稻壳生物炭增强半柔性沥青路面的可持续性与性能：实现低碳目标与抗车辙的创新研究

为解决路面材料高碳足迹和性能不足的问题，研究人员开展了稻壳生物炭（RHB）在半柔性沥青路面（SFP）中的应用研究。通过优化RHB掺入比例（灌浆材料8%、基质12%），显著提升抗车辙性能（7.1%）、抗剪强度（15.0%），并减少水泥用量，实现碳封存和节能减排。该研究为低碳路面设计提供了科学依据，助力巴黎气候协议“双碳”目标。

　　

在全球气候变化日益严峻的背景下，实现“双碳”目标（碳达峰与碳中和）已成为各国共识。路面工程作为基础设施的核心领域，面临着高碳排放和性能衰减的双重挑战。传统半柔性沥青路面（Semi-Flexible Asphalt Pavement, SFP）虽具一定优势，但其水泥基灌浆材料导致碳足迹高，且易出现车辙、水损害等问题。据统计，水泥生产贡献了全球约8%的CO₂排放。同时，极端气候加剧了路面的冻融破坏和高温变形，缩短使用寿命。因此，开发低碳、高耐久性路面材料迫在眉睫，这不仅关乎工程经济性，更是实现巴黎气候协议的关键路径。

针对这一挑战，研究人员在《Powzer Technology》期刊上发表了一项创新研究，聚焦于稻壳生物炭（Rice Husk Biochar, RHB）的应用。RHB是一种由农业废弃物转化而来的生物质炭，具有多孔结构和碳封存能力，能有效吸附CO₂。该研究通过系统实验，首次将RHB整合到SFP体系中，旨在提升可持续性和机械性能。结果表明，优化RHB掺量后，路面高温性能提高7.1%，抗剪强度增加15.0%，并显著减少水泥用量，为低碳路面工程开辟了新方向。

研究人员采用关键实验方法验证RHB的效果：首先，通过流动性测试、抗弯强度（Flexural Strength）和抗压强度（Compressive Strength）评估灌浆材料性能；其次，利用干燥收缩测试分析尺寸稳定性；接着，对沥青混合料基质进行综合评估，包括冻融劈裂（Freeze-Thaw Splitting）、浸水马歇尔（Immersion Marshall）、浸水散射（Immersion Scattering）和车辙试验（Rutting Test），以考察水稳定性和高温性能；最后，基于样本测试数据，确定RHB的最佳掺入比例。

研究结果通过一系列测试得出：

• 灌浆材料性能优化：RHB掺入比例为8%时，灌浆材料的流动性改善，抗弯强度和抗压强度显著提升，干燥收缩率降低，表明RHB增强了材料的密实性和耐久性。
• 基质水稳定性评估：冻融劈裂试验显示，RHB掺量12%的基质，冻融劈裂抗拉强度比（Freeze-Thaw Splitting Tensile Strength Ratio）提高，浸水马歇尔和浸水散射测试证实水损害减少，证明RHB有效提升了抗水渗透能力。
• 高温性能与抗车辙：车辙试验结果表明，RHB掺量12%时，车辙深度减小7.1%，残余稳定度（Residual Stability）和抗弯劲度模量（Flexural Stiffness Modulus）优化，表明高温变形抗性增强。
• 综合性能提升：抗剪强度增加15.0%，结合节能减排分析，RHB的碳封存作用降低了整体碳足迹，实现能源节约。

在结论部分，研究强调RHB的引入不仅优化了SFP的机械性能，还推动了碳减排：RHB在灌浆材料中8%和基质中12%的掺量，是最佳比例，能综合提升抗车辙、水稳定性和高温性能。讨论指出，该创新解决了路面工程的高碳难题，为生物质废弃物资源化利用提供了范例，直接贡献于“双碳”目标。未来，可扩展至其他生物炭材料，以应对全球气候变化挑战。