程 承，方军辉，朱德滨，刘远才

(西南林业大学土木工程学院，云南 昆明 650224)

日本木质碎料用于道路铺装的研究进展

程 承，方军辉，朱德滨，刘远才

(西南林业大学土木工程学院，云南 昆明 650224)

介绍了木质碎料道路铺装的定义及其应用情况，综述了日本对木质碎料道路铺装材料组成、性能评价方法、特性等方面的研究进展，分析了木质碎料道路铺装生态效益，并提出了进一步研究建议，以期为我国木质碎料道路铺装研究和推广提供参考。

木质碎料；道路铺装；研究进展；日本

树木在生长过程中将吸收的二氧化碳最终以木材的形式予以固定和储存，增加木材的使用周期将会减少二氧化碳排放量。因此，科学合理的利用木材，尤其对废旧木材的循环利用具有缓解“温室效应”的积极作用。为实现废旧木材较高的综合利用效益，各国都在不断探索和加快发展废旧木材回收利用技术。目前对于废旧木材的利用方式主要分为直接利用、能量转化利用和其它方面的利用。其中，直接利用主要包括对大尺寸、质量较好的废旧木材，修整后再次重复利用，如制成家具、板材、木结构房屋用材和木质包装箱等实木制品；对粒径较小或者小尺寸废旧木材加工为木屑后与胶凝材料等相结合压制成人造板、木塑复合材料、结构用方木[1]和再生建筑材料[2]等。能量转化利用是对较小块的或碎料废旧木材经复杂的物理、化学或生物作用获得能源物质的利用方式。如将废旧木材经过酸解后用微生物发酵制取乙醇[3]；或经物理转化作用将废旧木材按工序制成木纤维后用于造纸等工业[4]和制成木质压块[5]等；通过热解、水解或气(液)化将废旧木材转化为生物质洁净能源等产品。在其它方面，利用特殊工艺将废旧木材加工成木陶瓷、碳纤维、泡沫材料等新型材料[6-8]。近些年来，日本将木质碎料(主要是废木片和木屑)应用于道路工程中，作为一种新型的道路铺装材料，在人行道、广场及公园等场所得到了广泛应用。这种木质碎料道路铺装技术在拓宽废旧木材循环利用的同时，也具有资源节约与生态效益的积极意义。本文介绍了木质碎料道路铺装的定义与应用，综述了其材料组成特点、路用性能评价方法与特性，分析了木质碎料道路铺装的生态效益，结合我国国情提出了废旧木材在道路铺装中应用存在的问题及建议，为木质碎料道路铺装材料在我国的研究与推广提供参考。

1 木质碎料道路铺装及其应用现状

在日本，道路工作者利用木质碎料(废旧木片和木屑)掺加天然砂等材料与胶结材料按照一定的比例混合后，经摊铺、碾压、养生后形成一种具有良好弹性、透气(水)性，能够适用于人行道、公园和广场等场所的新型道路铺装。该类道路铺装结构通常分为2层(面层和基层)结构(图1)。其中，面层厚度一般为20～30 mm，选用粒径较小的废旧木材，可利用无机类或有机类胶凝材料作为胶结材料；基层材料一般厚度为70～150 mm，常用粒径较大的木屑或木片，胶结材料采用无机类，如石膏。

图1 木质碎料道路铺装结构示意图

近些年来田中建材株式会社、NICHIREK及朝日工业株式会社等一批相关企业开始研究并推广应用该类铺装形式。最为突出的是田中建材株式会社，截止到2012年3月该企业已实现在人行道、步行街、广场及公园等公共场所的铺装面积为44000 m2，尤其是近2年来发展势头迅猛，仅在2011年其建设面积达8670 m2。各企业及研究协会都在不断地推进该铺装形式的发展和应用，相继取得了一些实际工程成果。图2为木质系铺装在日本国内的人行道、滨海廊道、广场和园路等地的一些工程实例。

图2 木质碎料道路铺装应用实例

2 木质碎料道路铺装材料组成及性能

2.1 木质碎料道路铺装材料组成特点

木质碎料道路铺装的主要材料有废旧木材(按粒径分为木粉、木屑、木片)、胶凝材料、砂(或不含)、水(或不含)和一些其它外掺料等。用于木质碎料道路铺装的胶凝材料主要包括无机胶凝材料和有机胶凝材料2大类。其中，无机类胶凝材料通常为水泥、石灰和石膏中的1种或几种的混合物，约占材料总质量的百分比为19.8%～22.2%；有机类胶凝材料通常为沥青、乳化沥青或树脂，分别占混合材料总质量的比例为60.1%～76.6%、25%～50%、20%～35%。废旧木材的用量与使用胶凝材料种类有关。胶凝材料为无机类时，其质量分数一般为14.3%～22.2%；胶凝材料为有机类时，其质量分数一般为20.0%～50.0%。废旧木材粒径大小的选择主要与胶凝材料种类及是否含有砂有关。胶凝材料为水泥或石膏时，废旧粒径要求长度不大于30 mm，宽度不大于30 mm，厚度不大于10 mm。胶凝材料为沥青或乳化沥青时，组成材料含有砂时木材长度要求级配较好且不大于30 mm，不含有砂时其长度整体要求略大些，为20～30 mm；采用树脂时，其长度要求不大于15 mm。木质碎料道路铺装一般采用山砂，质量分数为25.0%～50.0%，其粒径大小不超过2.36 mm，颗粒级配良好。对于水，与一般工程用水要求相同，其质量分数为19.8%～22.2%。

2.2 木质碎料道路铺装性能特点

木质碎料道路铺装作为人行道及公园道路的铺装，日本研究者主要对铺装结构面层材料的弹性、抗滑性及其耐久性等路用性能进行研究。岸久雄等[9-11]、佐藤研一[12]、森田千尋等[13]对无机类胶凝材料(水泥、石灰和石膏等)作为胶凝材料的木质碎料道路铺装材料进行了弹性、抗滑性能、透水性、耐久性和耐火性等试验研究。其中弹性以GB系数、SB系数为评价指标，胶凝材料为石灰、石膏时的GB系数在25～50，SB系数在2～10范围；胶凝材料为水泥时其GB系数较大，有些超过50，SB系数均大于10。对于抗滑性能，采用摆式摩擦仪测定，抗滑值BPN为40～90，其中水泥为胶凝材料时其抗滑值最大，石灰和石膏次之。透水性以每15 s的透水量作为评价指标，其中水泥类木质碎料道路铺装材料的透水量大都为500 mL左右，石灰和石膏的透水量为800 mL左右。无机类胶凝材料的木质碎料道路铺装的耐久性同普通的水泥、石灰和石膏的路面铺装差不多，但使用年限有所降低。

久保光等[14-19]在2005—2009年间，对有机类胶凝材料(自制树脂)木质碎料道路铺装材料进行了力学性能、弹性、渗透性、抗滑性能、耐久性的试验研究，采用马歇尔稳定度评价有机类木质碎料道路铺装材料力学性能主要评价指标，测试结果显示，有机类木质碎料道路铺装材料马歇尔稳定度在0.5～6.29(KN)之间，流值的范围为20～70(0.1 mm)。弹性与无机类胶凝材料的几乎相同，GB系数在10～48之间，SB系数在1～10之间。每15 s的透水量约为1000 mL。抗滑指标BPN值均大于沥青混凝土路面最低标准值40，最大值可达80。耐久性试验表明，沥青类木质碎料道路铺装的使用年限同普通沥青路面差不多，略有降低；树脂类木质碎料道路铺装的使用年限大概为6 a，如果能及时的处理好水排放问题的话，其耐久性会大幅提高。研究还发现不同类型的树脂粘结剂对路面铺装有较大影响，如果粘结剂的软化点高，路面很容易产生裂缝；低软化点的粘结剂，虽不产生裂纹或裂纹产生较少，但随着软化点的降低，飞散量增加、透水量增加、抗滑值降低、弹性减小、马歇尔稳定性变低，因此对树脂粘结剂必须选择适当。

3 木质碎料道路铺装生态效益分析及研究建议

3.1 生态效益分析

这种新型道路铺装材料具有资源节约及生态效应的特点。①木质碎料道路铺装主要材料来自于木材生产与加工过程中的废旧或废弃木屑(粉)等，与其他传统道路铺装材料相比减少了原材料(水泥、沥青及石料等)生产过程中能耗与CO2排放，同时废旧木材的循环利用增加了木材的使用周期，也减少了二氧化碳向大气中的排放，对减缓“温室效应”具有十分重要的意义。如铺设于东京人行道上的20000 m2木质碎料道路铺装，可抑制产生CO2达1.3×107kg。②铺装层具有一定的空隙率，因此具有透水及透气性，可以缓解由于城市下垫面硬化过度引起的“城市热岛效应”、地下水位下降等问题，具有生态功能。③木质碎料道路铺装虽与传统铺装相比力学强度降低，但其质轻柔软，弹性较大，行走于该类铺装上面减少了对足部踝关节、腰部髋关节等处的磨损，为行人在外出行走、休闲娱乐之时提供了安全、健康保证。④木质碎料道路铺装主要由生物质材料组成，在拆除后可以再生循环利用，或者作为能源或其他生产原材料继续循环利用，且燃烧物均为木质灰分对环境无污染，具有良好的环保性能。

3.2 建议

目前，我国对该类铺装形式还处在探索阶段，如何开展该类铺装材料研究与应用，笔者建议如下：

1)目前国内主要将废旧木质材料应用于人造板制作，废旧木质材料的技术要求仅针对于人造板的技术要求，急需针对铺装材料用材要求对废旧木质材料进行调查与分类，寻找或通过简单加工方式获得适用于道路铺装的废旧木质材料，并提出相应的技术要求。

2)日本研究者在木质碎料道路铺装中，所使用的胶凝材料多为价格较昂贵的树脂系列，比较单一，对沥青、石灰和水泥作为胶凝材料的研究和应用仍较少，因此很有必要对这些粘结剂开展研究和应用。

3)虽然日本已经进行了较多的研究，提出了一些具有实际意义的评价方法与指标，仍需结合我国国情，完善木质碎料道路铺装材料评价方法与指标，更好地指导该类铺装材料在我国的研究与推广应用。

4)应着重研究木质碎料道路铺装材料的耐久性与耐候性，使其在具有生态效益的同时还具有更为可观的经济效益。该类铺装形式可为构建资源节约型、生态环保型交通发展模式提供一定技术支撑，但如何更好地发挥其优势还需进行进一步的研究与工程实践。

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[10]岸久雄·中山伸吾.木質廃材を活用した舗装資材等の開発[R].三重県林業研究所研究报告，2003.

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[17]久保…，三田村…，米村…，小形.リサイクル資源を利用した廃木材チップ舗装の研究開発(第5部分)[J].福井県雪対策建設技術研究所年報，2008(22)：74-76.

[18]久保…，三田村…，米村…，小形.リサイクル資源を利用した廃木材チップ舗装の研究開発(第6部分)[J].福井県雪対策建設技術研究所年報，2009(21)：77-79.

[19]久保…，三田村…，米村…，小形.リサイクル資源を利用した廃木材チップ舗装の研究開発(第7部分)[J].福井県雪対策建設技術研究所年報，2009(22)：78-83.

The Research Progress of Wood Particles Used in Road Pavement in Japan

CHENG Cheng ,FANG Jun-hui ,ZHU De-bin, LIU Yuan-cai

(CollegeofCivilEngineering,SouthwestForestryUniversity,Kunming650224,Yunnan,China)

This paper reviewed the wood particle road pavement and application situation and features in Japan. The wooden particle road pavement material composition, performance evaluation methods, and properties. It analyzed the ecological benefits of the wood particle road pavement. In the end, this paper proposed recommendations for the future research, which provided references for the research and promotion of wood particle road pavement in China.

wood particle；road pavement；research progress;Japan

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.01.050

2013-07-30；

2013-09-02

云南省森林工程特色专业基金(501035)；云南省科技攻关项目(2004NG05)；西南林业大学森林工程重点学科建设基金(47002801)

程承(1986—)，男，辽宁朝阳人，西南林业大学土木工程学院助教，硕士，从事森林工程及道路工程研究。E-mail：chengcheng_clx@163.com。

TS69

A

1002-7351(2014)01-0239-04