采用生命周期评估（LCA）与循环经济相结合的方法，研究添加剂对冷再生沥青混合料可持续性的影响

《Journal of Cleaner Production》：A combined LCA–circular economy approach for investigating the effect of additives on sustainability of cold recycled asphalt mixtures

冷再生沥青混合料性能与可持续性评估：研究通过添加GGBFS、波特兰水泥和玻璃纤维，发现波特兰水泥在提升稳定性和强度方面最优，同时结合生命周期评估和材料循环经济指标（ESCi）证明其环境效益显著。

　　在当今资源日益紧张、环境压力不断增大的背景下，沥青路面的可持续发展成为交通工程领域的重要议题。随着传统沥青材料的开采受限，回收利用技术被广泛应用于减少原材料消耗、提升资源利用效率以及降低环境影响。其中，冷再生沥青混合料（Cold Recycled Asphalt Mixtures, CRMs）作为一种具有环保优势的再生技术，因其在低温条件下进行混合而降低了能源消耗和碳排放，成为替代热再生技术的优选方案。然而，冷再生沥青混合料的性能通常不如传统沥青，特别是在抗水性、抗疲劳性以及抗裂性方面存在不足。因此，研究者通过引入不同添加剂来改善其性能，从而提升其在道路工程中的应用价值。本文旨在探讨高含量再生沥青路面（Reclaimed Asphalt Pavement, RAP）混合料中添加不同添加剂（包括粒化高炉矿渣（Ground Granulated Blast Furnace Slag, GGBFS）、波特兰水泥（Portland Cement, PC）和玻璃纤维）对混合料性能、抗水性及可持续性的影响。

RAP作为沥青再生的重要原料，其质量与性能直接决定了冷再生沥青混合料的最终表现。在本研究中，RAP材料来源于德黑兰市政沥青厂的现有库存。通过筛分和分级处理，确保RAP颗粒符合标准要求。然而，由于RAP的粒径分布未满足美国联邦公路管理局（FHWA）所规定的规范标准，研究者在RAP中加入了5%的石灰岩天然填充料，以确保其符合筛分标准。这种处理方式不仅提高了RAP的使用可行性，还增强了冷再生沥青混合料的整体性能。RAP的高含量使用有助于减少对新沥青材料的需求，同时降低碳排放和资源浪费，符合循环经济的核心理念。

在冷再生沥青混合料中添加不同添加剂，是提升其性能的重要手段。其中，玻璃纤维因其高强度和良好的抗拉性能，被广泛用于沥青混合料的增强。研究者在本实验中采用不同剂量的玻璃纤维（0.2%、0.3%和0.4%）进行测试，以评估其对混合料性能的影响。结果表明，玻璃纤维的加入显著提高了马歇尔稳定性和抗疲劳性能，但同时也对干态间接拉伸强度（Dry Indirect Tensile Strength, ITS）产生了负面影响。这说明玻璃纤维虽然能够增强混合料的机械性能，但其对混合料抗水性的改善效果有限，甚至可能在一定程度上降低其在潮湿环境下的稳定性。因此，在实际工程应用中，需根据具体需求权衡玻璃纤维的使用效果。

另一方面，波特兰水泥和粒化高炉矿渣因其良好的胶结性能，被用于改善冷再生沥青混合料的强度和耐久性。在本实验中，这两种材料的添加比例固定为2%（以骨料重量计），以确保其在混合料中的均匀分布。结果显示，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入显著提高了马歇尔稳定性和干态ITS，尤其是在28天后的测试中，其性能提升效果更为明显。这表明这两种材料不仅能够增强混合料的机械性能，还能有效提升其抗水性和耐久性，使其在道路工程中具有更广泛的应用前景。此外，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入还显著改善了混合料的疲劳抗性和弹性模量，使其在长期使用中表现出更好的稳定性。这一结果表明，添加水泥类材料不仅有助于提升冷再生沥青混合料的性能，还能增强其在不同环境条件下的适应能力。

在评估冷再生沥青混合料的可持续性时，研究者采用了生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）和材料循环指标（Material Circularity Indicator, MCI）相结合的方法，形成了环境可持续性与循环指标（Environmental Sustainability and Circularity Assessment Indicator, ESCi）。这一综合评估方法不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的冷再生沥青混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这说明，ESCi指标能够有效衡量冷再生沥青混合料的可持续性，而不仅仅是环境影响。

此外，研究者还分析了两种RAP再利用场景下的ESCi变化情况。结果显示，在这两种场景下，ESCi分别提高了98.1%和99.3%。这一显著提升表明，通过合理的添加剂选择和RAP再利用策略，冷再生沥青混合料的可持续性可以得到大幅提高。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。同时，研究者指出，MCI值的高低取决于混合料的预期性能，因此在选择添加剂时，必须综合考虑其对混合料性能和环境可持续性的影响。

在实际工程应用中，冷再生沥青混合料的性能和可持续性是选择添加剂的重要依据。研究者通过实验发现，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限。因此，在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

同时，研究者还指出，冷再生沥青混合料的性能和可持续性并非完全一致。例如，尽管波特兰水泥添加的混合料在性能方面表现最优，但其在环境影响方面却最大。这说明，在选择添加剂时，必须综合考虑其对混合料性能和环境可持续性的影响。ESCi指标的引入，正是为了实现这一目标，它能够综合评估混合料的性能和环境影响，从而为工程实践提供更全面的决策依据。

在本研究中，冷再生沥青混合料的性能测试包括马歇尔稳定性测试、抗水性测试、疲劳抗性测试、动态剪切测试以及弹性模量测试。这些测试结果表明，添加不同添加剂对混合料性能的影响存在显著差异。例如，马歇尔稳定性测试结果显示，波特兰水泥添加的混合料在7天后表现出最高的稳定性，而粒化高炉矿渣添加的混合料则在28天后表现出更高的稳定性。这说明，随着时间的推移，不同添加剂对混合料性能的影响可能发生变化，因此需在不同时间段进行测试以全面评估其性能。

在抗水性测试中，结果表明，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入显著提高了混合料的抗水性，而玻璃纤维的加入则对混合料的抗水性改善效果有限。这说明，在需要较高抗水性的道路工程中，波特兰水泥和粒化高炉矿渣可能是更优的选择。然而，玻璃纤维的加入虽然不能显著提高混合料的抗水性，但其对混合料稳定性的提升效果较为明显，因此在某些情况下仍具有一定的应用价值。

在疲劳抗性测试中，结果表明，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入显著提高了混合料的疲劳抗性，使其在长期使用中表现出更好的稳定性。这一结果表明，添加水泥类材料不仅能够提升混合料的机械性能，还能增强其在交通荷载下的适应能力。此外，弹性模量测试结果显示，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入显著提高了混合料的弹性模量，使其在道路使用过程中表现出更好的变形控制能力。这说明，添加水泥类材料对混合料的性能提升具有显著作用。

在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

此外，研究者还指出，ESCi指标的计算需要综合考虑混合料的性能和环境影响。例如，在两种RAP再利用场景下，ESCi分别提高了98.1%和99.3%，这表明通过合理的添加剂选择和RAP再利用策略，冷再生沥青混合料的可持续性可以得到显著提升。这进一步说明，ESCi指标能够有效衡量冷再生沥青混合料的可持续性，而不仅仅是环境影响。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

在实际工程应用中，冷再生沥青混合料的性能和可持续性是选择添加剂的重要依据。研究者通过实验发现，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限。因此，在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

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在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

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在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

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在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

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在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

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在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

在本研究中，研究者还采用了ESCi指标对不同添加剂的冷再生沥青混合料进行了综合评估。ESCi指标不仅考虑了混合料的性能表现，还综合了其环境影响和资源循环利用效率。结果显示，尽管波特兰水泥添加的混合料在环境影响方面表现最差，但其在ESCi指标中取得了最高得分，这表明其在性能提升和循环利用方面的综合优势显著。这进一步验证了ESCi指标在评估冷再生沥青混合料可持续性方面的有效性。

在本研究中，研究者还探讨了不同添加剂对冷再生沥青混合料性能和环境影响的综合影响。例如，玻璃纤维的加入虽然能够提高混合料的稳定性，但其对混合料抗水性的改善效果有限，因此在需要较高抗水性的道路工程中，玻璃纤维可能不是最佳选择。相反，波特兰水泥和粒化高炉矿渣的加入则能够有效提升混合料的抗水性和耐久性，使其在潮湿环境下表现出更好的性能。这表明，不同添加剂对冷再生沥青混合料的影响存在差异，因此在实际应用中需根据具体需求选择合适的添加剂。

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