关于用于可持续铺路材料的冷粘合剂的最新综述

《Cleaner Materials》：A state-of-the-art review on cold binders for sustainable paving materials

冷拌沥青材料综述：系统分析了沥青乳液、环氧树脂、聚氨酯三种冷拌 binders 的组成、性能及工程应用，指出其环保优势（减少 40%-52% 碳排放）及现存问题（乳液早期强度不足、环氧树脂脆性大、聚氨酯耐候性差）。建议未来研究聚焦聚合物改性乳液、环氧/聚氨酯耐久性提升及全生命周期评价

　　在现代道路建设中，沥青混合料（HMA）因其施工效率高和良好的工程性能而被广泛应用。然而，HMA的施工需要在高温下进行，这不仅增加了能源消耗，还导致了有害排放的增加，包括挥发性有机化合物（VOC）和温室气体（GHG）如二氧化碳（CO?）和二氧化硫（SO?）。这些环境问题促使行业寻找更环保的替代方案，冷拌沥青（CMA）作为一种无需加热的施工技术，逐渐受到关注。冷拌沥青结合了聚合物和/或聚合物乳液，以在常温下实现良好的粘结性能。尽管冷拌沥青具有环保优势，但其早期强度和机械性能仍不如HMA，限制了其在结构层中的应用。为了克服这些缺点，研究者们对多种冷拌沥青结合料进行了深入探讨，包括传统的沥青乳液、新兴的环氧树脂和聚氨酯。这些材料的特性、改性方法以及应用情况成为本文的重点。

沥青乳液作为最常见的冷拌结合料，其组成包括沥青、乳化剂和水。沥青乳液的低粘度使其在常温下具备良好的施工性能。然而，由于沥青乳液在制造过程中存在稳定性问题，如沥青滴珠的沉降、絮凝和聚结，因此需要合理的储存和施工条件以防止其失效。为了提升沥青乳液的性能，聚合物乳液如SBR乳液和水性环氧树脂被广泛用作改性剂。聚合物乳液的加入显著改善了沥青乳液的高温和低温性能、与集料的粘结性能以及抗疲劳能力。此外，这些材料还能够增强沥青乳液的结构稳定性，从而提高其在结构层中的应用潜力。

环氧树脂和聚氨酯作为新兴的冷拌结合料，因其快速固化、优异的机械性能和良好的粘结能力而受到重视。环氧树脂是一种热固性材料，在固化后形成三维交联网络，具有高强度、低蠕变和良好的化学抗性。然而，环氧树脂在低温和高湿度条件下固化速度较慢，且其结构较为脆性，容易在冲击载荷下发生断裂。此外，环氧树脂的成本较高，且其固化后的材料难以回收，这在一定程度上限制了其大规模应用。为了提高环氧树脂的韧性，研究者们尝试了多种方法，如添加长链脂肪酸作为增韧剂。这些增韧剂能够改善环氧树脂的抗裂性能，使其更适合用于道路工程。

聚氨酯（PU）作为一种具有优异弹性和柔韧性的材料，近年来在道路工程中得到了越来越多的应用。PU通常由二异氰酸酯、多元醇和短链扩链剂组成，其硬段和软段结构赋予了材料不同的性能。硬段提供强度和刚度，而软段则增强了柔韧性和抗疲劳能力。PU在固化后表现出良好的机械性能，包括抗裂性和抗疲劳能力。然而，PU在环境老化条件下表现不佳，如高温、紫外线和高湿度，这可能导致材料性能下降，影响其长期耐久性。此外，PU的成本高于传统沥青结合料，这成为其广泛应用的一个障碍。

随着环保要求的提高，冷拌结合料在道路工程中的应用逐渐增加。然而，目前仍存在一些挑战，如沥青乳液的早期强度不足、环氧树脂的脆性和聚氨酯的高成本。因此，未来的研究应集中在改进这些材料的性能，如通过改性技术提高其机械性能，开发抗老化添加剂以延长使用寿命，以及探索更经济的生产方法。同时，研究者们还关注了这些材料的可持续性和可回收性，以减少对环境的影响。例如，环氧树脂和聚氨酯可以通过机械、热或化学降解进行回收，这为未来的环保道路建设提供了新的思路。

冷拌沥青技术的推广不仅有助于减少施工过程中的能源消耗和环境污染，还能提高道路材料的耐久性和施工效率。在实际应用中，沥青乳液主要用于表面处理、粘结层和冷再生，而环氧树脂和聚氨酯则在修复、抗裂和抗水损害方面展现出优势。随着研究的深入，这些材料的性能得到了显著提升，为未来道路工程提供了更多选择。同时，研究者们也在探索如何优化这些材料的施工条件，以提高其在各种环境下的适应性。例如，通过添加化学添加剂或改性剂，可以改善沥青乳液的稳定性，提高环氧树脂的韧性，以及增强聚氨酯的抗老化能力。

在道路建设的未来发展中，冷拌结合料的应用前景广阔。通过不断的技术创新和材料改进，这些冷拌材料有望在减少环境影响的同时，满足道路工程对强度和耐久性的要求。此外，研究者们还关注了这些材料在不同气候条件下的表现，如在寒冷地区和高温多湿环境下，如何优化其性能以适应不同的施工需求。随着环保意识的增强和技术的进步，冷拌结合料将成为未来道路建设的重要组成部分，为可持续发展提供有力支持。