环氧改性实现高RAP含量沥青路面再生：耐久性与生命周期评估的创新突破

【编辑推荐】针对高比例回收沥青路面材料(RAP)导致的性能缺陷问题，研究人员通过环氧改性技术开发新型再生沥青混合料(ERAM)，系统评估其60% RAP掺量下的耐久性与生命周期效益。研究表明ERAM疲劳极限达191 με，使用寿命达27-29年，较传统再生料(GRAM)提升170%，年生命周期成本与碳排放分别降低10%和30%，为可持续道路建设提供创新解决方案。

　　

随着全球基础设施建设的快速发展，沥青路面再生技术正面临重大挑战。传统回收沥青路面材料(RAP)的掺入比例长期被限制在30%-40%，这主要因为高RAP含量会导致混合料出现开裂、疲劳性能下降等问题。虽然添加再生剂能部分恢复老化沥青性能，但过量使用又会削弱抗车辙能力，形成"性能跷跷板"效应。更棘手的是，RAP颗粒与新鲜沥青的界面粘结薄弱、级配变异大等问题，使得提高RAP掺量成为行业难以突破的技术瓶颈。

针对这一难题，江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金等项目支持的研究团队在《Sustainable Materials and Technologies》发表重要研究成果。研究创新性地将原本用于钢桥面铺装的环氧沥青技术引入再生领域，开发出环氧改性再生沥青混合料(ERAM)。这种热固性材料通过环氧树脂与固化剂形成的三维交联网络，不仅能显著提升力学强度，其优异的流动性和粘结性能还可有效解决RAP颗粒的界面融合难题。

研究采用多维度技术路线：首先通过实验室力学测试评估ERAM的基本性能；其次建立力学-经验模型预测使用寿命，并结合连淮高速的现场观测进行验证；最后构建全生命周期评估(LCA)模型，涵盖材料生产、施工、养护等所有阶段，并引入不确定性分析确保结果可靠性。特别值得注意的是，研究采用的RAP材料全部来自中国江苏省连淮高速公路铣刨料，具有典型工程代表性。

【基本技术性能】研究发现，60% RAP掺量的ERAM展现出卓越的综合性能。其动态模量达到GRAM的2.3倍，车辙深度减少58%，弯曲应变能提高210%，这些数据证实环氧改性可有效克服高RAP含量带来的性能缺陷。通过微观结构分析发现，环氧改性再生沥青(ERA)形成了独特的"海岛结构"，其中环氧网络作为连续相包裹着RAP中的老化沥青分散相，这种结构既保留了热固性材料的强度优势，又维持了必要的柔韧性。

【疲劳耐久性与使用寿命】在关键疲劳性能方面，ERAM表现出191 με的疲劳耐久极限，远高于实际路面53 με的拉应变水平。基于力学-经验模型的预测显示，ERAM路面使用寿命可达27-29年，比GRAM延长约70%。这一预测结果与室内加速疲劳试验和现场观测数据高度吻合，证实了预测模型的准确性。特别值得关注的是，研究发现环氧改性对RAP掺量具有显著宽容度，即使不完全混溶也能形成有效增强。

【生命周期评估】在全生命周期分析中，研究团队建立了包含6个主要阶段的LCA模型。结果显示，ERAM的年均成本比EAM和GRAM分别降低10%和30%，碳排放减少幅度更为显著。敏感性分析表明，使用寿命延长和RAP高掺量是效益提升的两大主因。与传统方案相比，ERAM在20年周期内可减少养护次数2-3次，大幅降低了用户延误等隐性成本。

该研究由Maijian Liu、Sang Luo等学者共同完成，在理论和实践层面均取得重要突破。在理论层面，首次建立了环氧改性再生沥青的多尺度性能评价体系，揭示了"环氧网络-RAP界面"的协同增强机制；在应用层面，证实60% RAP掺量的技术可行性，为行业突破40%掺量限制提供了科学依据。研究提出的"性能预测-LCA评估"双轨方法论，也为其他可持续建材的研发提供了范式参考。这些发现对推动交通基础设施绿色转型、实现"双碳"目标具有重要战略意义，相关技术已在江苏省多项重点工程中示范应用。