一种先进且可持续的方法，用于大规模、高质量地回收主要类型的路面废弃物，并对其进行生命周期环境影响评估

《Environmental Impact Assessment Review》：Advanced and sustainable approach for large-scale, high-quality recycling of predominant pavement waste and its life cycle environmental impact assessment

基于100%再生沥青混合料（FRAP）的高性能路面设计及环境效益研究。通过实验室测试和现场监测对比FRAP与常规再生沥青混合料（CRAP）的变形、疲劳性能及生命周期碳排放，发现FRAP变形抵抗提升2-3倍，疲劳寿命达7万次以上，碳减排概率达99.1%。研究建立含不确定性分析的生命周期评估框架，提出环氧沥青改性技术可有效解决高RAP含量混合料的低温性能和耐久性问题，为可持续道路建设提供新范式。

　　本研究围绕沥青路面材料的可持续发展，特别是针对高比例回收沥青路面（FRAP）在高等级公路表面层中的应用进行了深入探讨。随着全球对低碳发展的重视，如何有效利用废弃沥青路面材料成为了一个关键课题。传统的沥青路面材料在使用过程中会逐渐老化，导致性能下降，最终需要进行维修或重建。这一过程不仅消耗大量能源，还产生大量的废弃物，对环境造成负担。因此，开发能够有效利用这些废弃物的新材料和技术显得尤为重要。

在众多的回收技术中，高比例回收沥青路面材料（RAP）因其资源节约和环境友好等优点而备受关注。然而，高比例RAP的使用面临诸多挑战，包括沥青结合料的老化、集料性能的下降以及混合料的细粒级分布等问题。这些问题限制了高RAP含量混合料的性能表现，尤其是在抗裂性、抗疲劳性和抗水损害方面。尽管已有研究尝试通过加入环氧沥青等改性材料来改善这些问题，但如何在保证材料性能的同时实现大规模应用，仍然是一个亟待解决的问题。

研究团队通过实验室测试和现场监测，系统评估了完全由RAP组成的沥青路面（FRAP）系统的耐久性，并与传统回收沥青路面（CRAP）系统进行了对比。实验结果显示，FRAP在抗变形能力和抗疲劳性能方面均优于CRAP，且具有更高的环境友好性。具体而言，FRAP系统在生命周期内的碳排放量比CRAP系统低99.1%。这一结果表明，FRAP不仅可以满足高等级公路表面层对材料性能的高要求，还能显著降低碳排放，为实现可持续交通基础设施提供了一种可行的替代方案。

在材料选择方面，FRAP和CRAP均使用了从现有道路中铣刨的RAP材料，同时结合了环氧沥青、乳化沥青、SBS改性沥青、玄武岩集料、矿物填料和水泥等多种成分。这些材料的选择和配比是确保FRAP性能的关键因素。通过详细的实验室测试，研究团队分析了环氧树脂含量和固化行为对环氧沥青性能的影响，并进一步探讨了环氧沥青如何改善高RAP含量沥青混凝土的耐久性。

此外，研究还引入了生命周期评估（LCA）框架，结合不确定性分析，对FRAP和CRAP系统的环境影响进行了量化评估。LCA方法能够全面考虑从原材料开采到最终处置的整个生命周期中的资源消耗和环境影响，从而为决策者提供科学依据。研究发现，FRAP系统在生命周期内的碳排放和能耗均低于CRAP系统，这主要得益于其高比例的RAP利用，减少了对新原材料的需求，降低了生产过程中的能源消耗和碳排放。

在实际应用方面，研究团队选取了一个位于中国中部的重要桥梁桥面维护项目作为案例。该项目的路面结构包括4厘米的SMA-13表层和6厘米的AC-20C结合层。随着交通量的增加，该桥面在2021年的平均日交通量达到了26,188辆，其中重型卡车占比高达28.65%。这一高交通密度对路面材料提出了更高的要求，同时也为研究FRAP的实际应用效果提供了良好的场景。

通过实验室测试和现场应用，研究团队验证了FRAP在高交通密度环境下的优越性能。不仅在材料的耐久性方面表现出色，而且在环境影响方面也具有显著优势。这些成果为推动高比例RAP材料在高等级公路表面层中的应用提供了坚实的理论基础和实践支持。同时，也为相关政策制定者和工程技术人员提供了新的思路和方向，有助于在交通基础设施建设中实现资源的高效利用和环境的可持续发展。

在未来的可持续沥青路面发展路径中，研究团队提出了两个核心方向。一方面，是设计高性能的结合料并利用替代材料，以提高材料的整体性能；另一方面，是通过各种功能性材料的协同作用，克服单一材料的局限性，从而提升沥青混凝土的性能并延长路面的使用寿命。这两个方向的探索，不仅有助于解决当前高RAP含量材料在性能上的不足，也为推动整个行业向更加环保和高效的方向发展提供了新的思路。

总的来说，本研究通过系统的实验和分析，证明了高比例RAP材料在高等级公路表面层中的可行性，并提出了相应的可持续设计和实施框架。研究结果表明，FRAP系统在性能和环境影响方面均优于传统的CRAP系统，为实现交通基础设施的绿色转型提供了有力支持。未来，随着相关技术的不断进步和政策的逐步完善，高比例RAP材料的应用前景将更加广阔。