【所属领域】

新材料、交通建筑

【痛点问题】

为贯彻落实国家全面节约，坚持循环利用和创新驱动、开放合作的发展战略，结合当前我国高速公路建设由新建改向扩建、养护转型过程中产生的因利用率偏低导致的废旧沥青路面材料过剩及由其引发的土地侵占、环境污染等问题，开展科技攻关高效再生利用废旧SBS混合料已成为公路工程领域关注的热点与焦点。然而，传统热拌再生技术施工温度高（160~180°C），能耗大、碳排放强度高，并且普通再生剂无法实现老化SBS混合料的同步交联再生，导致当前废旧SBS混合料普遍以小掺量（＜20%)、错层位再生应用于低等级沥青路面中、下面层，不利于公路工程的绿色高值化可持续发展。

【解决方案】

为突破该技术瓶颈，项目通过研发一种高掺量温拌同步再生技术，实现了高效恢复废旧SBS混合料的原有性能至90%以上，显著提升废旧SBS混合料在高等级沥青路面上中面层的再生利用率至30%以上的目标，并有效降低再生沥青路面施工碳排放，已经形成了一套完善的高掺量废旧沥青路面材料低碳温拌同步再生技术方案，极大地推动了高速公路废旧沥青路面材料再生产业发展向“高掺量、高值化”转型。

1） 对于高性能再生剂的开发及其最佳掺量确定，项目通过老化过程中与基质沥青轻质组分相关FTIR特征峰面积计算老化基质沥青指数和老化SBS聚合指数，将其老化历程划分为SBS聚合物溶胀、SBS聚合物降解以及沥青组分失稳为主的老化三阶段；基于老化历程研发了绿色高效低碳型温拌同步再生剂，有针对性地向不同老化历程的SBS改性沥青中掺加再生剂；同时基于SBS改性沥青微观同步再生反应机理，根据基质沥青轻质组分以及SBS共聚物相关的FTIR特征峰面积比老化损失与再生补偿，开发了同步再生剂最佳掺量计算方法，快速准确地计算出不同老化程度SBS改性沥青所需的再生剂掺量；通过引入自由体积理论揭示了温拌－同步再生协同作用机制，明确了最佳温拌再生温度，同时提出了一套再生沥青性能恢复量化方法。

2） 对于再生沥青混合料的级配设计，项目通过自主开发智能化骨料三维重建的相机矩阵装置及其使用方法，实现对骨料颗粒进行多角度、多方位的拍摄，精准识别“伪颗粒”，基于多目视觉三维重构技术的骨料级配检测系统，实现合理控制高掺量废旧SBS改性再生沥青混合料的配合比设计精度的目的，同时结合性能均衡设计确保了其力学性能。

3） 对于再生沥青路面性能评估，项目将红外光谱技术和AI机器学习与疲劳寿命理论预测模型相结合，能够快速预测实际服役状态下再生沥青路面的疲劳寿命。

图1 老化SBS改性沥青同步温拌再生剂

【技术指标】

本项目技术方案实现了废旧SBS沥青混合料的原层位高掺量再生利用，将RAP旧料掺量不足20%提升至30%以上，延长服役寿命1.5倍以上，具备大规模推广的技术可行性。

【竞争优势】

1）废旧SBS混合料掺配比例上升至30%以上，再生混合料的生产施工温度降低30℃；基质沥青和SBS共聚物同步修复；智能化识别废旧SBS混合料中的“伪颗粒”同时开发高精度级配变异性检测方法，实现“原位再生”打破废旧SBS混合料的应用面层限制；

2）完善长期性能评价机制，保证再生混合料良好的路面性能；

3）将填补全国沥青路面同步再生技术工程应用空白，社会效益进一步提升。

【技术成熟度】

可量产。

【产业化应用】

本项目产品与技术主要应用于公路养护与重建工程领域，该领域市场规模巨大，且具有不断增长趋势，我们的产品技术能够弥补当前相关技术领域的缺陷不足，有效地促进完成国家公路养护与重建工作，并且具有显著的环保、经济和社会效益，降本增效，发展趋势向好。

应用前景

目前，中国公路网络已基本形成，大规模建设后必然带来繁重的养护任务，公路养护已由传统的“抢修时代”过渡到“全面养护时代”。由于交通量的急剧增加与规范管理养护技术的缺失，某些早期修建使用的SBS改性沥青路面在达到预期使用年限前便产生了车辙、裂缝等病害，导致早期修建的沥青路面达到使用寿命，产生大量废旧老化沥青混合料，需要进行大规模的公路维修养护工作。根据交通部发布的信息显示，“十三五”以来全国累计投入公路养护资金1.29万亿元，实施预防养护135.6万公里，修复养护公路里程高达165.2万公里。由此可见，全国大量的待维修养护公路为本项目提供了大量用户。

本项目技术符合国家基础建设发展新方向，落实国家基础建设新战略；增加废弃老化SBS改性沥青混合料的回收利用率，降低沥青再生成本；降低沥青再生技术的能源消耗，经济环保；提高温拌同步再生技术的废旧SBS混合料掺配比例与再生混合料的路用性能，降低路面再生修复成本。综上，本项目应用前景广阔。

应用案例

该温拌同步再生技术已于2023年成功应用于京港澳高速湖北段多处养护工程，工程实践证实：其可恢复老化SBS改性沥青性能至90%以上，提升高等级公路中上面层SBS改性沥青RAP料原层位再生利用掺量≥30%，并降低施工拌和温度约30℃。经检测再生混合料各项路用性能指标远优于规范技术要求，实际铺筑效果良好，路段不渗水，路面构造深度、摩擦系数等指标均满足规范要求，详细性能检测结果如下表1所示。

表1 大比例温拌再生混合料性能检测结果

图2 高掺量同步温拌再生SBS改性路面试验段

（京港澳高速武汉绕城高速段2023.09）

知识产权

该成果已申请/授权多项中国发明专利。

合作方式

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。

【联系方式】

CG24033