塑料材料因具有质量轻、防水性好、耐腐蚀、成本低等特点，被广泛应用于餐具、文具、汽车部件、农业用地膜、设备零部件等领域[1-2]。塑料在自然环境下难以降解，废旧的塑料材料如果没有适当处理，会带来严重的环境问题[3]。因此，废旧塑料的回收利用一直是研究的热点。道路工程建设中，投入较大，需要消耗大量的材料。如果将回收的废旧塑料大量应用于道路建设中，一方面能够减轻环境的压力，另一方面减低道路建设的成本和能耗，提升废旧塑料的应用价值[4-5]。本研究介绍废旧塑料的来源、回收再利用方法，综述不同废旧塑料在道路工程建设中的应用情况，指出尚待解决的问题，并展望未来的发展方向。1废旧塑料的来源废旧塑料应用于道路工程的建设，主要是在沥青的改性方面。沥青的加工温度低于200 ℃，在此温度范围内可加工的塑料主要是通用塑料。应用于沥青改性的废旧塑料以通用塑料为主，如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯等。沥青道路中，废旧塑料可有效改善沥青的热稳定性，延长沥青路面的使用寿命。工程塑料的加工温度一般高于200 ℃，很难以熔融状态加入沥青，早期针对工程塑料应用于沥青的改性领域研究较少。随着工业迅猛发展，对工程塑料的需求量增加。虽然聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶回收率较高，但对其他塑料制品回收率较低[6]，大量废旧工程塑料对环境产生一定的影响。近些年，有研究将废旧工程塑料应用于沥青中，将工程塑料粉碎后直接干法加入，或是进行化学反应对其改性，降低其熔融温度。表1为塑料的相关信息。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.02.023.T001表1塑料相关信息Tab.1Plastic related information种类塑料名称熔融或加工温度/℃主要用途通用塑料聚乙烯130~145农用地膜、食品包装材料、日用品容器、药品包装材料、塑料袋、电线电缆等[7]。聚丙烯160~190电器外壳、汽车零部件、编织袋、渔网、绳索、无纺布、人造草坪、洗涤剂包装材料等[8]乙烯-醋酸乙烯123农用大鹏膜、鞋材、包装膜、医用膜、玩具、电线电缆等[9]。聚氨酯170~190电器和建筑隔热材料、家具、床垫、汽车零件、涂料、黏合剂、滚筒和轮胎、鞋材等[10]。工程塑料聚苯乙烯240光学仪器零部件、塑料餐具、一次性饮料杯、建筑用隔音隔热材料、衣架、凳子等[11]。聚对苯二甲酸乙二醇酯250~255矿泉水瓶、包装材料、电器零部件、电器插座、家电外壳、汽车零部件等[12]。2废旧塑料在道路工程建设中的回收再利用方法2.1回收方法2.1.1直接粉碎将废旧塑料直接粉碎是一种简单且常见的回收利用方法，通常粉碎前废旧塑料需要进行清洗、干燥，搅拌中加入高温熔融的沥青，形成混合的熔融物。另一方面，粉碎后的废旧塑料颗粒可以与其他助剂制备成复合改性剂，再应用于沥青的改性。杨辉[13]将塑料袋进行粉碎，与沥青混匀，高温加热使二者发生物理化学反应，形成混合熔融物。任保国[14]将废旧生活塑料制品直接粉碎成粉状后，与橡胶粉一起制成直投温拌胶粉废塑复合改性剂。2.1.2熔融造粒虽然大部分通用塑料粉碎后，在高温条件下，可直接与沥青在高温状态下熔融搅拌混合，但二者分子结构还是存在较大差异。如果在沥青施工过程中加热温度过低或者搅拌不均匀，可能导致塑料的聚集和与沥青的分层，反而降低沥青的性能。因此，将废旧塑料预先高温熔融后，加入裂化剂，使塑料的分子链断裂，经过造粒工艺得到与沥青更好融合的塑料颗粒。朱曲平等[15]收集以聚丙烯为主要材料的编织袋、塑料盆、塑料凳，以聚乙烯为主的矿泉水瓶、塑料薄膜等废旧塑料生活用品，加入裂化剂，以及硫磺稳定剂，最后将废旧塑料制成质量≤0.03 g的颗粒沥青改性剂。成垦[16]将废旧聚丙烯和聚乙烯混合熔融后，挤塑切粒，得到造粒塑料，再应用于沥青的改性。2.1.3高温裂解废旧塑料经过高温裂解得到产物裂解蜡，应用于沥青性能的改进，可以得到温拌沥青原料。王志美等[17]将废旧聚丙烯于390 ℃下热裂解产物制得温拌改性沥青，并成功应用于SMA-13沥青混合料。刘思媛[18]将废旧低密度聚乙烯高温裂解制备聚乙烯蜡，作为沥青的温拌剂，可有效提升其分散性和空间结构，有效提升沥青的综合性能。2.2再利用方法2.2.1制成骨料废旧塑料具有较好的韧性，可将其制成骨料，替代原有矿物骨料加入水泥稳定碎石中，增加半刚性基层路面的韧性，提高抗车辙、裂缝、变形等病害的能力。李超[19]将废旧塑料制成表面粗糙的粗骨料，代替碎石粗骨料加入水泥，考察塑料骨料表面粗糙度、粒径尺寸、形状等因素对混合料力学性能的影响。郭伟栋[20]将废旧塑料制成粒径为12 mm的骨料，代替复合硅酸盐水泥中原先采用的规格为10~20 mm的碎石骨料，考察改性混合料的抗压强度、劈裂强度、韧性等性能指标。2.2.2制成纤维废旧塑料可通过机械加工成纤维，加入水泥基材中，成为水泥颗粒的载体，在搅拌过程中水泥颗粒可以均匀分散，水化反应能够较好进行。废塑料纤维在水泥基材中可以形成稳定的网格结构，可以降低水泥基材的集中应力，从而达到改善温缩性能并提升其抗开裂性能的作用。张谭龙[21]将废塑料电缆、废编织袋、废塑料袋经过机械加工制成丝状纤维，在加工过程中为了增强塑料纤维与水泥间的黏附性，采用轻质碳酸钙对废塑料纤维进行包覆改性，提高平整性和材料密度。罗洪林等[22]将废旧聚丙烯制成直径为80 μm的细纤维和直径为700 μm的粗纤维，分别加入水泥混凝土中，加入粗纤维的混凝土抗压强度和抗劈裂强度高于加入细纤维的混凝土。3不同废旧塑料在道路工程建设中的应用3.1聚乙烯农业中大量使用的地膜多数是聚乙烯塑料，每年用量较大，废旧聚乙烯地膜没有得到及时处理，会大量堆积野外[23]。因此，对于聚乙烯塑料的回收利用意义重大。李攀等[24]将农业用的聚乙烯地膜与石油树脂、乙烯-醋酸共聚物混合，作为沥青的复合改性剂。结果表明：以砂石总量为基准，改性剂添加量为0.35%时，混合料的孔隙率最小，沥青饱和度、水稳定性、高温稳定性等性能最好，改性沥青路面抗车辙性能提升了2倍，低温抗弯曲性能提高了20%以上。阚丽虹等[25]将废旧的农用聚乙烯地膜清洗干净后，利用破碎机剪切成碎片，与环氧树脂、石蜡、抗老化剂、抗氧化剂、稳定剂、炭黑、抗剥落剂在室温下搅拌5~10 min，生产沥青混凝土的高模量剂，该高模量剂可用于制备高模量橡胶沥青。根据聚乙烯的聚合方法、分子量、链结构不同，可分为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯。其中低密度聚乙烯的密度为0.91~0.93 g/cm3，具有较好的柔韧性、延展性、易加工性等特点[26]。高密度聚乙烯密度为0.94~0.96 g/cm3，其硬度、拉伸强度等力学性能优于低密度聚乙烯[27]。因为二者密度的差异，作为沥青改性剂以熔融状态与沥青进行搅拌反应的过程中，高密度聚乙烯黏度较低密度聚乙烯高，加筋黏结作用较高，改性后沥青的高温稳定性和抗车辙性较好，而且水稳定性提高。但是，较高的黏度不利于沥青的低温抗裂性，较高黏度在低温状态下增加沥青的脆性，所以高密度聚乙烯改性的沥青低温抗裂性能低于低密度聚乙烯改性的沥青。吴正光等[28]将废旧的低密度聚乙烯(A)、低密度聚乙烯+高密度聚乙烯(B)、高密度聚乙烯(C)分别用于改性沥青性能。当三种聚乙烯掺入量均为0.3%，三种改性沥青的高温性能均提高，动态稳定度提升顺序为：沥青A（4.0倍）沥青B（5.0倍）沥青C（9.5倍）。三种改性沥青通过浸水马歇尔试验得到的残留稳定度为基质沥青(87.3%)沥青A(90.9%)沥青B(91.8%)沥青C(92.6%)，说明改性后的沥青水稳定性得到提高。低温性能的冻融劈裂强度排序为：沥青B(92.1%)沥青A(91.6%)沥青C(88.2%)基质沥青(86.3%)，低温性能也得到改善。3.2聚丙烯聚丙烯占全球塑料市场的21%。聚丙烯的熔点更高，与沥青混合时需要的温度更高，通常在160~190 ℃之间。相较聚乙烯，聚丙烯更难通过湿法与沥青均匀混合。虽然聚丙烯细小颗粒加入沥青，可以显著降低沥青的针入度，并增加改性黏合剂混合物的黏度和软化点，与聚乙烯相比，改性黏合剂混合物具有显著的抗车辙性，但是如果搅拌温度不够的话，聚丙烯改性沥青很容易发生相分离。因此为了能将聚丙烯更好的应用于沥青的改性，可加入丁苯橡胶或甲基苯乙烯类嵌段共聚物来改善聚丙烯改性沥青的贮存稳定性，降低相分离的概率。程培峰等[29]将回收的白色聚丙烯编织袋和灰绿色聚丙烯编织袋碎片分别与丁苯橡胶粉末混合，在170 ℃下与沥青充分相融，经高速剪切后，160 ℃下发育40 min，制成聚丙烯/丁苯橡胶复合改性沥青。结果表明：基质沥青动稳定度为1 022 次/mm，白色聚丙烯改性沥青为3 752 次/mm，灰绿色聚丙烯改性沥青为5 546 次/mm。表明两种聚丙烯对沥青的高温稳定性和抗变形能力均明显提升，而灰绿色聚丙烯改性沥青高温稳定性能更佳。低温弯曲结果表明：聚丙烯改性沥青的低温抗裂性能得到提升，白色聚丙烯改性沥青的低温抗弯拉强度提升30.0%，灰绿色聚丙烯改性沥青的提升25.6%，前者提升的效果要略高于后者。魏为成等[30]优化实验表明，5%的聚丙烯塑料和10%的甲基苯乙烯类嵌段共聚物，可有效提升沥青的高温稳定性，软化点可从47.2 ℃提升至80.2 ℃，针入度从110.2 mm降至54.7 mm，说明改性的沥青结构更紧密，抗车辙性能提得到提升。由于甲基苯乙烯类嵌段共聚物的加入，沥青的弹性得到增强，低温时的平均弯拉应变达到5 000 με，低温抗裂性得到提高。3.3聚苯乙烯聚苯乙烯包括通用聚苯乙烯、膨胀聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯等。通用聚苯乙烯主要用于软包装材料。膨胀聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯具有优异的机械和绝缘性能，主要用于电视柜、电器包装用等树脂模制品[31]。虽然聚苯乙烯改性沥青在高温稳定性，抗车辙变形能力等方面有所提升，但是与聚丙烯和聚乙烯改性沥青性能相比，提升效果不明显，且低温抗裂性能相差较大。冯新军等[32]分别考察3种聚苯乙烯，通用级聚苯乙烯、再生高抗冲聚苯乙烯和塑料衣架再生的聚苯乙烯对沥青混合料性能的影响研究。结果表明：2%的塑料衣架再生的聚苯乙烯的替代量，使沥青混合料的测试得到的车辙深度从2.9 mm变为1.6 mm，抗车辙形变能力提升近50%。不仅未降低沥青混合料的性能，还增强抗车辙性能，延长沥青路面的使用寿命。既实现降低成本、有利环保的目的，又改进沥青混合料的性能。程曾煜[33]对废旧聚苯乙烯包装材料应用于沥青混凝土的可行性进行评估。加入3.5%聚苯乙烯沥青混凝土的动态稳定度为2 815 次/mm，超过《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中规定的2 800 次/mm；最大弯拉应变为2 614.5 με，超过规范的2 600 με；残留稳定度为85.6%，大于规范的85%；冻融劈裂强度比试验结果为86.4%，大于规范的80%。说明聚苯乙烯改性的沥青混凝土可满足规范要求，可用于城市支路、小区道路等低等级路面，或者用于高等道路的中下层。聚苯乙烯应用于沥青重点在于使用再生聚苯乙烯塑料对沥青混合料进行部分替代，在不影响其性能的前提下，减少沥青的用量，以达到减少成本、利于环境保护的目的。3.4乙烯-醋酸乙烯乙烯-醋酸乙烯具备密闭的泡孔结构，防水、防潮性好。利用乙烯-醋酸乙烯制成的薄膜具有较好的保温和防雾滴性能，因此常用于制作一些功能性棚膜，如农业用的大棚膜。乙烯-醋酸乙烯很早就开始应用于道路的建设中，主要通过形成坚韧、坚硬的三维网络对沥青进行改性，增强沥青的抗变形能力，研究重点是优化乙烯-醋酸乙烯的最佳用量。胡耀辉[34]将废旧农用乙烯-醋酸乙烯大棚膜用作沥青的改性剂。掺入塑料改性剂的基质沥青，复数模量是改性前的11.56倍，说明改性后的沥青高温抗变形能力显著增强。动态剪切流变结果表明，高温下改性沥青的抗车辙能力增加。但是掺入的塑料改性剂达到一定量，对沥青性能的提升不明显，废乙烯-醋酸乙烯共聚物改性剂的最佳掺入量为9%。研究人员将乙烯-醋酸乙烯与其他材料，如废旧轮胎橡胶粉混合，制备改性沥青。姚文霞[35]将密度为0.96 g/cm3的废旧乙烯-醋酸乙烯塑料，与80目的废旧轮胎橡胶粉一起制备成改性沥青。改性沥青的制备流程为，基质沥青加热至160 ℃的流动状态后，在将温度提升至170 ℃时加入废橡胶粉，以3 000 r/min高速切割10 min后，在加入废乙烯-醋酸乙烯塑料粉，继续高速切割20 min，得到改性沥青。当废橡胶粉用量为15%、废乙烯-醋酸乙烯塑料粉用量为4%，改性沥青的高温性能最佳，同时将沥青混合料的低温劈裂强度比提升22.8%。3.5聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔融加工温度较高，通常粉碎后以干法加入沥青中进行改性。采用聚对苯二甲酸乙二醇酯改性的沥青，可以得到刚度更高、抗车辙性和抗疲劳性更好的材料。马海文[36]将收集的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶进行洗涤、干燥、粉碎后，以干法的方式加入沥青中，并对改性的沥青性能进行评价。结果表明：将聚对苯二甲酸乙二醇酯的添加量控制在4%~6%时，改性沥青的回弹模量可以增加16%，抗车辙性能可以增加29%。但是加入聚对苯二甲酸乙二醇酯，沥青的水稳定性降低。潘军辉[37]将收集的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶制成直径为10 μm的回收纤维，加入沥青，在120 ℃进行10 000 r/min的高速剪切乳化，制成改性沥青。结果表明：随着聚对苯二甲酸乙二醇酯掺量的增加，改性沥青的黏度也增加，当聚对苯二甲酸乙二醇酯掺量为10%达到最大值。说明一定量聚对苯二甲酸乙二醇酯的加入有利于提升沥青的抗形变能力，但低温性能削弱。另外，聚对苯二甲酸乙二醇酯与沥青属于物理融合，具有一定的不稳定性，聚对苯二甲酸乙二醇酯可能分离析出，浮于沥青上层，因此实际施工过程中需要控制融合搅拌的条件。3.6聚氨酯聚氨酯具有优良的韧性，以及耐老化、抗冲击性等优点，可为沥青提供更多的弹性成分，有助于沥青恢复原有形状，可显著提升沥青的力学性能。聚氨酯的固化反应速度与反应温度成指数关系，温度上升，固化反应加快，与沥青融合过程的温度与时间，影响其固结反应，也是聚氨酯改性沥青研究的重点。刘锦峰[38]分别将聚氨酯和沥青进行预加热，聚氨酯加热至80 ℃，沥青加热至170 ℃，再将聚氨酯匀速加入熔融状态的沥青中，以4 000 r/min高速剪切30 min，再于80 ℃下放置60 min后制成改性沥青。聚氨酯添加量为30%时，得到的改性沥青，动稳定度高于10 000，低温弯拉应变提高75.01%，残留稳定度达到88.3%，说明聚氨酯能够明显提升沥青的高温稳定性。贾晓军等[39]采用干法工艺制备聚氨酯改性沥青混合料，同时考察拌合温度对聚氨酯沥青混合料性能的影响。结果表明：最佳的聚氨酯掺量为5%。当拌合温度从130 ℃升至160 ℃，沥青混合料的动稳定度和流值逐渐上升；拌合温度超过160 ℃，动稳定度出现下降，表明温度过高聚氨酯容易出现化学键的断裂，从而影响改性沥青混合料性能，因此最佳的拌合温度为160 ℃。4结论废旧塑料可应用于道路工程建设中，废旧塑料可制成骨料或者纤维，应用于半刚性基层路面的水泥稳定碎石材料中提升其力学性能，同时有效抑制水稳定基层的开裂，增强其抗裂性能。废旧塑料可作为沥青改性剂，制备改性沥青，有效提升沥青的热稳定性，提高其抗车辙的能力，延长沥青路面的使用寿命。目前废旧塑料应用于道路工程建设还存在一些问题待解决：（1）废旧塑料的加入对沥青耐低温性能的影响，目前尚未明确。（2）废旧塑料以何种形态和方式加入沥青中，需要根据不同塑料的特性决定。废旧塑料应用于道路工程的建设未来发展的方向主要为：（1）减轻环境压力，探究更多种类的塑料，尽可能增加塑料的掺量，制成的沥青能达到规范要求。（2）提升经济价值，即废旧塑料能够替代道路建设中的某些原料，从而降低成本。（3）提升沥青性能，重点在于废旧塑料的选取、拌合条件的优化、添加助剂的研究等。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.02.023.F001