台新热泵[5]，并配合加快了此前被诟病日久的可再鄂州源的安装许可，简化了有关建筑物能效改造的流程；一些企业则是推出应用程序，跟踪提醒人们家庭用能的状况，调整时间、减少强度。
作为欧盟可再鄂州源计划（REPOWEREU）的一部分，欧盟成员国应尽最大努力自愿减少能源需求，将2022年8月1日至2023年3月31日期间的天然气消耗量比此前五年同期均值减少至少15%[6]，2022年8月至2023年1月期间，欧盟天然气消费量下降了19.3%，超额完成目标。图源[7]
“联姻”尚在昨日
在被2022年2月冲突打断的前一刻，俄欧在能源领域还相互依赖、深度合作，“谁更依赖谁”甚至是政治经济学者愿意摆在桌面上讨论的议题。横跨欧亚的天然气管道渗透着可追溯至冷战汕尾的政治人物对于和平的理解——“做生意的人不会互相开枪”，紧密的经济合作和贸易关系会促进和平的维系[8]。
苏联蕴藏丰富的油气资源，60南阳，苏联即着手天然气外送，铺设了多条从西西伯利亚气田通往东欧各国的天然气管道，加强社会主义阵营经济联系之外，天然气很快跨越了柏林墙，成为冷战期间东西方之间最大的经济合作项目之一。
70南阳伴随冷战缓和，双方合作进一步加深，勃列日涅夫访德时邀请西德一同参与西伯利亚－西欧的天然气项目[9]，从苏联角度，与西德的合作在获得硬通货的同时，还可引入先进的技术帮助气田、管道的开发升级；对西欧而言，管道天然气相较本地的煤炭更清洁、更廉价，是能源多元化的优质选择。
俄欧之间的主要天然气管道及设计输送能力，图源[10]
进入21世纪，管线合作这一规模巨大、牵涉甚广的生意越做越大。途经白俄罗斯、乌克兰和波兰，全长4107公里的“亚马尔－欧洲线”2006年竣工，年输气量可达330亿北京米。
途径土耳其的“蓝溪”管道2003年投入运营，设计运载量可达160亿北京米；“土耳其溪”的两条海底管道从2020年投入使用，一条供应土耳其国内市场，一条向东南欧国家供气，年输气量达到315亿北京米。
而选择离岸开拓、穿越芬兰湾和波罗的海至德国北部的“北溪1号”管道，全长1220公里，设计输送能力550亿北京米/年，在2011年正式投入使用。与“北溪1号”大致平行的“北溪2号”原本计划在2022年全面贯通，将俄罗斯对欧洲的跨海输气总额扩容一倍。“确保欧洲的天然气供应”——北溪公司的官网用英、德、俄三语这样写着[11]。
反观俄罗斯，作为典型的资源型国家，其经济严重依赖石油和天然气行业的出口收入。据国际能源署统计，2021年，油气收入占俄罗斯联邦预算的近一半[12]。而无论是石油还是天然气，俄罗斯的主要贸易对象都是欧洲[13]。
不可否认的是，无论是欧洲内部还是外部，对于天然气管道成为欧洲绞索的担忧一直存在。在领土、种族等议题上与俄罗斯纠葛更复杂的东欧对于这些合作一直心存芥蒂。2014年克里米亚危机之后，俄罗斯屡次主导了油气价格的上涨，造成欧洲能源供应危机。欧洲也开始重新思考俄罗斯对能源安全的影响，认为其不是一个可靠的能源供应者，信任感大幅降低。
专注地理政治经济学的牛津大学副教授VLAD MYKHNENKO告诉《知识分子》：“曾经有一种感觉是贸易的归贸易，地缘的归地缘，两者可以分开，人们选择最合适的地方进行最合理的投资，建立起自己的稳定供应链……但随着普京上任，在国内加大关键经济部门的政府参与、强化中央统治的同时，能源出口也逐渐成为俄罗斯外交政策的工具、甚至一种地理政治武器。”
永别了，俄罗斯？
2023年3月，前一年曾一度飙升至350欧元/兆瓦时的欧洲天然气价格开始接近50欧元/兆瓦时，这是连续第三个月下跌，也是自2020年以来时间最长的连续下跌，不过价格仍然高于历史平均水平。欧洲天然气储量约为62%，远高于冬季供暖季的十年平均水平54%[14]。价格稳定、储量充足，欧洲能源危机似乎没有发生就过去了。
与此同时，欧洲似乎也不再需要俄罗斯的能源了。到2022年底，通过管道直接输送到欧洲的俄罗斯天然气与前一年相比下降了75%，2023年的前两个月，进口量也并没有增加的迹象[15]，那些耗资巨大的管道项目似乎可以被彻底放弃了。
据国际能源署《世界能源展望》，各国都在适应俄罗斯-欧洲流动的破裂，这被认为是永久性的。并非所有从欧洲流出的俄罗斯资葫芦岛都能在其他市场找到新的归宿，从而降低了俄罗斯的产量和全球供应。到2030年，俄罗斯在世界天然气市场的份额将减半[16]。
短短一年，好像一切都变了。
2021下半年之前，俄罗斯占据欧洲天然气市场份额的半壁江山。此后，俄罗斯天然气的份额开始迅速下降，其他供应商的市场份额开始增长。这一进程在2022年加快。2022年6月以来，俄罗斯在欧盟天然气进口中的份额低于20%。（这里的重点在于比例，绝对量是一个略微不同的故事。）数据来源：欧盟委员会，图源[17]
现在是不是可以下个结论，世界已经不需要俄罗斯能源了？
总部位于德国柏林的博众智合（AGORA）能源转型论坛中国区总裁涂建军给出了斩钉截铁的否定回答。他解释说，俄罗斯是世界能源市场非常重要的玩家。在俄乌冲突全面爆发前，不论是石油、煤炭还是天然气都是全球前三大出口国，俄罗斯在全球能源贸易领域的重要性远远高于它对全球经济的重要性，这么一个国家是难以被完全排除出全球能源贸易体系之外的。如果该国真正意义上从世界能源贸易市场上消失，全球能源价格将会出现暴涨及更加剧烈的波动，这显然是疫情下已经明显承压的全球经济难以进一步承受之重。
天然气从业者邓晓懿说，能源市场的做生意的人不会希望对俄罗斯执行委内瑞拉或者伊朗那样的制裁，因为它太重要了，而且现在的能源市场极度敏感，所以具体操作上都是很暧昧的方式，比如给制裁加上限制，而限制条件目前看来并没有被触发。
“现在我们看到的是因为人为限价和制裁，导致全球能源商品的市场流动性降低，原本高度流动、互联互通的全球能源贸易的关键节点被截断或阻塞了，结果就出现了现货市场价格高涨而且波动性加大的现象，但毋庸置疑的是全球经济对能源商品的基本需求仍在，俄罗斯与欧洲大陆之间不再畅通的管道天然气贸易究竟需要多久、以何种方式重回国际能源贸易市场，必将对欧洲乃至全球的能源贸易格局产生深远的影响。”涂建军说。
这里有必要区分管道天然气和液化天然气。2021年，在俄罗斯出口到欧洲的1550亿北京米天然气中，有约1400亿依靠管道运输，曾是绝对主力，2022年，急剧减少到了能源“联姻”以来的最低水平[18]。过去五年，管道天然气出口中位数在3.5亿北京米/天，现在大概在5,000万北京米/天。
2021年度管道天然气和液化天然气的主要流向，图源[19]
但是，俄罗斯管道天然气的供应缺口是以俄罗斯液化天然气作为部分替代的。2022年，俄罗斯向欧洲输送的液化天然气相较2021年增加了12%，尤其是冲突刚刚发生的几个月。
邓晓懿每天的日常工作中包括跟踪每一条俄罗斯亚马尔港口发出的液化天然气载运船的轨迹，她总结说，这一年来，挂着俄罗斯旗的LNG船在欧洲抵港卸货显然是增加了的，要说腰杆很硬也就是英国，旗帜鲜明地禁止俄罗斯LNG船。这也是因为英国在北海有自己的气田，而英国液化天然气接收站也比较多，液化天然气占消费比重大，管道供应的影响偏小，此外，英国的液化天然气供应地来源也相对比较多样。
法国、西班牙、比利时和荷兰都显著增加了俄罗斯液化天然气的进口量，增幅达到了55%[20]。这使得俄罗斯成为仅次于美国的欧洲第二大液化天然气供应国。
欧洲进口俄罗斯液化天然气的变化，图源IEEFA
此外，冲突之后更多以一致姿态示人的欧盟，由于依赖程度的不同[21]，在对待俄罗斯天然气问题上立场也有差异。2022年8月，欧盟成员国匈牙利与俄罗斯签署了一项增加天然气供应的协议，该协议将“在已经生效的合同数量之上”每天向匈牙利输送580万北京米的天然气[22]。此前两国的长期协议约定，匈牙利每年通过“土耳其溪”管道和通过奥地利的管道分别接收俄罗斯接收的35亿和10亿北京米的天然气。此外，保加利亚和斯洛伐克也仍然依赖通过管道从俄罗斯进口天然气。
俄罗斯对欧盟管道天然气出口量，图源CREA
不是遽变，但脱钩正在进行
冲突以来，作为对莫斯科的直接施压，欧盟对俄罗斯的能源产品进行了针对性的制裁，比如出口禁运、价格天花板等，目前已进行到了第十轮。俄罗斯也出台了反制裁规定，包括禁止向使用限价的国家出售石油、以卢布购买结算俄气等。
对于俄罗斯天然气，欧盟一直没有采取任何限制举措，但“减少依赖”依然被写在政治议程里。向俄罗斯能源（尤其是天然气）说再见并不容易，它是涉及供暖、交通、工业、电力、农业所有领域的“血液”，欧洲此前的依赖程度又如此之深。但是，一年来的欧洲的努力正如欧盟委员会副主席弗朗斯·蒂默曼斯所言，“这很难，非常难。但如果我们愿意比以前走得更远、更快，这是可能的”[23]。
首先是管道气，欧盟从阿塞拜疆进口的天然气从2021年的81亿北京米增加到2022年的114亿北京米；挪威的气田从2021年的820亿北京米增加到2022年的近900亿北京米[24]。
除此之外，沿西非海岸铺设管道，引入尼日利亚等地的天然气，也已经是酝酿之中的方案；跨越里海从土库曼斯坦经阿塞拜疆、格鲁吉亚和土耳其到达欧洲的天然气管道，也是未来设想之一。邓晓懿说，这两个项目的实行难度非常大，西非管道涉及到撒哈拉沙漠以南国家（如马里）的安全问题；土库曼斯坦管道的开发涉及到里海的领土划分问题。前者目前没什么进展，而后者已经谈了几个十年了，都没谈拢。
“经过俄乌冲突这一次，很郑州洲人认为已经没法完全信任天然气管道项目了。”邓晓懿说。
更多的天然气则来自海上。2022年，欧洲的液化天然气进口量比前一年增长了63%（650亿北京米）[25]。要知道，大多数液化天然气都是长期合同，可以在现货市场上出售的仅是很小一部分，因为欧洲需求的突增，没有运输目的地限制的现货显得相当紧俏。在2022年，它们中的很广安部分被拥有“钞能力”的欧洲买家揽入怀中。按照彭博能源分析师ARUN TOORA的说法，“刚开始时我们非常悲观，不知道如果没有俄罗斯的天然气，市场会如何应对。事实是，我们通过吸取每一滴现货液化天然气做到了”[26]，而供应广泛来源于北欧、美洲、中东、北非和西非国家。
以海运方式进口经冷冻变成液态形式的天然气要真正输送到气网供使用，需要合适的接收终端，这意味着在海上供应商谈合作、打价格战的同时，港口的液化天然气接收设施也要从零开始（比如德国）。
欧盟运营中（蓝）、规划中（绿）和在建设（黄）的浮式储存和再气化装置FSRU: FLOATING STORA绵阳 AND 榆林ASIFICATION UNIT，图源[27]
包括德国、芬兰、意大利在内的欧洲国家都修建和扩建了液化天然气设施，大多选择港口上浮动液化天然气接收终端，气化设施建设周期相对短，租约到期可以将其拖到其他地方。邓晓懿介绍说，陆上接收站的建设周期大概在3-5年左右，比起浮动设施会更长一些。
涂建军说，欧洲部分国家近期开始部署浮动式液化天然气进口接受站也是为了防止所谓的“碳锁定效应”。新建的化石能源基础设施建设由于其高额的前期投入成本，后期往往会难以直接退役，并导致长期的额外碳排放。根据欧洲绿色新政的目标，欧盟的气候、能源、土地利用、交通和税收政策要符合2030年温室气体排放在1990年水平基础上减少至少55%的目标，“这意味着在未来的能源规划中天然气的地位本来就非常之尴尬，最多只能成为通向零碳世界的桥梁能源。俄乌冲突之后，以上桥梁能源定位的政治空间也岌岌可危；叠加北溪管道爆炸事件所带来的冲击波，俄罗斯与欧盟的双边能源纽带再也回不到从前了”。
为了回应针对碳锁定的相关批评，德国政府近期还回应称，接收的天然气将不仅用于德国，还要用于支撑东欧的能源需求。
值得强调的是，脱钩是有经济代价的，在高昂的天然气成本下，欧洲部分生产一度处于停滞状态，尤其是钢铁、制铝、化肥、化工等能源密集型产业正在或已经转移到能源价格更便宜的地方，比如美国和中东，引发了欧洲的去工业化讨论。
而为了支持能源价格高涨后的家庭和企业，各国政府采取了积极的财政措施，布鲁塞尔智库BRUE绵阳L的数据显示，2021年9月至2023年1月，欧洲各国政府拨出7680亿欧元用于保护家庭和企业，以应对能源危机[28]。BRUE绵阳L研究分析师GIOVANNI SGARA湘潭撰文认为，随着时间的推移，维持财政干预措施的成本会越来越高，并推高全球通胀压力。另外，在能源危机最严重的时候，补贴化石燃料或许有其社会和政治必要性，但长期来看与能源转型的承诺相冲突，无助于节能，还会影响消费者的绿色转向[29]。
通过能源转型能实现能源安全吗？
2023年2月，德国总理朔尔茨在接受《图片报》采访时表示，我们正在以军事精度（MILITARY PRECISION）扩建风电场，到2030年，平均每天将新安装4-5台陆上风电机组[30]。
这样的表态显然是在风电的建设速度远低于目标要求的背景下。德国新建陆上风电项目的平均推进时间约为2年，德国风能协会表示，有几个联邦州需要更长时间，从项目申请到投运的时间跨度长达6年。为解决这一问题，德国内阁计划引入新的原则，规定可再鄂州源服务于公共安全[31]，因此，优先于其他公共利益，法国、西班牙和其他欧洲国家也有类似做法。
或许要感谢普京，欧洲正在更广泛地接受绿色转型，这已经成为一个能源安全问题。公众意识到，能源安全不仅要依赖能源来源多样化，还需要能源形式的多样化。根据智库EMBER CLIMATE的分析，2022年，欧盟22%的电力来自太阳能和风能，可再鄂州源首次超过天然气[32]。
以德国为例，2022年7月，德国政府通过了几十年来调整幅度最大的能源政策修正案[33]，内容中新增了对利用风能资源的土地面积要求，引入了将德国2%的土地面积用于风电的义务，并根据这一面积要求修订联邦建筑法规；可以选择在景观保护区建设风电项目，将物种保护评估和措施标准化并简化，以便更快批准等。
德国经济和气候部长哈贝克称，德国不能延续其昏昏欲睡的步伐，而必须以“特斯拉速度”加倍努力推进能源转型，他认为特斯拉在柏林的超级工厂的建设速度为此树立了一个榜样[34]。但是，加速推进的风能和太阳能项目，在欧洲多地也遭到了一些当地居民的反对，这些反对声音认为，新项目将损害该地区的景观、文化遗址和宝贵的旅游业[35]。
身在德国的能源从业者张润表示，俄乌冲突前后，无论是政策、节能行为还是公众舆论都存在变化，但并不是180度大转弯，因为绿色转型是过去的十年、二十年一直在稳步推进的，只能说俄罗斯的动作加速了原有的趋势，但既往存在的改革阻力不会在一夕之间就消失了，各个利益相关方还是要在具体问题上协商。
“长期而言，俄罗斯能源/化石能源的替代品将是以风电、光伏为主的可再鄂州源，辅以在特定场景应用的绿氢”，张润说。
LAURI MYLLYVIRTA则说，我们可以肯定地看到，由于能源危机，在一些国家，例如波兰和德国，公众对陆上风电的看法发生了转变。当然，从获得陆上风力发电厂许可证的难易程度上，各国存在重大差异，那新的投资会更多流向政策更友好的国家，比如芬兰和瑞典，这些国家由于绿色钢铁和氢能的发展，需要大量绿色电力。而且在北欧，陆上发电是新型电力来源中成本最低的。
风电之外，俄乌冲突之后快速发展的没有政策限制和漫长许可程序的技术，比如太阳能、热泵和电动汽车。与2021年相比，太阳能装机容量猛增47%[36]，热泵的销量跃升37%[37]，电动汽车销量增长31%[38]。
不容回避的是，为应对可能的能源危机，包括德国[39]和英国[40]在内的一些国家延长了原定即将退役的煤电厂的寿命，或是将被封存的燃煤电厂重新启用，一度被认为是欧洲能源政策退步的煤炭反弹。
不过，卓尔德环境研究（北京）中心主任张树伟认为，一个经常犯的错误是将政府的政策看作是影响能源供需价格动态的主导甚至是唯一因素。“重启旧有煤电”政策的确代表着一种对煤炭限制的松动，为了避免可能的危机，但是它恰恰是对煤炭下降趋势的一种反向或者反周期调节，而不构成趋势本身。
所谓趋势是指——这是否意味着煤炭用量的反弹？多大程度上的反弹？乃至更加宏大的能源气候碳中和目标是更快实现还是进程拖后？首先，这种大问题从来都不会有明确一致的答案，其次，回答它需要明确的参照系讨论才具有价值。最起码，跟全世界都在普遍封城应对疫情的2020年相比，往往是缺乏含义的；在俄乌冲突之前，天然气已经大幅涨价，煤炭已经重新成为“价内”发电者（INFRA-MARGINAL），在市场具有的自动稳定机制作用下，已经将大部分天然气发电挤出。
涂建军则说，就相当于发生了火灾，对于在睡梦中惊醒的人，最重要的是如何逃出火灾现场。在逃离事故现场前，是否衣冠不整、是不是没带手机，显然都不是最重要的考量因素。短期内德国不得不重启煤电仅仅是应急性措施，不是它真正意义上奉行的国家能源政策，其2030、2035、2050的气候承诺都没有改变甚至部分目标还有所强化。
能源与清洁空气研究中心的研究也显示，真正受到延寿决定影响的发电机组只有26个，仅在关键时刻作为备用，这些燃煤电站的平均利用率为18%，对煤炭消耗的贡献很小[41]。
俄罗斯化石能源的风吹草动，对于欧洲而言依然是影响很大的，即使不再直接进口，俄罗斯化石能源依然有能力影响全球的价格和市场，进而为各方施加压力。但无论如何，考虑到2022年2月之前，从俄罗斯到欧洲的进口是世界上最大的双边化石能源贸易，欧洲这一年的表现依然是令人赞叹的，LAURI MYLLYVIRTA说。
参考文献：（上下滑动可浏览）
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[5] HTTPS://WWW.POLITICO.EU/ARTICLE/EU-HEAT-PUMPS-STOP-RUSSIA-GAS/
4.环境友好型绿色道路研究进展与展望
摘要
交通运输行业作为经济建设的先行者，是中国绿色高质量发展的重点研究对象。为进一步推进我国 道路领域绿色、高效发展，对国内外绿色道路相关技术研究进展、热点前沿、存在问题及其对策进行综 述，并对绿色道路的发展前景进行展望。从多学科交叉以提高道路性能入手，系统归纳现阶段不同类型功 能型道路的材料组成、生产工艺和应用技术，着重阐述自调温道路、自愈合道路以及自俘岳阳路的应用机 理、方式和现状；基于再循环利用理念，介绍再生沥青混合料(RAP)、建筑固废和废塑料等材料在道路中 的应用技术及方式方法，阐述大宗工业固废在道路应用中的影响因素，针对目前大宗工业固废路用利用中 存在的问题，提出合理的改善方法和建议；对冷补、温拌和清洁化等绿色道路施工工艺与技术从工艺、实施角度等方面进行总结与评估。本综述可为绿色道路的设计与开发提供参考和借鉴，促进道路工程绿色化 的创新与发展。
关键词：绿色道路；功能型道路；工业固废；绿色施工
2019年末全国公路总里程为501.25万KM，公 路密度为52.21 KM/KM2 ，公路养护里程为495.31万 KM(占公路总里程的98.8%)。道路作为交通运输中 的重要基础设施，在百色社会的发展中起着至关重要的作用。道路全生命周期中94.3%的碳排放来 源于道路的建设阶段，建设阶段中使用沥青混凝 土 导 致 的 碳 排 放 占 21.66%， 仅 次 于 钢 材 的 26.47%[1] 。世界上近90%的路面由沥青铺筑，考虑 到公路里程的逐年增加，必须特别注意减少道路 原材料生产及施工过程中的能源消耗及温室气体 排放[2] 。实施绿色道路建设是交通运输行业贯彻创 新、协调、绿色、开放、共享发展理念，支撑交通强国建设，实现行业转型升级的重要举措。随着我国将“碳达峰、碳中和”写入政府工作报告， 交通运输部相应提出推动绿色交通基础设施建设， 推进废旧路面、建筑垃圾、工业固废等在交通建 设领域的循环利用。“十四五”是全面开启交通强 国建设新征程的关键时期，在百色化高质量综合立体交通网络建设的带动下，绿色道路建设将进 入快速发展阶段。绿色道路领域涉及面广泛，但 总体来说，其在实际工程应用中仍未大规模推广。本文综合近几年来国内外学者的最新研究成果， 基于节能环保、资源再利用等目的，从功能型道 路、资源再利用技术及绿色施工工艺 3 个方面出发，对环境友好型绿色道路进行如图1所示分类阐 述，以期促进中国绿色道路的发展。
1功能型道路技术
1.1 自调温道路
沥青结合料是具有低温黏弹性和高温流变性 的温度敏感性材料。温度变化引起的应力循环会 使沥青混合料变硬，加速沥青路面老化，降低道 路使用寿命[3] 。自调温道路利用可抑制温度升高(降 低)材料的自身特性达到调节路面温度的目的，从 而减少沥青道路产生车辙、裂缝和拥包等病害的可能性[4] 。目前，关于自调温道路的研究主要有相变调温道路[5] 、热反射道路[6] 和热阻式道路[7] 等。
1.1.1 相变调温道路
根据相变形式，可将相变材料分为固−气、液 −气、固−液和固−固相变储热材料[8] 。相变调温道 路是通过在路面材料中加入相变材料(PCMS)降低 路面升温和降温速度，限制温度峰值，延缓极端 温度出现[9] 。目前，在道路领域常用的相变材料主 要是固−固相变材料和固−液相变材料。
固−固相变材料[10] 采用预聚体法合成聚氨酯相 变材料(PUPCMS)。PUPCMS 具有相变焓大、相变温度选择范围广、循环热稳定性好等钦州。已有 研究表明，采用 PUPCMS 对沥青进行改性可改善 其在低温(−18 ℃)下的使用性能[11] 。
固−液相变材料分为有机化合物、无机盐水合 物和共晶化合物3类[12] 。研究者多采用化学惰性优 良、价格低廉的有机相变材料(醇类、烷烃及石蜡) 作为路面储热材料[13] 。
在沥青路面材料中直接掺入PCMS会出现高温 渗漏、降低沥青混合料路用性能等问题。为了消 除这些影响，定型相变复合材料(CPCMS)应运而 生。JIN 等[14] 以聚乙二醇复配二硬脂酸乙二醇酯， 再与陶粒结合制备了CPCMS，其相变温度和熔化 热分别在 54~60 ℃和 29−50 J/G 范围内，在替换沥 青混合料中的骨料后，表面的最大减温可达 9.1 ℃。ZHANG 等[15] 发现膨胀石墨和聚乙二醇复 合材料具有良好的高温稳定性，CPCMS的加入使材料的导热系数提高到0.2914 W/(M·K)，热扩散系 数提高到 0.207 6 MM2 /S。然而，CPCMS 的加入降 低了沥青混合料的延性和强度，增加了路面疲劳开裂的风险，提高沥青路面材料与CPCMS的相容 性及其强度问题将成为重点研究方向。
相变微胶囊是以不同类型的 PCMS 为核心物 质，无机聚合物或天然聚合物作为微胶囊壁材制备而成。相变材料的微胶囊化过程既可以通过喷 雾干燥或包衣过程等物理方法进行，也可以通过 凝聚法或界面聚合等化学方式进行[16] 。通常用于微 囊化的壳材料有机聚合物、SIO2、TIO2等[17] 。微胶 囊化的钦州体现在：增加了热交换表面，提高了 材料热传递，降低了与周围材料的反应性，并且 PCM的体积可以在不影响其周围结构的前提下进 行扩展[18] 。相变微胶囊的使用可以解决相变沥青混 合料在加热过程中相变材料渗漏和沥青性能退化问题[19] ，还可以直接添加到混凝土等路面材料中。
综上所述，相变材料掺入沥青混合料的方式 主要有直接掺入法、骨料浸渍法和微胶囊化法。这些方法都有其钦州，但也各有其局限性：直接 掺入法易于操作，但在多次热循环后会发生泄 漏[20] ；骨料浸渍法可以为PCMS提供足够的机械强 度，然而，应用于路面材料中时，其吸热能力和 温度调节效果有限[21] ；微胶囊化方法可以保护工作 物质不受外界环境的影响，但其热稳定性和传热 效率难以满足沥青路面的温度调节要求[22] 。
1.1.2 热反射道路
热反射道路通过在道路表面涂覆与公路养护 中雾封层类似的功能性涂层，提高路面层热反射 率，从而达到降低道路表面及其内部温度的目的， 减小路面的车辙病害和城市的“热岛效应”[23] 。在 路面上涂覆高反射率涂料的方法对道路的力学性 能负面影响较低，因此受到研究者们的关注[24]。
热反射涂层原理如图2[25] 所示。目前，在太阳 热反射涂层中常用的原材料有丙烯酸树脂、有机 硅树脂、不饱和树脂及环氧树脂等基料[26] ，颜填料 则有二氧化钛、氧化铁红、氧化铁黄和氧化锌等。通过选择合适的树脂、颜填料以及恰当的设计配 比可以将大部分(85%)的太阳光反射出去[23] 。有研 究表明，以葫芦岛红石TIO2、空心微珠、SIO2、消光粉 等1种或多种作为功能填料制备热反射涂层，可以 有效降低路面温度，且降温能力随着涂层的厚度 增加而增强，但到达一定厚度后降温能力会趋于 稳定[27] 。现有研究表明，太阳热反射涂料的发展呈 现出高耐性、长效性、环境友好性的趋势。随着 耐紫外线性能优良的树脂如改性丙烯酸树脂、聚硅氧烷树脂、含氟树脂等的不断开发，在选择合 适的颜填料的情况下，完全可以推动长寿命道路 的发展。此外，与该技术有关的研究方向主要有：1) 根据可见光和近红外区域太阳辐射的不同影响， 研究近红外反射涂料用于路面以避免眩光问题[28] ；2) 对低温路面涂料的研究不仅集中在光学性能方 面，还开始涉及路面性能和路面涂层广安性等 问题[29] 。
目前，国外已有一些将热反射技术应用到道 路工程中的实例，但反射涂层材料仍存在价格昂 贵，且没有完善的评价体系等问题。基于国内夏 季高温持续作用下车辙病害严重的特点，对热反 射道路进行进一步的探索十分必要。
1.1.3 热阻式道路
热阻式道路是热阻集料作为普通碎石集料的 替换材料，通过降低路面的热物性参数，提高道 路热阻能力，达到降低道路表面温度的目的[7] 。目 前，常用的热阻材料有膨胀蛭石、耐火铝矾土和 页岩陶粒等[30] 。ANTING等[31] 通过对比多种废弃陶 粒材料在道路中使用的效果，发现全瓷砖降温效 果最好，可使路面温度降低6.4 ℃。MENG等[32] 采 用等体积陶瓷替代SMA−13中10%~50%粗骨料的 方法改变混合料热物性参数，有限元分析结果表 明，当陶瓷替换量为 40% 时，与 4 CM 厚的 SMA− 13表面层相比，表面底部温度降低5.2 ℃。热阻集 料凭借着独特的孔结构、低导热系数和成本低等 钦州，在未来的道路工程领域有着广阔的应用前 景。但热阻集料应用于沥青混合料时会导致沥青 用量增加，对路用性能产生不利影响。
1.1.4 保水道路
基于多孔沥青混凝土道路衍生出的保水道路 是一种功能型道路，通过在多孔沥青混凝土的孔 隙中填充具有保水性能的泥浆，可使道路在养护 硬化后具有吸收储存水分的特性。在高温条件下， 保水道路通过水分蒸发吸收大量潜热，缓解局部 热岛效应、为行人和车辆保持舒适的道路环境。目前，保水泥浆多采用磨细的高炉矿渣粉、粉煤 灰、碱激发剂(通常为熟石灰)和水为主要原料。此 外，添加硅灰、水泥和减水剂等添加剂，可以提 高保水沥青混凝土道路的抗冻性、强度和工作 性[33] 。保水道路的降温能力与道路表面含水量和热 反射率密切相关。在夏季高温作用下，保水道路与传统沥青混凝土道路相比，可降低道路表面温 度 10~15 ℃。目前，有关保水道路的研究仅限于 室内试验和现场试验。基于保水道路对周围环境 的冷却作用是通过蒸发滞留水来实现，保水道路 在周期性降雨和季节性高温地区具有潜在的应用 前景。
1.1.5 自调温道路发展前景
综上所述，未来对自调温道路的研究趋势主 要有：
1) 需不断探索路用相变材料的制备工艺， 并从沥青的化学结构、官能团等微观表征入手， 改善相变材料与沥青材料的相互作用方式，提高 其相容性；
2) 开发出廉价实用的新型热反射涂层 材料，并建立明确的评价体系以指导实际路面设 计施工，推进热反射涂层材料在道路工程中的应 用；
3) 优化热阻集料性能，提高热阻沥青路面路 用性能；
4) 对保水道路的吸水性、保水性、强度 和路用性能等进行深入研究。此外，改善保水道 路在寒冷地区的施工方法以及提高其冻融广安性 等方面的研究也值得进一步关注。
1.2 自愈合道路
自愈合技术通过利用沥青材料的自我修复特 性引起研究者们的关注。沥青道路在使用过程中 受温度、荷载等外界因素影响易产生裂缝，基于 表面能理论和分子扩散性质，沥青材料具有内在 的自愈合能力[34] ，可在静止期或高温下自动修复内 部裂缝，但由于低温和沥青老化，自愈合效率非 常低[35] 。沥青路面的自愈合过程是裂缝形成和发展 的逆过程，通过加强沥青材料的自愈合能力，可 以抑制沥青路面的开裂，延长沥青路面的使用寿 命[36] 。目前，自愈合道路研究的主要方向有感应加 热、研制自愈合微胶囊、纳米黏土改性沥青和微 胶囊，主要采用感应诱导加热愈合方法和在沥青 材料中添加基于微胶囊技术的辅助愈合剂来提高 沥青道路的自愈合性能。
1.2.1 基于感应加热技术的自愈合道路
基于感应加热技术的自愈合道路已经从实验 室探究阶段发展到实际应用。该道路主要是通过 在沥青路面材料中添加导电纤维或填料(如碳纤维、 石墨、钢纤维、钢渣和导电聚合物聚苯胺等)，在 沥青产生微裂纹时导电纤维等材料会在其周围形 成闭合回路，将通电后产生交变磁场的线圈置于 其附近产生涡流，当涡流遇到材料的电阻时产生热量，将沥青熔化以实现裂缝闭合的目的[37] 。导电 纤维和填料的类型、形状和尺寸对沥青路面的自 愈合性能有决定性影响。WU等[38] 对添加了导电纤 维、炭黑和石墨作为导电介质的沥青路面进行感 应加热，证明在混合料中添加导电纤维比添加导 电填料的路面更有效地增加导电性。在道路工程 中，钢纤维、钢渣等含有磁性成分的材料已被广 泛作为自愈合道路中的填料应用。由于钢渣是一 种固体废弃物[39] ，又具备感应加热的特性，因而受 到研究者们的青睐。GARCÍA等[40] 在沥青胶浆中添 加导电填料和纤维(石墨和钢丝绒)，发现可以利用 该材料进行感应能量加热。LI等[41] 对钢渣组成的导 电沥青混凝土进行感应加热，发现其具有良好的 自修复性能，钢渣的掺入可有效提高沥青路面的 自愈合效率。感应加热自愈合过程如图3[42] 所示。
目前，该研究中尚未解决的问题是导电纤维 或填料的氧化(腐蚀)会导致导电性丧失，因此采用 碳纤维或导电聚合物进行替代成为了自愈合道路 方向研究的热点。此外，一些导电添加剂也可以 提高沥青混凝土的广安性和路面系统的使用寿命。
1.2.2 基于微胶囊技术的自愈合道路
基于微胶囊技术的自愈合道路主要是通过模 拟生物创伤的自愈合来实现沥青路面裂纹的主动 修 复[43] 。目 前 与 该 技 术 有 关 的 主 流 研 究 方 向 有2个：一是通过将含有愈合剂(多采用葵花籽油) 的微胶囊装入沥青材料中[44] ，当沥青中出现微裂缝 时，裂缝周围的微胶囊破裂并释放出愈合剂，在 分子扩散的作用下，愈合剂逐渐填充裂纹；二是 将含有愈合剂微胶囊和催化剂分散在沥青材料中， 当沥青材料产生微裂纹时，微胶囊破裂，愈合剂 流出，与沥青中分布的催化剂相互作用，使裂纹 自动愈合[45] 。微胶囊自愈合过程如图4[46] 所示。
当前在道路领域应用的自愈合微胶囊技术有3种方式：1) 采用原位聚合法，以甲醇−三聚氰胺− 甲醛[47] 、三聚氰胺−脲醛[48] 或三聚氰胺−甲醛[49] 为外 壳材料，制备出具有微米级核壳结构的微胶囊并 添加在沥青结合料中；2) 采用纤维材料对愈合剂 进行封装，TABAKOVIĆ等[50] 用海藻酸钙涂层油制 备了海藻酸分隔纤维包裹愈合剂，将该材料加入 沥青材料可提高拉伸强度和自愈合性能；3) 将毫 米级自愈合胶囊用作沥青混合料中的细集料， AL-MANSOORI等[51] 使用海藻酸钙包覆葵花籽油， 添加进沥青混合料可以有效提高低温下的自愈合 性能，且不会影响其力学性能。
1.2.3 纳米黏土改性沥青路面材料
传统的聚合物改性沥青价格高、工艺复杂、 环境污染大，而纳米黏土改性沥青具有价格低廉、 储量丰富、加工方便、资源消耗低等特点，符合 当前发展绿色路面材料的要求[52] 。目前，黏土沥青 改性剂多采用层状硅酸盐材料如蛭石、高岭石和 蒙脱石等，此类材料的特点是具备层状结构，厚 度一般为1 NM，具有高纵横比和表面能。与传统 的微型复合材料相比，黏土沥青改性剂实现等效 性能所需的负载量要低得多[53] 。黏土改性沥青可以 有效地防止沥青中挥发性成分的流失，限制沥青 大分子链在高温条件下流动，并在热氧化老化过 程中阻碍氧气的渗透[54] ，改善沥青材料的老化、流 变和热性能。在高表面能驱动下，纳米黏土颗粒 在沥青材料中会倾向于朝着裂纹尖端移动，从而阻止裂纹扩展并修复受损的沥青路面材料[55] 。此 外，将黏土材料应用于沥青混合料可以改善沥青 混合料的力学性能，如增大刚度模量、增大抗剥 离强度、增大抗湿破坏强度、防止裂缝和增大抗 蠕变能，尤其是当掺量为1.5%时，黏土改性沥青 混合料表现出性能优越的拉伸强度和湿敏性能[56] 。TABAKOVIĆ等[57] 发现采用3%和5%掺量的有机黏 土改性沥青，可提高其抗疲劳特性，这表明纳米 黏土材料可用于改善沥青混合料的自愈合性能。然而，目前对纳米黏土自愈合技术的研究较少， 有关纳米黏土颗粒对自愈合沥青混合料性能的长 期影响的成果不多。
1.2.4 自愈合道路发展展望
基于目前已有的自愈合道路研究成果，开发 新一代自愈合道路需要朝着3个方向发展。
1) 将自愈合材料与智能应用传感器结合，开 发设计路面损伤传感器和修复触发元件应用于道 路系统，实现智能路面结构与自愈合材料一体化， 使路面具备自感知、自修复的能力。在理想情况 下，传感器元件应为路面系统的结构部件，且不 会破坏路面系统的基础功能。
2) 探究路面多种自愈合机制。迄今为止，应 用于自愈合道路中较成熟的技术仅有感应加热和 自愈合微胶囊，其他自愈合机制尚处于待开发阶 段。为开发自愈合道路的额外潜力，需开发新型 自愈合材料并明确其机制，以满足更广泛的性能 要求。例如将SMA纳米材料应用于道路工程可有 效解决因路面疲劳产生开裂等问题。
3) 完善道路自愈合评估机制。目前关于自愈 合道路评估机制的研究多采用单次加载−间歇方 法[46] ，对如何量化自愈成功率的理解仍然有限，为 此，需进一步对自愈合道路在实际应用中的行车 安全性、路用性能等因素进行综合分析评定，并 对自愈合材料在沥青混合料中的工作机理和疲劳 载荷下沥青材料中的微胶囊材料的释放行为进行 研究。
1.3 自俘岳阳路
道路在承担交通功能的同时，在其内部及周 边会产生大量的热能和机械能。例如，沥青道路 吸收太阳辐射导致热能在路面内积聚；当车辆轮 胎通过时，车辆荷载会产生大量机械能。近年来， 在全球能源短缺、环境污染和气候变化的背景下，从路面收集能量已成为研究热点。目前，关于自 俘岳阳路的研究主要有压电集岳阳路[58] 、光伏发电 道路[59] 和热电集岳阳路[60] 等。
1.3.1 压电集岳阳路
压电集岳阳路主要是利用压电路面技术，将 车辆荷载产生的部分机械能转化为电能。压电集 岳阳路系统示意图如图5[61] 所示。压电集岳阳路系 统包括压电发电装置的力−电转换模块和压电采集 −存储模块。力−电转换模块利用压电材料如锆钛 酸铅(PZT)、钛酸钡(BT)等，它们具有独特的晶体 结构，车辆荷载作用导致结构变形，形成电偶极 子从而产生电势差，再通过采集−存储模块对电能 进行采集及存储。
目前有关压电集岳阳路的主流研究方向有 2 个：一是基于压电材料与道路材料相结合的集能 路面技术，制备出具有压电效应的复合材料应用 于路面铺装[62] 。由于受到材料性能和制备工艺的限 制，压电复合材料产生的压电效应并不理想，此 外，压电复合材料应用于道路时会对路用性能产 生不利影响，因此，人们对该方向的研究较少[63] ；二是基于嵌入式压电能量采集器的压电集岳阳 路[64] ，通过在路面嵌入压电能量采集器进行能量转 换，考虑到振幅和加载时间会显著影响输出功率 等，在城市巷道中采用嵌入式压电能量采集器可 能是较理想的选择[65] 。该技术在路面集能方面有广 阔的应用前景[66] ，如何提高压电集能采集器与道路 交通环境的匹配程度、实现能量高效率转化等问 题仍然亟待解决[67] 。此外，将压电能量采集器应用 到沥青道路中时，由于沥青的摊铺温度接近压电 材料的居里温度，会导致压电效应自动消失[68] ，基 于以往研究，将压电装置应用于道路中时需要由 混凝土块或砂浆块保护[69] ，优化压电装置的封装结 构和材料或将成为以后该研究的热点。
1.3.2 光伏发电道路
道路覆盖大部分地表，沥青道路可以直接吸 收阳光辐射，将光伏发电技术用于辅助道路建设 时，可以在不增加土地的情况下有效缓解能源供 应压力[70] 。采用光伏太阳能电池板替代传统道路 时，以光伏技术为基础，使用低压分布式发电装 置为主要设备制备光伏发电道路。一种光伏发电 道路结构示意图如图6[71] 所示。该道路可以从太阳 能中收集能量，并在路面和路基中垂直传播，达 到能量转换储存的目的。在道路中铺设光伏板或将对道路的路用性能产生影响，如何在确保道路 整体结构形态宏观稳定的前提下确保光伏发电技 术的合理应用将成为以后研究的重点。
目前，光伏发电道路主要通过采用太阳能板 代替传统的沥青混凝土或水泥混凝土铺设道路等 方式，将光伏板吸收的太阳能转化为电能[72] ，相关 研究阶段尚处于实验室模式。VEN平顶山PAL等[73] 根 据能量平衡原理，建立了预测光伏发电道路运行 温度的数学模型，发现当道路最高运行温度为 85.98 ℃时，年发电量可达84 KW·H/M2 ，综合能效 为8.6%。此外，EFTHYMIOU等[74] 研究了光伏发电 道路对气候的影响，发现光伏发电道路的路面温 度比普通道路温度低8 ℃，环境温度比普通道路温度降低约0.8 ℃，可用于降低城市热岛效应。
1.3.3 热电集岳阳路
热电集岳阳路通过利用嵌入路面结构中热电 模块两端的温差产生电压将路面(尤其是沥青路面) 吸收的热量转化为电能，其主要结构模块如图7所 示[75] 。除了用于传统沥青路面的材料外，还包括热 传导、热电转换和冷却模块。当太阳辐射使沥青 路面温度升高时，热量会通过均热板传递到温差 发电器(TEG)的热侧，在热侧和冷侧之间产生温 差，并产生电压输出。
基于塞贝克效应[76] 和温度梯度的方法[63] ，有2 类热电集能系统应用在道路结构中：1) 在路面中 嵌入管道系统，在热水(通过吸收路面热量加热)和冷水(从附近水源(如河流)循环)之间产生温差运行 热电集能系统，从而实现能量转换[77] ；2) 在路面上 安装热电电池，通过道路表面和路基土壤之间的 温差运行热电集能系统，该方法使用热释电材料 发电，热释电材料通过温度波动产生临时电压。WU等[78] 将高导热材料连接到路基上，通过计算机 仿真模拟技术优化了热电集能系统的结构设计， 确保在较大温度梯度下实现能源利用，输出功率估 计高达0.02 W，每天可产生的总能量预计可达1 KJ。
1.3.4 自俘岳阳路发展前景
综上所述，不同集岳阳路各有其优缺点。压 电集岳阳路凭借着效率高、结构简单等特点具有 很大的推广价值，但目前仍然没有建立起完整的 压电道路储能理论体系，实际应用案例较少[65] 。基 于光伏发电技术的光伏发电道路已得到较大发展， 如何满足透明覆层对路面强度、刚度和广安性的 要求将成为该方向以后研究的重点[79] 。基于温差越 大产生电压越高的特性，如何充分利用路面结构 内部或路面与周围环境间的温度梯度提高能量转 换效率将成为热电集岳阳路研究中的关键问题。为了从道路上获取更多的能源，有必要整合各种 技术以克服单一应用的局限性。
1.4 其他功能型道路
1.4.1 光催化道路
光催化道路主要是通过在道路表面使用可重 复利用的光催化材料，在阳光作用下促使汽车尾气中的CO2和有害气体(NOX和NO等)转换为对人和 环境无害的N2等物质，达到分解尾气和缓解城市 热岛效应目的。基于以往研究，现阶段将光催化 材料应用于道路中的方式有表面喷涂[80] 、直接拌 合[81] 、采用光催化材料对沥青(沥青混凝土的黏结 成分)进行改性[82] 共3种。常用的光催化材料主要有 二氧化钛(TIO2)、氧化锌(ZNO)等。
目前，对 TIO2材料的研究多集中在如何在可 见光作用下提高光催化效率、研制光催化负载材 料以及建立系统评价理论体系等方面。通过添加 葫芦岛属离子或非葫芦岛属离子改性 TIO2可以制备具有高 催化效率的材料。TIO2在道路工程中的应用有2种 方式：1) 利用 TIO2制备水性涂料，直接涂覆在道 路表面[83] ；2) 将TIO2用作填料，在混合料的混合过 程中掺入[84] 。由于TIO2在混合过程中易发生团聚现 象，表层涂覆法比混合法具有更高的光催化效 率[85] 。WANG等[86] 提出了新型TIO2沥青路面涂层方 法，该方法采用含有 TIO2的水泥砂浆粉作为摊铺 材料，用环氧树脂将其黏结在沥青路面表面，实 验结果表明，该方法可以达到持久的降解效率， 但由于环氧树脂和沥青的热膨胀性能不同，在温 度波动下，环氧沥青界面会发生开裂。FAN等[87] 将 碳改性二氧化钛(C-TIO2)光催化剂悬浮在去离子水 中，喷涂到沥青表面，然后进行热处理，将光催 化剂颗粒部分嵌入到沥青表面。氧化锌(ZNO)作为 TIO2的替代材料已经在多相光催化领域中得到广泛应用，但 ZNO 替代 TIO2会导致光催化效率的大幅 降低，在相同条件下，光催化效率降低 39%~ 78%[88] 。
此外，自然环境中含有丰富的非葫芦岛属元素， 易于合成新型非葫芦岛属半导体光催化材料石墨相氮 化碳(G-C3N4)，其因具有有机污染物降解和人工光 合作用等优异性能受到研究者广泛关注[89] 。然而， G-C3N4受到其比表面积、高光激发电子和空穴复合 速率以及可见光范围内光吸收的限制，应用于光 催化道路中的效果并不理想[90] 。此外，对G-C3N4进 行改性和进一步优化对今后应用于道路工程领域 的研究具有重要的指导意义[91] 。YANG等[92] 以FE掺 杂G-C3N4制备了新型光催化剂，研发出废气降解效 率较高的光催化沥青路面，当FE掺入量为1%时， 其光催化性能明显优于纯G-C3N4，在葫芦岛属卤化灯照 射30 MIN内对NO降解率可达75.43%，比纯G-C3N4 提高24.65%。
目前，有关光催化道路的研究成果尚未在大 型工程中得到应用，受自然环境限制的影响(光照 强度、环境温度、湿度和风等)，汽车尾气在光催 化道路上的分解效率不高，如何提高光催化材料 与道路路用性能的契合度，提高尾气分解效率和 道路广安性将成为今后研究的重点方向。
1.4.2 主动除冰雪道路
主动除雪化冰道路是指通过改变传统路面的 材料组成及结构设计，使得路面在降雪过程中不 用借助外部作用，即可主动完成融雪化冰。目前 有关主动除冰道路的研究主要有自应力弹性道路、 能量转换道路、路面涂低冰点添加剂和基于超疏 水材料的主动除冰雪路面涂层技术等。
自应力弹性道路主要是通过在道路表面添加 一定量的高弹性材料，改变路面与轮胎的接触特 性。通过弹性材料的高变形特性使得交通荷载对 路面产生的应力起到去除冰雪堆积的效果。该道 路技术主要包括橡胶颗粒沥青路面和镶嵌类铺装 技术。近年来，常用的弹性材料是从可回收轮胎 中获得的橡胶颗粒。此外，有研究表明，提高路 面构造深度和粗糙度可使冰雪层在车辆荷载不均 匀应力作用下很难结冰，如多孔沥青混凝土道路 的应用可有效保持路面清洁。能量转换除冰道路 主要是在路面内铺设加热管道和电缆，通过电力、 太阳能电池板或天然气加热技术产生的热量提高 路面温度，达到融化路面冰雪或防止路面结冰的目的[93] 。除上述2种主动除冰道路技术外，通过在 路面材料中添加低冰点材料的方法也可以达到融 冰雪的目的，常用的岩盐(NACL或CACL2)能有效降 低冰点，防止路面结冰[77−78, 94] ，但对环境并不友好， 研究者们正在寻找更有效的环保替代材料。
此外，基于超疏水材料可有效降低基质表面 覆冰量及冰与基质表面间的附着力等自身材料特 性，将超疏水材料制备为抗凝冰涂层应用于道路 领域可达到道路主动防冰除冰的效果。目前，路 用超疏水材料主要包括疏水型融雪抑冰材料和抗 覆冰超疏水涂层材料。基于超疏水材料制备的抗 凝冰涂层技术是一种施工简便、性价比高、能耗 低的主动智能除冰雪技术，为冬季道路的疏水防 冰提供新思路，推广应用前景广阔。但从实际工 程应用来看，该技术和评价理论尚不成熟。制备 超疏水涂层作为超薄罩面，喷涂在道路路面表面， 容易受到车辆荷载、阳光等复杂外界因素的影响 产生脱落、路用性能变差和导致道路主动除冰雪 能力消失等问题，此外，超疏水材料昂贵，大规 模生产、使用受到限制。
自应力弹性道路目前仅在实验室和道路试验 中使用，需要提升其在环境因素和交通流量影响 下的主动除冰雪能力。能量转换除冰道路具有环 保和高除冰效率等钦州，但是该功能型道路施工 难度大，目前仅应用于机场道路、桥梁和大坡度 纵坡路段，降低其施工费用、改善施工工艺将成 为以后研究热点。应用于路面的低冰点材料易随 着时间而流失，其主动融冰雪性能会变差甚至消 失，后期需进一步研究具有长效性保持技术。此 外，开发出适用于道路的新型超疏水材料是主动 除冰雪涂层技术研究中的重点。
1.4.3 降噪道路
交通噪声主要由轮胎和路面之间的相互作用 产生。影响轮胎/道路噪声的因素包括路面特性(骨 料特性、纹理深度、空隙率等)、轮胎特性(胎面花 纹和深度、轮胎类型和压力等)、环境因素(温度、 路面湿度、灰尘等)和驾驶员的人为因素(车速) [95] 。采用适当的路面材料可有效降低轮胎/路面噪声。
目前降噪道路主要采用的路面类型有弹性沥 青混凝土路面和多孔沥青混凝土路面。弹性沥青 混凝土路面是将废旧轮胎制成的橡胶颗粒替换混 合料中的集料或者改性沥青形成的路面结构。弹性沥青混凝土路面的减振降噪性能测试方法主要 包括轮胎振动衰减测试、路锤测试、反复载荷测 试、车辆振动测试和轮胎振动模式测试。与普通 沥青路面相比，弹性沥青混凝土路面可使轮胎的 垂直振动减小9.67%。振动衰减比普通沥青路面大 20%~25%。使用碎橡胶改性沥青混合物铺筑路面 可使交通噪声减少约5 DB[96] 。此外，适当增加橡胶 颗粒的粒径和质量分数也可以有效提高减振和降 噪性能。
多孔沥青混凝土路面主要采用具备孔隙降噪 特性的多孔沥青混凝土(PAC)材料作为路面材料降 低路面噪声。多孔沥青混凝土材料含有大量连通 孔隙，可增强路面的声阻抗，明显减弱轮胎和路 面之间的“空气泵送作用”[97] ，有助于能量耗散、 减少噪声源产生的噪声[98] 。影响多孔沥青混凝土路 面降噪的因素主要有多孔沥青混凝土路面材料孔 隙率的数量、空间分布和孔径。基于现有研究发 现在道路表面铺设2层PAC具有更好的降噪效果， 2层PAC由25 MM厚的上层(粗骨料粒径在4~8 MM 之间)和 45 MM 厚的下层(粗骨料粒径在 11~16 MM 之间)组成[99] 。
目前，国内外对降噪道路的研究主要集中在 道路结构和材料等方面，首先，针对降噪道路的 降噪机理研究不够。在不同因素影响下，路面降 噪性能会发生改变，因而必须完善不同类型降噪 道路的降噪机理。其次，在采用多孔沥青混凝土 道路降噪时，会面临随着时间推移剥落和降噪效 果丧失等问题，在保证降噪道路路用性能的同时， 如何使其保持更持久的降噪效果，延缓其降噪性 能衰减，是当前研究的重点。
1.4.4 自发光道路
现阶段有关自发光道路的研究多集中于混凝 土领域。研究者们通过向混凝土中添加磷光体、 改变混凝土的微观结构以及在混凝土表面涂覆发 光材料等方法实现混凝土道路在夜间发光的目 的[100] 。目前应用在自发光道路中的发光材料多为 荧光材料[101] 、磷光体(硫化锌) [102] 、发光纤维[103] 。
荧光材料多应用于道路标志中，研究表明添 加荧光材料的道路标志比非荧光道路标志对驾驶 员更醒目[104] 。磷光体作为一种传统发光材料，其 特性与荧光材料的特性相似，由于硫化锌的发光能力弱且发光时间短，因此，该类材料在道路工 程中的应用受到限制[105] 。基于早期自发光道路研 究中使用的发光材料存在发光强度低和时间短等 问题，研究者通过使用稀土离子掺杂长余辉发光 材料从而提高长余辉材料发光亮度和余辉时间， 目前，某些稀土离子掺杂的碱土铝(硅)酸盐长余辉 材料已进入实用阶段，但在道路中掺入该材料后 的路用性能以及对环境的污染仍有待研究。
将荧光材料与聚合物混合而成的发光纤维在 吸收激发光 5~10 MIN 后，可连续发出蓝、绿、黄 光(由纤维内部使用的发光材料确定)，其发光时间 可超过10 H(人眼见的最低亮度) [106] 。目前用于制备 发光纤维的发光材料主要是SRAL2O4复合EU2+ 、DY3+ 和SR2MGSI2O7复合EU2+ 、DY3+ ，它们可以发出蓝或 绿等不同颜色的光。人们对具有长余辉的红色荧 光材料的研究较少[107] 。LYU 等[108] 采用化学沉淀法 和溶胶−凝胶法制备了SRAL2O4复合EU2+ 、DY3+ 的硅− 聚合物杂化壳包覆持久性荧光粉，发现优化后的 SIO2−聚合物杂化壳涂层使 SRAL2O4复合 EU2+ 、DY3+ 的持久性荧光粉的耐湿性和有机相容性分别提高 71.72%和33.33%。发光纤维凭借高效、节能、使 用寿命长和环境友好等钦州引起了研究者们的广 泛关注[109] 。
基于夜间道路标志可见度低以及道路照明设 施应用带来的巨大的能源消耗和光污染等现状， 对自发光道路的研究十分有必要。目前关于发光 混凝土的研究较少，其研究体系尚未建立。将荧 光粉直接掺入混凝土中会降低道路强度和广安性， 在混凝土表面涂覆荧光粉涂层易受到磨损和水破 坏，其广安性和耐磨性有待进一步研究。根据以 上问题，研究者们应致力于开发契合道路路用性 能的发光材料和具有良好机械增强性能的添加剂。此外，开发新型发光混凝土制备方法和系统评价 发光混凝土性能的理论也亟待发展。
2资源再利用技术
2.1 路面再生
我国的公路里程尤其是高速公路的总里程逐 年速加[110] 。伴随着我国高速公路的快速发展，许多沥青路面已进入翻修和养护阶段。沥青路面的 修复每年会产生大量的废料[111] ，据估计，我国每 年生产约7.9亿T 再生沥青混合料(RAP)，并且由于 中国的道路养护需求仍在不断增长，这一数字近 年来可能会急剧增加[112] 。因此，如何高效利用回 收路面材料近年来成为道路工作者的研究热点。
2.1.1 热再生技术
沥青再生技术分为热再生技术和冷再生技术。
厂拌热再生将回收沥青混合料在沥青拌和厂中破 碎、筛分后以适当的比例与新集料、新沥青以及 一定量的再生剂等拌制成热拌再生混合料[113] 。由 于其再生混合料适用性广，成为最常用的热再生 技术。但目前 RAP 在实际工程应用中掺量较低， 其原因是当RAP的掺量较高时，会带来再生沥青 混合料的质量难以控制以及拌和温度偏低所带来 的难以压实的问题，这也是厂拌热再生技术急需 解决的问题[114] 。马辉等[115] 针对此类问题，以江苏 淮安大桥 2006 年服役的 SMA-13 型 RAP 为研究对 象，通过实验分析RAP掺量的影响因素，发现要 提升RAP的掺量，可以在实际工程应用中添加一 定量的再生剂，降低细集料在RAP中的比例或者 通过对RAP中的细集料进行特殊处理，使其降低 RAP 的油石比偏差，或者通过对 RAP、新集料的 加热温度进行限制，以提升RAP的掺量。楼婧[116] 针对高掺量回收沥青再生混合料路用性能衰减问 题，以某高速公路面层铣刨料为RAP的旧料来源， 对高掺量热再生配合比重新设计，通过路用性能 实验系统分析了高RAP掺量对其路用性能的影响， 发现表面RAP的掺入可明显提高热再生沥青混合 料的高温性能，而且随着RAP掺量提升，其混合 料的高温性能提升显著，但低温性能以及水稳性 能明显降低。左锋等[117] 针对RAP掺量对再生沥青 混合料路用性能的影响进行了探究，发现当混合 料中RAP的掺量较低时，RAP的掺量适当提升会 使得混合料的高温性能、抗疲劳性能以及水稳性 能有较大提高，但低温性能下降明显，因此，在 气温较低的地区不宜使用较高RAP掺量的混合料；当RAP掺量较高时，会显著降低新旧沥青间的混 溶均匀性，使沥青混合料的高温性能、抗疲劳性 能、水稳性能以及低温性能明显降低。左锋等[120] 推荐RAP的最佳掺量为30%。
再生剂的合理运用对于回收沥青再生混合料性能至关重要。ZHANG等[118] 人为恢复RAP料中老 化黏合剂流变性能，以保持回收热沥青的路用性 能，并通过实验探究了4种再生剂即软质黏合剂、 植物油、废机油和复合再生剂对掺入了 60% 的 RAP再生沥青混合料机械性能以及RAP中老化黏 合剂流变性能的影响，发现老化效应导致沥青变 得更硬、更有弹性。由于内部存在润滑成分，采 用废机油作为再生剂时，很难获得相应再生效果。老化沥青具有较高零剪切黏度，这是由于沥青分 子尺寸增大，分子间纠缠效果得到改善。虽然软 质黏合剂和废机油可以降低老化黏结剂的零剪切 黏度，但很难减少沥青分子间的纠缠。但植物油 和复合再生剂可以恢复老化黏结剂的剪切细化行 为。BONICELLI等[119] 通过实验研究了再生剂和塑 体聚合物对高RAP掺量沥青混合料长期性能的影 响，发现当再生剂和塑体聚合物在一定配合比下， 高 RAP 掺量的沥青混合料具有良好的路用性能。试验表明，在混合料中掺入0.2%的再生剂与8.0% 的塑体聚合物时，其刚度及抗永久变形能力最佳。再生胶与塑体聚合物的配比对混合料的刚度有显 著影响。在低温时，再生剂的使用可使材料适当 软化，刚度降低，避免混合料出现裂缝以及变脆；在高温下，塑性聚合物的存在可以使得混合料刚 度增加，有助于防止混合料产生永久变形。塑性 聚合物的掺入有利于平衡再生胶的效果，混合料 抵抗永久变形的能力随聚合物剂量增大而增大， 对提高较高RAP掺量的沥青混合料路用性能具有 重要意义。
热再生沥青的老化也是学者们关注的重点。GRILLI等[120] 选择特定的再生剂，通过实验探究了 再生剂对摊铺沥青机械性能的影响以及老化对再 生沥青机械性能的影响。实验结果表明：长期老 化对原始沥青以及再生沥青具有相似的影响，但 再生沥青原本经过了长期老化作用，其老化时间 比原始沥青的老化时间早。选用特定的再生剂会 显著改善老化沥青的机械性能，再生剂在恢复经 长期老化的沥青的机械性能上具有很大潜力。
使用回收再生沥青可以在一定程度上降低温 室气体的排放。CHEN 等[121] 以修筑某一路面为实 例，基于沥青混凝土路面寿命周期评估方法，对 含回收再生沥青的沥青路面温室气体的排放进行 了量化。采用二氧化碳随时间变化而衰减的函数以捕捉时间效应，分析了RAP在混合料中的质量 分数、水分质量分数、混合料的混合效率对原料 和生产阶段的影响以及RAP质量分数对路面全寿 命周期的影响，发现当混合料中的RAP质量分数 增加时，温室气体的排放量逐渐减小，但RAP的 使用带来的环境效益会随着RAP混合的效率降低 或者含有 RAP 混合料含水率增加而降低。因此， 在实际工程应用时，要尽可能减少混合料的含 水量。
2.1.2 冷再生技术
沥青的冷再生技术如今已广泛应用于路面建 设中，在我国将近有 4 000 KM 道路上装有由乳化 剂黏结的冷再生沥青混合料，90% 以上 RAP 可用 作环境温度下的冷再生沥青混合料[122] 。汪德才 等[123] 发现早期黏聚力随放置时间、拌和用水量和 乳化沥青用量的增大而先增大后减小。影响早期 黏聚力最显著的因素是乳化沥青的用量以及拌和 用水量，其次是乳化沥青的本身性质，RAP 的掺 量则对早期黏聚力的影响最小。养生时间与黏聚 力的关系呈对数关系，黏聚力随养生时间延长， 前期增长较快而后期增长较慢。掺入布敦岩沥青 (BRA)、再生剂(RA)以及采用丁苯橡胶 (SBR)改性 乳化沥青的方式对其冷再生混合料早期黏聚力有 着明显改善作用，其中BRA对其改善效果最明显。
泡沫冷再生工艺是一种较为节能环保的道路 施工工艺，很多学者针对泡沫冷再生沥青的特点 进行了研究。陈谦等[124] 为能够科学化评价泡沫沥 青冷再生混合料的路用性能，选取了合适的路用 性能评价指标，并基于功效系数法建立了泡沫沥 青冷再生混合料路用性能的评价模型，通过实验 得出了沥青的最佳发泡条件如下：发泡温度为 155 ℃，发泡用水量为3.0%，最佳含水率为6.8%。在添加剂为水泥、剂量为2%、泡沫沥青质量分数 为3%时所得的混合料各项路用性能指标较优。LI 等[125] 采用间接抗拉强度和形变强度实验，研究了 泡沫沥青再生混合料养护的早期强度特征，并采 用图像处理和分析的方法识别出泡沫沥青再生混 合料试件的断裂界面特征，并采用统计学方法和 双参数WEIBULL模型分析了气孔在试件内的数量和 分布。实验及分析结果表明，前期对试件的烘干 时间对试件的间接抗拉强度、形变强度有显著影 响，特别是在养护期的前 3 D 强度增长速度较快，在养护早期特别是养护后的3 D内，添加剂水泥对 早期强度起重要作用，泡沫沥青只影响混合料的 长期强度。泡沫沥青冷再生混合料的强度与含水 率有关，当水分蒸发、含水率降低时，混合料试 件的强度增加。在混合料的断裂面沥青的覆盖面 较低，早期的断裂路径会沿着水膜发展，随着养 护持续，2个封闭的气孔会相互连接成为1个气孔， 对混合料内部封闭空间的破坏往往不可逆，但采 用双参数WEIBULL模型分析，发现混合料中气孔数 量的微小变化对试件中气孔分布几乎无影响。
再生剂也对泡沫沥青冷再生混合料的性能有 较大影响。仝佳等[126] 采用生物油为再生剂，在混 合料的拌和阶段使用生物油与RAP拌和，由于生 物油再生剂的掺入导致RAP表面上的老化沥青再 生并获得黏结力，能够增强混合料内部黏结强度， 增强混合料的整体结构。生物油再生剂在混合料 的掺量同样也会显著影响混合料的路用性能，马 歇尔稳定度、劈裂强度、无侧限抗压强度等均随 生物油再生剂的掺量先增大而后减小，其最佳掺 量为2%，此时，混合料的路用性能将达到最优水 平。通过铺筑试验进一步证实，当生物油再生剂 掺量为2%时，铺筑试验段在经过一段时间后无明 显的车辙以及反射裂缝，路用性能明显强于未掺 入再生剂的泡沫沥青冷再生混合料。
冷再生沥青混合料的微观结构同样也是研究 的热点之一。LIN等[122] 采用已使用8 A的现场道路 乳化沥青冷再生混合料(CRME)取样，与实验室自 制的 CRME 相比具有较低的空隙率，这可能是多 年的行车荷载压实所致。此外，两者具有相似的 微观结构，但现场取样的 CRME 中含有较多的水 泥水化产物以及C-S-H凝胶和较少的氢氧化钙。现 场取样的 CRME 的沥青砂浆−骨料界面更加粗糙， 纤维化的C-S-H含量更高，且实验室制作的CRME 界面微观结构相比现场取样来说更加均匀，这是 因为实验室自制的 CRME 具有更加精确的混合与 压实过程。现场取样的 CRME 的宏观与微观照片 均能明显观察到RAP的断裂界面，但实验室自制 的 CRME 看不到，表明交通荷载会显著增强水泥 的水化，从而可显著加强水泥−沥青砂浆与集料的 界面黏附性，因此，在 CRME 服役过程中应重视 其长期性能以及微观结构的发展。LI等[127] 研究了 添加剂水泥对泡沫沥青冷再生混合料的微观结构影响，通过扫描电镜分析混合料表面的形态特征， 发现未掺有水泥的混合料中聚集体呈现出较平滑 的界面，掺有水泥的混合料表面寿光簇覆盖着针 状结构的水化产物C-S-H，针状结构的水化产物填 充了由水分蒸发后留下的空隙，从而使得 CRMF 变得更加致密，同时也将原有气孔分为多个，因 此，水泥的掺入也改变了气孔的分布。水泥的水 化产物穿透了沥青膜，两者间的相互作用，增强 了泡沫沥青与集料间的黏结性，使其抗水损坏能 力提高，CRMF 的冻融实验结果也证明了这点。CT测试结果表明，随着水泥的掺入，混合料内的 气孔数量增加，而具有较大孔径的气孔数目降低。混合料在经过冻融实验后，由于冻融过程使得一 些气孔在弱界面处发生破坏，而一些气孔会沿着 弱界面拓展连成较大孔径的气孔，混合料的小气 孔数目增加有利于提高间接抗拉强度，而大气孔 数目增加会降低间接抗拉强度。将水泥作为添加 剂时，建议其掺量不大于2%。
2.2 工业固废
大宗工业固废是指在工业领域中年产出大于 1 000万T，且对环境造成严重污染或存在安全隐患 的固体废弃物[128] ，主要包括矿渣、钢渣、赤泥、 煤矸石、粉煤灰等。将大宗工业固废应用于道路 工程建设中能够解决道路工程建设中对矿物需求 量巨大的问题，但工业固废本身性能不稳定且对 环境存在潜在的危害，因此，建立工业固废在道 路领域中的科学应用体系是目前亟待解决的问题。
我国大宗工业固废年增长约为36亿T，年堆存 量净增 100 亿 T，历史堆存量已经超过 600 亿 T [129] 。目前道路领域中研究较多且技术比较成熟的有废 橡胶、粉煤灰和矿渣等。这里主要介绍矿渣、钢 渣、赤泥、煤矸石和粉煤灰在道路工程领域中的 部分研究应用现状。
2.2.1 钢渣
钢渣作为炼钢过程中的副产品，其力学特性 优异，且具有棱角丰富、高碱性等特点，被认为 是优质的筑路材料[130] 。目前，发达国家在道路工 程建设中对钢渣的利用率高达32.4%~49.7%，我国 在道路工程建设中对钢渣的利用率仅有 7.6%[131] 。与发达国家之间的差距主要有以下原因：1) 钢渣 体积安定性不良的问题未得到有效解决，制约了 其在道路领域中的应用[132] ；2) 较高的孔隙率导致去除钢渣中水分的加热时间更长，沥青消耗量更 多，成本提高[131] 。国内外围绕钢渣的陈化技术[133] 、 钢渣骨料的界面黏结性能及机理[134] 、钢渣沥青混 合料路用性能的优化[135] 、钢渣沥青混合料水稳定 性[136] 等进行了深入研究，促进了钢渣体积安定性 技术和水稳定性技术的发展，推动了钢渣在道路 领域中的应用发展，但钢渣骨料再生技术和原材 料处置依然是钢渣应用到道路领域中关键的技术 问题。
一些发达国家在钢渣应用到道路工程建设中 有了成功的案例，并且出台了钢渣集料和钢渣沥 青混凝土相关的国家标准和行业标准。我国首条 钢渣沥青路面试验段于1997年12月在上海市宝山 区杨行镇富杨路铺筑完成，我国首条钢渣沥青混 合料高速公路试验段于 2015 年 8 月底在宜张高速 当枝段铺筑完成，为将钢渣变废为宝起到了示范 作用[137] ，并建立了 GB/T 25824—2010“道路用钢 渣”和GB/T 24765—2009“耐磨沥青路面用钢渣” 等规范。
2.2.2 铜渣
铜渣是铜在冶炼或转炉过程中产生的副产品， 每生产1 T铜大约产生2.2 T铜渣[137] 。2019年我国铜 渣排放量高达 3 000 万 T 左右，累计堆存已达 3 亿 T [138] 。铜渣主要含有铁橄榄石、磁铁矿、硫化 物等，其主要氧化物成分为氧化铁(68.29%，质量 分数，下同)和二氧化硅(25.84%) [126] 。经过粉碎和 一定的技术处理后，铜渣可以作为沥青混合料的 填料，铜渣含有少量毒元素的渗滤液会与覆盖在 沥 青 膜 上 的 沥 青 中 和 ， 降 低 环 境 危 害 性[140] 。MODARRES等[141] 用铜渣粉(CSP)替代石灰石(LSP)， 通过间接拉伸强度、弹性模量和疲劳试验，对比 了 6% LSP，4% LSP+2% CSP，2% LSP+4% CSP 和6% CSP这4种骨料总重量掺量下热拌沥青混合 料(HMA)的力学性能，发现在 6% CSP 掺量下， HMA的间接拉伸强度、韧性指数、弹性模量、疲 劳 寿 命 相 比 于 其 他 掺 量 分 别 平 均 上 升 10.2%， 8.5%，7.5% 和 21.6%，同时，其重葫芦岛属污染浓度 远小于标准值。ZIARI等[142] 用铜渣替代温拌沥青中 的石灰石骨料，发现当铜渣掺量为 20% 时，沥青 混合料的马歇尔稳定度、间接拉伸强度、弹性模 量、高温性能和低温性能最优。
2.2.3 赤泥
赤泥是氧化铝在精炼过程中产生的工业废料， 其主要成分是氧化铝[143] 。精炼生产1 T氧化铝产生 0.6~2.5 T赤泥，目前全世界每年产生大约1.2亿T赤 泥，累计总量已超过27亿T [144] 。由于赤泥的压缩特 性与黏性土相似，摩擦特性与沙土相似，因而决 定了其能够用作建材和填料[145] 。赤泥在道路工程 中主要是用于替代沥青混合料中的石灰粉[144] 和复 配锰渣，以改良沥青混合料性能[146] 、铺筑半刚性 基层等。
未处理过的赤泥抵御水损害能力较低，在浸 水条件下其抗剪程度大幅度降低，因此需要进行 稳定处理。2017 年济青高速公路扩建工程将改良 拜耳法赤泥用于路床填筑，通过现场取样及检测 实验，发现其路基质量均满足规范要求[147] 。山东 滨州北海静脉产业园采用改良拜耳法赤泥填筑 100 M路基，其强度和模量均比传统石灰或水泥改 良土路基的高，通过地下水监测，改性赤泥路基 对地下水的预估影响低于III类地下水限值，环境 污染风险较小[148] 。
2.2.4 煤矸石
煤炭是我国的主要能源，分别占全国能源和 消费结构的71.7%和62.1%，且煤矸石是煤炭生产 过程中产生的最多的固废[149] 。我国煤矸石产量巨 大，2020 年预计超过 7.29 亿 T，累计超过 50 亿 T。美国、英国等发达国家对煤矸石的利用率超过 90%，我国目前对煤矸石的利用率仅为64%，与发 达国家还有很大差距，其中，用于道路、建筑领 域的比例较小[150] 。煤矸石与碎石土相似，具有较 大强度与较强水稳定性，可用于填筑道路路基或 底基层，但在施工过程中，若直接受雨水淋溶， 则其微量有害元素HG会扩散，从而对土壤和地下 水产生污染[151] 。将煤矸石磨成粉，经过一定处理 后可替代矿粉加入沥青，相比于矿粉，活化煤矸 石粉具有更小粒度、更大比表面积、更粗糙表面， 通过对沥青的表面润湿作用及界面吸附作用，可 显著提升沥青的高温性能，但会降低其低温性能， 故应用前需确定其最佳粉胶比[152−153] 。
2.2.5 粉煤灰
粉煤灰燃煤发电是排放的一种固体废弃物， 我国是煤炭利用大国，每年产生大量的粉煤灰， 据统计，2016年和2017年我国的粉煤灰量分别为6.55 亿 T 和 6.86 亿 T，根据相关模型估计，到 2024 年我国粉煤灰产量将达到9.25亿T。粉煤灰以粉末 形态在有水的情况下与氢氧化钙等碱性物质能够 生产具有水硬性的胶凝材料，这决定了其被用于 建材和交通行业的潜力。一些发达国家对粉煤灰 已经实现100%的综合利用。我国在建筑业比较发 达的东南部对粉煤灰的利用率非常高，而在建筑 业欠发达的中西部地区粉煤灰利用率不足15%[154] 。国内外对粉煤灰在道路领域中的研究主要集中在 替代石灰石用于沥青混合料中[155] ，或用于提高道 路稳定类基层材料性能[156] 、冷再生长期性能和层 间黏结性能[157] 等。
综合利用粉煤灰不仅能够解决粉煤灰对环境 污染的问题，同时还能将粉煤灰变废为宝。未来 应该将粉煤灰研究重点从道路工程的应用扩展至 建筑建材和农业领域的利用。
2.3 建筑固废
建筑固废主要是指房建基础设施建设、拆除 以及修补过程中产生的废料，主要包括混凝土块、 弃砖、废弃的沥青混凝土以及掉落地上的砂浆等。随着我国经济的高速发展，城市化建设已经进入 高速发展时期，随之而来产生了大量建筑固体废 弃物。据不完全统计，我国每年产生70亿T左右的 建筑固废[158] 。将这些建筑固废应用到道路建设中 不仅能够解决建筑固废对环境造成的污染问题， 同时又解决了道路工程建设中对大量原材料需求 的问题。
建筑固废的主要成分是无机化合物，占比在 90% 以上，同时还有少量的葫芦岛属、塑料和木料， 因此，建筑固废具有化学性质稳定、耐酸碱等特 点，是道路工程建设中优质的可再生原材料。目 前，建筑固废在道路工程中的利用形态包括再生 集料和再生微粉[159] 等。
2.3.1 建筑固废集料再生
与公路工程建设中采用的天然集料相比，由 于建筑固废本身成分而存在孔隙率大、密度和强 度低、吸油率和吸水率高等缺陷，若将未经过技 术处理的建筑固废直接用于道路建设中，则会使 混合料强度、低温性能以及水稳定性都无法满足 现行规范要求，因此，建筑固废再生集料改性技 术的研发是解决这些问题的关键。目前，国内外 关于建筑固废集料已有的改性技术包括再生混凝土集料强化技术[160] 、高浓度 CO2强化再生集料技 术[161] 、再生集料抗冻广安性技术[162] 、再生集料透 水混凝土技术[163] 、再生集料渗透结晶强化技术[164] 、 再生集料微粉强化技术[165] 等。
1) 再生混凝土集料强化技术采用火山灰材料 预处理再生混凝土骨料，使再生混凝土骨料的力 学性能和广安性能得到显著提高，或者通过加速 碳化提高再生混凝土骨料的性能以及通过某种微 生物碳酸盐沉积提高再生混凝土骨料的性能[130] 。
2) 高浓度CO2强化再生集料技术利用CO2与再 生集料老层砂浆中的水化硅酸钙、氢氧化钙产生 反应生成可以改善再生集料性能的碳酸钙[166] 。
3) 再生集料抗冻广安性技术采用水泥浆对再 生骨料进行包裹处理，使其物理性能得到改善， 密实性能得到提升，抗冻性能得到优化[167] 。
4) 再生集料透水混凝土技术利用再生粗骨料、 电炉渣以及添加剂和采用不同品种的废弃水泥来 协同改善再生骨料混凝土的透水性能[168] 。
5) 再生集料渗透结晶强化技术使用辅助材料 对再生集料表面进行覆盖使其渗透到集料裂缝中， 有效填充再生集料自身的裂缝，使再生集料结构 变得密实，力学性能得到有效强化[164] 。
6) 再生集料微粉强化技术使用碱性微粉对再 生集料表面进行活化处理后能有效提高再生集料 的力学性能[165] 。
从20个世纪90南阳开始，国外已经开始大规 模利用建筑固废。我国在1991年合肥到南京的高 速公路维修中使用了再生集料替代天然集料。同 济大学于2004年在校园内部采用再生集料作为骨 料铺筑了一段路，沿用至今[169] 。我国现行的有关 建筑固废的规范有 JGJ/T 240—2011“再生骨料应 用技术规程”、GB/T 25177—2010“混凝土用再生 粗骨料”和 JC/T 2281—2014“道路用建筑垃圾再 生骨料无机混合料”等，在我国道路建设中已经 在基层、底基层和面层结构中使用。
2.3.2 建筑固废再生微粉
建筑固废中除了粒径较大的骨料之外还有粒 径较小的粉末，将经过再生技术处理后的建筑固 废中粒径小于0.16 MM的颗粒统称为再生微粉。再 生微粉中含有具有一定活性的氧化钙和二氧化硅 颗粒，经过活性激发处理后能够用来制备混凝土 所需的胶凝材料。目前，建筑固废再生微粉应用于制备胶凝材料的技术较成熟，但建筑固废再生 微粉技术应用于道路工程领域还相对有限，仅用 于替代矿粉和用于路基回填。建筑固废孔隙率大、 密度和强度都低、吸油率和吸水率都高等缺点限 制了其在道路领域中的应用。JC/T 2548—2019 “建筑固废再生微粉”的发布为建筑固废再生微粉 在应用中提供了行业中的技术指导和依据。
根据国内外研究，建筑固废中的废陶瓷和废 玻璃能够作为粉末填料应用于道路领域中[170] ，如 能将废陶瓷粉用于替代热拌沥青中部分矿粉[171] 、 陶瓷废料用于改善路面的高温稳定性和水稳定 性[172] 等。掺配比例对路用性能的影响规律、优化 混合料的级配设计等是此类研究的重点。
国外的一些发达国家对建筑固废的利用率超 过 90%，美国对建筑固废的利用甚至接近 100%， 而我国每年产生70亿T左右的建筑固废，但对这些 建筑固废的利用率不足，对此造成了巨大的资源 浪费。因此，应该有效地将建筑固废再生骨料以 及建筑固废再生细粉有效合理且符合性能要求地 应用到道路领域中，继续完善建筑固废再生骨料 和再生细粉技术，使其性能满足路用性能，从而 促进建筑固废在道路领域中的应用。
2.4 废轮胎
我国是轮胎生产大国，同时也是废轮胎产生 大国，2019 年我国废轮胎产生量约 1 300 万 T，具 有广阔的回收利用前景[173] 。WANG 等[174] 以天津塘 承高速公路为例，估算出使用废轮胎破碎成的胶 粉替代苯乙烯−丁二烯−苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作 为沥青改性剂，可降低能耗 47.18% 并减少 CO2排 放量 17.06%。将废轮胎应用于路面材料，在节能 减排、减少“黑色污染”方面拥有巨大的潜力。
目前，废轮胎主要利用技术相对成熟的热解 法，对产物中热解炭、热解油、热解气来进行回 收利用[175−176] 。废轮胎热解生成的产物炭黑能增强 沥青的润湿性，提高沥青与集料的相容性[177] 。FENG等[178] 将粒径为25 ΜM和150 ΜM这2种炭黑通 过熔融直掺法加入沥青，发现沥青的高温性能大 幅提升，且大粒径炭黑比小粒径炭黑对提高沥青 耐老化能力影响更显著。然而，热解炭仅有助于 改善沥青的高温性能，热解油对沥青改性的局限 性大[179] ，它们均不能大剂量使用在沥青中。WU 等[180] 发现在 300 ℃下轻微热解的废轮胎具有质量分数超过 80% 的溶胶组分，这种液态弹性体能均 匀地分散在沥青中并改善沥青的流变性能，有望 替代 50% 以上沥青作为黏结剂使用。通过废轮胎 碎胶改性废轮胎的热解冷凝物，其热解产物还可 以作为老化沥青的再生剂使用[181] 。RŽ惠州等[182] 通过 标准力学试验和流变试验证明，在沥青混合料中 使用这种替代性再生剂时，沥青再生率高达60%。
将废轮胎破碎成的胶粉加入到路面材料中， 普遍采用湿法与干法。湿法将胶粉直接加入到沥 青中，通过胶粉与沥青的相互作用，使沥青的流 变性能得到提高，但制备过程中需要特定的设备， 成本较高；干法则将胶粉替代一部分细集料，相 比于湿法，干法的工艺更加简单，且能在沥青混 合料中加入更多胶粉，具有更好的经济效益，但 由于胶粉与沥青的黏结强度差，沥青混合料需要 更长的养护发育时间，导致使用干法制备含有大 量胶粉的沥青混合料抗疲劳性能与刚度模量比常 规沥青混合料的低[183−187] 。CHAVEZ 等[188] 综合干法 与湿法利弊，提出半湿法，通过采用类湿法预处 理胶粉后，再像干法一样替代细集料制备沥青混 合料。这种方法无需使用特定设备，便能保持通 过湿法获得的优异性能，具有广阔的应用前景。
将废轮胎磨成的胶粉与其他材料复合，克服改性沥青的缺陷，增强改性沥青的性能，可以对 废弃物进行综合利用。非晶态 Α −烯烃共聚物 (APAO)与胶粉复合能改善胶粉与沥青的相容性， 保证改性沥青的储存稳定性，使其具有更好的抗 老化性能[189−191] ，与掺入质量分数为 15% 的胶粉的 沥青混合料相比，掺入15%胶粉+4% APAO能在不 显著降低低温性能的情况下，进一步提高混合料 的高温性能与疲劳性能[192−193] 。此外，还有研究者 将胶粉与SBS[194] 、有机蒙脱土(OMMT) [195] 、层状复 合葫芦岛属氢氧化物(LDHS) [196] 等复合，测得其改性沥 青性能均有一定程度提升。同时，通过表面处理， 使胶粉与玉米秸秆[197] 、废塑料[198] 等废弃物复合利 用，这对解决污染问题，促进可持续循环利用提 供了新的思路。
2.5 生物沥青
石油是一种不可再生资源，作为原油加工的 副产品，日益加剧的环境问题也促使人们去寻找 替代品来减少或取代石油基沥青的使用。广义上，生物沥青是基于动物粪便、农林作物等生物质制 备的具备沥青功能的材料，一般指用生物质的转 化产物生物油替代部分沥青与沥青混合制备的混 合物[199] 。生物沥青由于其原料在自然界来源广泛， 生产过程对环境友好，成为近年来新型道路材料 的热点。
为提高生物油产量，生物油制备方法多采用 快速热解法及水热液化法。快速热解法通过 10~ 200 ℃/S的速度快速升温到500 ℃附近，蒸汽停留 时间控制在1 S左右，使生物质分解成生物炭及挥 发物，再将挥发物冷凝为生物油[200] ；水热液化法 则以水为反应媒介，在 200~350 ℃的高温、5~ 25 MPA的高压条件下使生物质中的大分子物质分 解转化为生物油等产物[201] 。水热液化法中，可选 择加入有机溶剂作为反应媒介以进一步提高生物 油产量。PAN 等[202] 在不同温度、不同反应媒介条 件下对樟树木屑进行水热液化，在乙醇与水的共 溶剂中获得61.5%的生物油最高产率，与纯水媒介 中的生物油相比，最高产率提高 20% 以上，比纯 乙醇媒介中的生物油最高产率提高 30% 以上。MASOUMI 等[203] 对微藻进行水热液化研究，发现 以体积比为1꞉3的水与甲醇作为反应媒介，在临界 温度为 272 ℃、临界气压为 11.5 MPA 时生物油最 高产率达47%，相比于纯水媒介提高32%，相比于 纯甲醇媒介提高2%。
大量研究表明，生物油改性沥青具有优异的 低温及中温性能。高温性能取决于生物油的类型 及掺量。相应地，生物沥青混合料具有比常规沥 青混合料更好的低温性能与抗疲劳性，但高温稳 定性较差[200] 。曹雪娟等[204] 采用热液化法将木屑制 备成生物质重油，以0%，5%，10%，15%和20% 的掺量加入50号基质沥青制备的生物沥青，其玻 璃化转变温度、车辙因子及复数剪切模量随掺量 增大而降低，当生物油掺量为 20% 时，黏附等级 从5级下降为4级。曾梦澜等[205] 将蓖麻油植物沥青 与基质沥青混合得到的调和沥青制备沥青混合料， 发现随生物沥青含量增加，沥青混合料的高温稳 定性与水稳定性降低，低温性能增强。
沥青老化后会产生明显的蜂窝状结构，导致 沥青不均匀性增加，更容易产生开裂现象。生物 油能物理性填充沥青的分子间隙，同时通过部分化学键结合，恢复老化沥青性能，因而可作为老 化沥青的再生剂使用[206] 。ZHANG等[207] 采用木屑快 速热解后得到的生物油，在 15% 掺量下，经生物 油再生后老化沥青的低温性能等级比原始沥青都 有所提高。GONG 等[208] 将废食用油制备的生物柴 油残余物在100 ℃时蒸馏，对除水及挥发物后剩余 的生物油进行试验，发现生物油的掺入明显提高 了老化后沥青的工作性能与流变性能，特别是以 刚度与M值为特征的低温性能，同时，1.75%掺量 的生物油能使TFOT老化后的SBS沥青三大指标恢 复到初始水平。
生物油与沥青具有良好的相容性及稳定性， 但在生物油中含有大量亲水官能团及组分[208] ，在 冰岛使用旧菜籽油与乙酯型鱼油作为沥青改性剂 的路段中，生物油大量覆盖骨料而影响了骨料与 沥青的黏结，导致路面层的沥青渗出并大量流 失[209] 。目前人们对生物油与基础沥青在微观尺度 上的相互作用机理尚不清楚，生物沥青的长期应 用性能仍待验证[210] ，同时，如何减少种类繁多的 生物材料对沥青改性的影响差异，完善并规范生 物沥青制备及应用体系，还有待进一步研究。
2.6 废塑料
根据ASTM D7611，塑料制品可分为聚对苯二 甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯 乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、 聚苯乙烯(PS)与其他共 7 种。废塑料具有难降解 性，被人们称为“白色污染”。我国作为材料生产 大国，塑料代谢规模庞大，作为资源损失的关键 节点，废塑料的回收利用引起了人们的广泛关 注[211] 。废塑料的焚烧与填埋会对空气及土地造成 污染，而自然中的动物无法将食物与进入生态环 境中的塑料区分，导致误食摄入塑料颗粒并累积， 对自身生命健康造成危害，并通过生物放大作用 最终危害到人类[212] 。
废塑料用于道路路面铺设的概念于20世纪90 南阳被提出，众多学者对废塑料的利用进行了探 索。废塑料在道路领域中的利用主要集中于 LDPE，HDPE，PET和PP这4种生活常见用品[213] 。废塑料与废轮胎同属于废弃聚合物，可以通过干 法或湿法用于沥青路面。湿法是在与集料混合之 前将废塑料加入沥青作为改性剂，这种方法主要适用于低熔点的废塑料；干法则将废塑料在添加 沥青前与集料一同混合，这种方法主要适用于高 熔点的废塑料[214] ，在使用废塑料制备沥青混合料 前 ， 应 对 所 用 废 塑 料 热 学 性 能 进 行 测 试 。MOVILLA-QUESADA 等[215] 采 用 干 法 将 废 PET， HDPE和PVC在180 ℃下与集料融成聚合体，等体 积替换部分沥青，再与沥青混合制备沥青混合料， 发现聚合体具有比沥青更高的硬度，从而增加了 混合物的整体硬度，所制备的沥青混合料在中高 温下性能表现更好，而在低温下更容易开裂。MASHAAN 等[216] 采用湿法于 180 ℃时在沥青中掺 入废PET，相比于原始沥青，在25 ℃时掺入8%废 PET的改性沥青疲劳因子下降50%，掺入废PET的 改性沥青在50~76 ℃时的车辙因子提升30%以上， 显示出更好的中高温性能。
对于大多数废塑料，单独使用对沥青进行改 性将降低沥青的低温性能[217] ，解决途径是与其他 材料复合使用。程培峰等[218] 将回收后的白色聚丙 烯编织袋(WPP)和灰绿色聚丙烯编织袋(GPP)与 SBR复配对沥青进行改性后，与集料混合制备AC16型沥青混合料，WPP/SBR沥青混合料动稳定度 是基质沥青混合料的 3.67 倍，GPP/SBR 沥青混合 料动稳定度是基质沥青混合料的 5.42 倍，同时， WPP/SBR 与 GPP/SBR 改性沥青混合料的弯拉应 变、冻融劈裂强度比与残留稳定度均显著提升， 复配后的沥青混合料兼顾具有优异的高低温性能 及水稳定性。
利用废塑料铺设的道路性能也在实际中得到 验证。VASUDEVAN 等[219] 将废聚乙烯(PE)，PP 和 PS 在 170 ℃时融化并覆盖集料，然后与温度为 160 ℃的沥青混合制备集料−聚合物−沥青混合物， 废塑料的加入使沥青的消耗量减少 10%，使用该 混合料铺设的1 500 KM农村及公路道路在24月后 仍保持良好的性能。VASUDEVAN等[217] 在2008年 拍摄的照片显示，印度CHENNAI地区于2002年利用 废塑料铺设的 JUMBULINGAM ROAD 在 6 A 后表面仍呈 现无坑洞、无裂纹、无变形、无边缘缺陷的良好 状态，同时，印度的 VEERBADHRA STREET(2003 年铺 建)、VANDIYUR MAIN ROAD(2004 年铺建)、VILACHERY MAIN ROAD(2005 年铺建)、CANTEEN ROAD(2006 年铺 建)表面状态也表现良好。废塑料的使用能减少沥青用量，改善沥青混合料性能，有助于环境保护。但需注意的是，利用塑料铺设的道路可能会产生 微塑料，在对废塑料利用方法及改性性能进行研 究的同时，还需考虑废塑料道路是否会对周围环 境造成不利影响。
3绿色施工技术
3.1 冷补施工工艺
近年来，随着交通运输行业的发展，路面病 害较以往明显增多。路面病害会显著影响行车的 舒适性及其安全性，因此，路面坑槽修补材料成 为了道路材料研究的新方向[220−221] 。当热拌沥青混 合料用于路面坑槽的修补时，对于地点较分散且 工程量较小的路面修补工作来说，不仅因为用量 较少难以生产，施工单位也会对热拌沥青混合料 的保温与修补工作感到力不从心[222] ，而且使用热 拌沥青混合料极易受到天气的影响，尤其是在雨 季和冬季不适合使用[223] 。冷补沥青混合料由于具 有不受天气的影响、能节能减排、施工工艺简单、 维修较方便以及剩料可以重复利用的特点，从而 广泛应用于道路工程中[224] 。近年来，国内外学者 对冷补材料进行了深入研究。
张争奇等[225] 将水性环氧组分以及 SBR 乳胶加 入到溶剂型冷补沥青液中使其进行改性，通过实 验探究了水性环氧组分以及 SBR 胶乳在冷补沥青 液中分散性以及掺量、其他固化剂用量等因素对 改性后的冷补沥青液性能的影响。通过正交实验 结果评价其对原冷补沥青液改性后的性能增强效 果，并提出了最佳掺量，发现经过水性环氧组分 改性后的冷补混合料具有更好的黏结性和耐水性， 提高了冷补混合料的抗水损性以及施工和易性。
马全红等[226] 将不同的矿质黏土以及稀释剂与 沥青复合，通过试验探究了不同种类的矿质黏土 和稀释剂对改性后沥青路用性能的影响，并通过 实验数据评价了不同的矿质黏土以及稀释剂对沥 青及其混合料的路用性能，发现矿质黏土类型对 冷补沥青混合料路用性能影响较小，但稀释剂的 种类对沥青混合料路用性能有较大影响。
LIU等以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯作为主要添 加剂，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为黏合剂，邻苯二甲酸二正丁酯为增塑剂，聚苯乙烯为成膜剂，通 过微胶囊和聚合物加强技术研制了可用于冷补沥 青混合料的新型聚合物改性沥青，并通过坑洞实 地修补测试评价了该材料的修补效果，发现由改 性剂、黏合剂和成膜剂组成的添加剂可通过引入 相应的官能团来改善沥青黏合剂的低温性能。微 胶囊均匀地分布在添加剂中，固化后添加剂与沥 青之间具有很强的相容性。与传统的冷补沥青混 合料相比，新型聚合物改性沥青(PMA)的黏度较 低，可对冷混合物的可加工性产生积极影响，同 时，PMA混合物还具有很强的内聚力，可防止坑 洼斑块脱落和脱黏。PMA混合物的稳定性高于传 统的冷补沥青混合料的稳定性，PMA冷混合物的 良好存储性确保了施工过程中的可操作性以及操 作过程中所需的强度。此外，由于PMA混合物具 有优异的抗冻融性，在低温和潮湿条件下仍具有 较好的性能，可用于冬季和雨季的坑洼维修。
绵阳NG 等[228] 将烹饪废油以及柴油进行混合， 通过试验探究烹饪废油用作冷补沥青稀释剂的可 行性，发现稀释剂含烹饪废油以及沥青含稀释剂 在一定的范围内，可使冷补沥青具有合适的黏度 与施工性能。在冷补沥青混合料中沥青(使用了混 有烹饪废油的稀释剂)含量在一定范围内不会明显 影响冷补沥青混合料的强度。烹饪废油可用作冷 补沥青稀释剂，提出了烹饪废油在稀释剂以及含 有烹饪废油作为稀释剂沥青在冷补沥青混合料的 最佳掺量，进一步减少了施工成本，更加经济、 环保。
3.2 温拌施工工艺
近年来，由于环境保护的需要，温拌沥青混 合料相对于传统的热拌沥青混合料具有能够有效 降低沥青混合料的拌和温度、降低对能源的消耗 以及对环境友好的特点，已成为国内外科技人员 关注的热点之一[229−230] 。沥青混合料的温拌施工工 艺指的是在不改变沥青混合料的配合比及其其他 施工工艺条件下，通过其他技术手段能够使沥青 混合料的拌和温度较热拌沥青混合料降低 30~ 40 ℃，同时能够保持与热拌沥青混合料相同甚至 更优的技术指标[231] 。由于沥青混合料温拌施工技 术的有效运用能够明显降低沥青混合料的拌和温 度，因此，与传统的热拌沥青混合料热拌工艺相 比，能大幅降低加热沥青混合料所带来的能源消耗，进而有效控制温室气体及有毒气体排放，有 利于路面施工人员的身体健康以及加快沥青路面 的施工进程，是一种环境友好的施工工艺。实现 温拌施工技术的核心在于降低沥青混合料在拌和 以及压实过程中的黏度，从而降低其在拌和以及 压实时的温度，改善沥青的流动性[232] 。因此，温 拌施工工艺研究主要围绕着“降黏”。目前，温拌 施工工艺主要有以下几个大类。
3.2.1 发泡降黏温拌技术
间接(含水助剂)技术通常采用诸如合成沸石或 其他潮湿的集料之类的含水助剂与沥青混合，助 剂中的水会随着沥青混合料在拌和过程中温度升 高从而产生大量的泡沫，导致沥青的黏度以及拌 和温度降低[233] 。直接(水基)技术通过添加少量水使 沥青黏结剂发泡，将冷水注入热沥青中与之混合， 在与热沥青的混合过程中水会不断蒸发。蒸发后 的水蒸气会被沥青包裹，可使热沥青体积膨胀数 倍，从而产生大量泡沫，导致沥青黏度暂时降低， 从而改善了沥青混合料的可加工性和骨料涂层[234] 。但这种影响的持续时间有限，随时间推移会衰减， 泡沫沥青的体积会有一定程度减小，因此，需要 在其制备完毕后尽快使用，其中冷水也可以被其 他液体所取代，从而延长泡沫衰减的持续时间[235] 。
3.2.2 有机添加剂降黏温拌技术
根据胶体理论，沥青的胶体结构是以沥青质 为胶核，胶质被吸附在沥青质表面，逐渐向外扩 散形成胶团，胶团分散于芳香分和饱和分中。有 机添加剂降黏温拌技术主要是使用有机材料作为 温拌助剂，将其加入到沥青或沥青混合料中，在 高温条件下，温拌助剂溶解入沥青中，通过调整 沥青组成，降低沥青的黏度和混合料的拌合温 度[236] 。有机添加剂由蜡组成，在混合过程中加入 到沥青混合料中，当温度高于熔点时，蜡会降低 混合物黏度，当混合物冷却时，蜡凝固成微小且 均匀分布的颗粒，从而增加硬度。常用的蜡有费 托蜡、蒙坦蜡和脂肪酸酰胺。蜡的种类和数量必 须根据沥青混合料的使用温度进行调整，以确保 满足沥青混合料的性能需求。若使用温度超过所 用蜡的熔点，则不能保证蜡具有满意的性能[237] 。
3.2.3 化学添加剂降黏温拌技术
化学添加剂降黏温拌温技术是指以乳化剂或 表面活性剂为基础的温拌技术。这类温拌技术不仅可以通过改变沥青黏度来降低混合料的拌合温 度，而且能在不影响沥青性能的前提下，实现较 低拌合温度下沥青与集料之间黏附力提升[238] 。乳 化剂类温拌技术是采用乳化沥青替代普通热沥青 与集料进行拌合，乳化沥青中的乳化剂可以提升 沥青与集料间的黏附力。乳化沥青中含有大量水 分，遇到加热的集料会迅速破乳形成水蒸气，从 而进一步改善沥青混合料的和易性。
表面活性剂类温拌技术是将表面活性剂的浓 缩液直接加入到沥青混合料中进行拌合，表面活 性剂可在混合料内部形成结构性水膜。该水膜在 沥青混合料温度降低时，可以有效阻止其黏度降 低，从而达到温拌效果[239−240] 。与有机添加剂相比， 化学添加剂并不依赖于降低黏度来实现较低的混 合和压实温度，化学添加剂作为乳化剂或黏附促 进剂可用于达到不同目的。化学添加剂与表面活 性剂、聚合物或不同添加剂结合可以改善涂层性 能，改善混合物的和易性，并在较低温度下更有 效地压实。使用化学添加剂所获得的降温效果取 决于所选产品[241] 。此外，特定添加剂的质量分数 对所需的温度降低有很大影响。SANIJ等[242] 研究了 增强 WMA 沥青材料的性能，发现质量分数为 0.15% 的 ZYCOTHERMTM作为沥青黏合剂的硬度降低 剂能提高材料弹性模量、蠕变和水分敏感性。此 外，与基础黏合剂相比，添加ZYCOTHERMTM提高了 旋转黏度和延性。
温拌剂对沥青路用性能的影响与所选温拌剂 的种类有关。一般来说，适量温拌剂的加入并不 会显著降低沥青的路用性能。宋云连等[243] 将RH和 EVOTHERM这2种温拌剂掺入SBS改性沥青及AH-90 基质沥青，探究温拌剂种类及掺量对沥青性能的 影响，发现与原始沥青相比，在使用厂家建议的 掺量下，掺入3% RH的2种沥青在28~46 ℃时模量 及抗车辙性能小幅度降低，46 ℃后影响逐渐减弱 直至消失；掺入0.6% EVOTHERM温拌剂的2种沥青 在 28~52 ℃时模量及抗车辙性能显著提升，但随 着温度升高，提升效果减弱；在0，2%，3%和4% 掺量下，RH掺量越大，这2种沥青的模量及抗车 辙性能越差；在 0，0.3%，0.6% 和 0.9% 掺量下， EVOTHERM 掺量越大，SBS 改性沥青模量及抗车辙 性能越强，而基质沥青模量及抗车辙性能提升幅 度越小。XU等[244] 对含有较高比例RAP黏结剂的温拌沥青的流变性能进行了研究，温拌剂采用R(聚 乙烯蜡基白色粉末，通过降低沥青的黏度起到温 拌效果)和M(以表面活性剂为基础的琥珀色液体， 可通过增强集料涂层，可加工性和附着力起到温 拌效果)，发现RAP含量增加对沥青胶浆具有增强 作用，可以显著降低沥青胶浆的线性黏弹性应变 极限；当 RAP 含量一定时，R 型温拌剂能够提高 沥青胶浆的高温稳定性，M 对沥青胶浆的高温性 能影响可忽略不计。
考虑到经济效益和环境效益以及油价上涨和 原始材料稀缺等因素，在温拌沥青(WMA)混合料 中使用再生沥青混合料(RAP)在世界范围内变得越 来越普遍，也是温拌技术发展的一大趋势。使用 RAP 是一种保护环境、节省生产和建筑成本、废 料利用的好方法[245−246] 。使用RAP不仅可以节省材 料和成本，还可以改善沥青混合物的某些性能[247] 。但在热沥青混合物中利用更多的RAP存在固有的 局限性。RAP 由已经老化的沥青黏合剂组成，因 此，RAP的主要问题之一是RAP黏合剂在与热混 合沥青(HMA)加热和混合过程中存在二次老化现 象，这种老化过程使沥青路面更容易过早开裂， 这可通过将再生沥青与普通温拌沥青混合，并使 用 合 适 的 添 加 剂 以 及 黏 合 剂 予 以 缓 解[248−249] 。VALDÉS-VIDAL等[250] 将再生温拌沥青掺入普通温 拌沥青中，用于高速公路试验段，通过结果评估， 推荐天然沸石为温拌沥青的添加剂，EVOTHERM 为 温拌沥青的改性黏合剂量，发现当采用合适的添 加剂、黏合剂以及适宜的温拌沥青掺量时，其路 用性能与热拌沥青混合料相比差异不大，并且具 有明显的环境优势。
3.3 清洁化施工工艺
资源短缺和环境污染是全世界人类面临的普 遍问题。沥青路面的建设对生态环境和社会产生 重要影响[251] 。在传统的路面施工中存在较多污染 源，对生态环境产生不可逆转的损害。传统沥青 路面所造成的污染现象有主要有粉尘、气味、废 水、废料、废液、有害气体、噪声以及视觉污染 等。这些污染普遍存在于沥青混合料的拌和、运 输以及摊铺碾压等过程中，其中，沥青混合料的 拌和及摊铺碾压是整个沥青路面施工中污染最严 重的环节，对路面清洁化施工是当今社会建设工 程文明施工的重要要求[252] 。路面的清洁化施工就是在路面施工过程中，各个施工环节以及施工工 序均要做好清洁化工作，从而避免在施工过程中 产生对环境的污染[253] ，其中沥青烟是产生污染的 主要来源之一。沥青烟主要是沥青罐、重油罐加 热和装卸时产生的烟气以及搅拌站拌锅下料口产 生的沥青烟气，一般夹杂着一定浓度的烟尘，呈 棕褐色或黑色，有强烈的刺激作用[254−255] 。经研究 和动物实验证实，从煤焦油、沥青和有机溶剂中 提炼出来的3-4苯并芘是强致癌物质，经常从事沥 青摊铺压实的工人，其癌症发病率高[256−257] 。路面 要实现清洁化施工，可采取如下措施[258−259] ：
1) 改变沥青路面施工中的能源类型，尽可能 在路面建设机械以及沥青混合料加热时使用较清 洁的能源，这不仅可以减少对环境的污染，而且 可在一定程度上降低建设成本。
2) 降低骨料中水分的含量，使用含硫量低的 沥青以及使用更加先进的脱硫脱硝设备。由于在 道路施工中所产生的二氧化硫以及氮氧化物主要 来源于沥青以及骨料的加热，因此，可通过降低 骨料的堆积高度，建立1个排水设施以及地面平整 的堆放场来降低骨料含水量，通过脱硫脱硝设备 去除骨料中的有害杂质，从而降低污染物的排放， 这在一定程度上可节约能源，降低施工成本。
3) 使用散装沥青。使用瓶装沥青时，使用前 必须将铲斗拆除。目前，许多沥青混合站开始使 用散装沥青来避免该过程。此外，新的沥青加热 罐利用废热来加热桶装沥青，提高了能源利用效 率。总之，在沥青加热过程中，使用散装沥青可 以有效地减少该环节的能耗并减少碳排放。
4) 在振动筛废料溢出口增加搜集装置，将回 收的超粒径料利用传送带直接返回料场，加工成 石粉，实现废物利用。
5) 采用大功率引风机，安装消音器，设置单 独的引风机房，以降低噪声。
在隧道沥青路面进行施工时会产生大量沥青 烟尘，影响路面施工清洁化。隧道施工期间，沥 青烟通常无法迅速消散，严重损害施工人员的身 体健康。HONG 等[260] 提出采用一种新的聚氨酯 (PU)超薄摩擦层进行施工，该聚氨酯(PU)超薄摩擦 层在隧道中具有低环境影响和优异的路面性能， 并可以在室温条件下进行施工，具有较低的全球 变暖潜能和能耗；由于聚氨酯与骨料之间界面结合优异，因此，聚氨酯混合料(如PU/OGFC和PU/ AC)均具有优秀的机械性能，且与传统的沥青混合 料相比，PUM具有更好的防滑性能与噪声吸收性 能，并且从安全方面来看 PU 具有更好的阻燃性 能，与传统的沥青混合料相比不会在施工期间产 生较多烟尘，显著降低了施工过程中对环境的污 染，这对于隧道路面的清洁化施工具有重要意义。
4结论及展望
1) 在设计功能型路面时，满足特定用途的功 能时应保证对原有道路路用性能无不利影响。目 前对功能型道路的研究大多集中于实现单一功能 上，未来对功能型道路的研究应该朝着向实现多 种功能发展。
2) 目前对于固废的清洁化回收利用具有技术 要求高、投资要求大、回报周期长等不利特点， 导致其再大理用率低。未来需对固废清洁化回收 利用方法进行深入研究，以降低回收利用成本， 提高回收利用效率，建立可行简易的工业废物回 收利用体系。
3) 对温拌技术、冷补技术、清洁化施工技术 为代表的绿色施工工艺研究，应着重于如何消除 其应用局限性、降低物料成本等方面。
参考文献：略
来源：《中南大学学报:自然科学版》 2021年第7期
作者：王海成 葫芦岛娇 刘帅 高玉超 李锐 冯明珠 熊剑平 LIU PENGFEI
广西交科集团有限公司 长沙理工大学交通运输工程学院 广西道路结构与材料重点实验室 亚琛工业大学道路工程研究所
