環(huán)氧瀝青混凝土橋面鋪裝的效益分析

杜紅艷 文 宜

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710068;2.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，710064)

環(huán)氧瀝青混凝土具有十分優(yōu)越的路用性能，是一種理想的橋面鋪筑材料?？紤]到國家現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)狀況，使得我們不僅在技術(shù)上要有所突破還要考慮到經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)中務(wù)必要做到高實(shí)用、低造價(jià)、耐久性好。選擇一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及施工方便的方案往往是設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員所追求的共同目標(biāo)，但技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性往往是一對(duì)矛盾的統(tǒng)一體。因此本研究就環(huán)氧瀝青路面的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，為以后的廣泛推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

一 經(jīng)濟(jì)效益分析

公路的建設(shè)成本除了包含道路在初期的投資外，還應(yīng)該包括養(yǎng)護(hù)費(fèi)用以及改建費(fèi)用等其它后續(xù)費(fèi)用，所以我們?cè)谶M(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，還應(yīng)該分析路面壽命周期內(nèi)全部過程所發(fā)生成本的經(jīng)濟(jì)效益。

1.初期建設(shè)中增加的費(fèi)用

與普通改性瀝青混合料所鋪設(shè)的路面相比，采用環(huán)氧瀝青混合料鋪設(shè)路面所增加的初期費(fèi)用主要發(fā)生在以下幾個(gè)方面:材料費(fèi)用的增加(主要為環(huán)氧樹脂費(fèi)用);人工費(fèi)用的增加;延長(zhǎng)拌和時(shí)間增加的拌和費(fèi)用;拌和機(jī)生產(chǎn)率降低增加的費(fèi)用。

環(huán)氧瀝青混合料試驗(yàn)路全長(zhǎng)1.5km，路面寬大約為18.8m，厚度為4cm，普通瀝青混合料相對(duì)密度大約為2.5 噸每立方米，那么鋪設(shè)1km 瀝青路面所需要的普通瀝青混合料約為:

則環(huán)氧瀝青混合料同普通改性瀝青混合料相比，其增加費(fèi)用如下:

(1)材料費(fèi)用的增加

材料費(fèi)用的增加主要是添加環(huán)氧樹脂的費(fèi)用。以普通的SMA 瀝青混合料為參考，油石比按5.5%計(jì)算。本次環(huán)氧瀝青混合料試驗(yàn)段采用的最佳油石比為5.5%，SBS 改性瀝青:環(huán)氧樹脂(主劑＋固化劑)=78:22，其中主劑:固化劑=61:39。環(huán)氧樹脂(主劑＋硬化劑)單價(jià)按6 萬元/t 計(jì)算，SBS 改性瀝青單位價(jià)格按照8000 元/t 計(jì)算，則每噸混合料將增加費(fèi)用約為(60000 元/t-8000 萬元/t)×0.055 ×0.22 =630 元/t。

(2)人工費(fèi)用的增加

環(huán)氧瀝青混合料的施工工藝較普通瀝青混合料沒有較大區(qū)別，只是增加了環(huán)氧樹脂添加這個(gè)施工環(huán)節(jié)，因此人工費(fèi)用的增加主要體現(xiàn)在這方面。本次試驗(yàn)段施工，環(huán)氧樹脂的添加采用人力和機(jī)械相結(jié)合的方式，環(huán)氧樹脂的搬運(yùn)和添加都需要人工進(jìn)行，考慮到輪崗制，每天需要大約12 名工作人員負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作。工作人員的工資按100/天計(jì)算，每天生產(chǎn)1500t 混合料，則毎噸混合料將增加費(fèi)用約為(12 ×100/天)/1500t=0.8 元/t，與材料費(fèi)用相比，這部分引起的成本不會(huì)太大，故在計(jì)算這部分成本時(shí)，可視情況不予考慮。

(3)拌和機(jī)生產(chǎn)率下降費(fèi)用

對(duì)于普通改性瀝青混合料，每一盤混合料從上料開始干拌到拌和完畢卸料時(shí)長(zhǎng)為40 秒到50 秒，現(xiàn)添加環(huán)氧樹脂后，為保持拌合的均勻性，一般要延長(zhǎng)為75s ～80s。5000 型間歇式拌和機(jī)生產(chǎn)本次試驗(yàn)段混合料，普通瀝青混合料正常生產(chǎn)效率為300 噸/小時(shí)，拌和成本為35 元/噸～40 元/噸，那么加入環(huán)氧樹脂后使間歇式拌和機(jī)產(chǎn)量下降了23% ～33%，產(chǎn)量下降為200 噸/小時(shí)～230 噸/小時(shí)，這樣的話，每噸混合料的拌和成本將增加9 ～13 元，每噸環(huán)氧瀝青混合料的拌和成本將提高10 元。在保證拌合均勻性的基礎(chǔ)上，如果適當(dāng)縮短環(huán)氧瀝青混合料拌和的時(shí)間，那么環(huán)氧瀝青混合料拌和成本將會(huì)減小。

(4)攤鋪與碾壓的成本比較

攤鋪機(jī)攤鋪速率一定程度上決定了攤鋪碾壓成本，而拌和機(jī)的生產(chǎn)能力決定了攤鋪速度，由于拌和機(jī)在拌合環(huán)氧瀝青混合料時(shí)能力有所下降，繼而導(dǎo)致攤鋪碾壓速度下降。若攤鋪的路寬為18.8 米，使用一臺(tái)拌和機(jī)，每小時(shí)可拌合普通混合料300 噸，可攤鋪159m 長(zhǎng)4cm 厚的面層;若為環(huán)氧瀝青混合料，則產(chǎn)量平均約為220t/h，則每小時(shí)可攤鋪117m。這表明，在攤鋪機(jī)攤鋪速度降低的情況下，攤鋪碾壓成本會(huì)增加。因?yàn)閿備伒乃俣仍铰?，攤鋪機(jī)對(duì)攤鋪層振搗次數(shù)也越多，攤鋪層的密實(shí)度以及平整度會(huì)越好，這種情況是有利于鋪裝效果的，同時(shí)攤鋪速度降低導(dǎo)致成本的增加不會(huì)太顯著，所以在計(jì)算這部分成本的時(shí)候，可根據(jù)情況決定不予考慮。

通過對(duì)以上三種增加費(fèi)用的分析來看，環(huán)氧瀝青混合料與普通瀝青混合料相比，每噸環(huán)氧瀝青混合料增加的費(fèi)用主要為材料費(fèi)用的增加和拌和機(jī)生產(chǎn)率下降費(fèi)用，總計(jì)約為630元/t ＋10 元/t =640 元/t，則此試驗(yàn)路增加建設(shè)費(fèi)用約為640元/t×1880t/km=120 萬元/km。

2.養(yǎng)護(hù)費(fèi)用

環(huán)氧瀝青混合料強(qiáng)度高、韌性好，具有超強(qiáng)的的高溫穩(wěn)定性、良好的低溫抗裂性，良好的抗疲勞性能和水穩(wěn)定性能，另外還具有很強(qiáng)的抗化學(xué)物質(zhì)侵蝕的能力，能有效延長(zhǎng)道面使用壽命。按照10 年為壽命周期計(jì)算，則普通瀝青路面在壽命周期內(nèi)至少需要大中修一次(有瀝青罩面層情況下)，方可達(dá)到壽命周期的使用壽命，因此同環(huán)氧瀝青路面相比，在壽命周期內(nèi)普通瀝青路面會(huì)增加養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。若瀝青罩面按50 元/m2計(jì)，則18.8m 寬的路面每公里將增加罩面費(fèi)用約為94 萬元/km。另外，采用本項(xiàng)目研究成果也可以節(jié)省日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用按15.0 元/m2計(jì)，則每年節(jié)約日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用為15 萬元/km。因而在10 年分析期內(nèi)，使用本項(xiàng)目研究成果后，每年節(jié)約養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用= 24. 4 萬元/km。

經(jīng)過全壽命周期成本分析，得出使用環(huán)氧瀝青混合料作為橋面鋪裝材料，采用 10 年分析期，每年共節(jié)約萬元/km，隨著使用年限的延長(zhǎng)，可節(jié)省費(fèi)用逐年增加，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

因此盡管從初期建設(shè)成本來看，環(huán)氧瀝青路面的成本較高，但是從項(xiàng)目生命周期的全過程去看，環(huán)氧瀝青路面較普通瀝青路面占有一定優(yōu)勢(shì)。

二 社會(huì)效益分析

社會(huì)效益包括了道路使用者的車輛營運(yùn)費(fèi)用、延誤費(fèi)用、行程時(shí)間費(fèi)用和事故費(fèi)用等。同環(huán)氧瀝青混合料橋面鋪裝相比，普通瀝青路面用戶費(fèi)用在路面使用后期將因路面使用性能的下降而大大增加，如路況變差，車輛行駛中的燃油、輪胎消耗增加，車輛的保修、折舊以及誤工等費(fèi)用增加，因養(yǎng)護(hù)維修及大中修影響車輛正常行駛，使車輛減速或繞道行駛等，都會(huì)導(dǎo)致用戶費(fèi)用的增加。

同時(shí)，國內(nèi)外大量調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，由于道路養(yǎng)護(hù)維修對(duì)交通進(jìn)行分流管制，一方面會(huì)導(dǎo)致交通通行能力顯著下降，影響正常的通行服務(wù);另一方面，由于施工的干擾，極易在分流區(qū)誘發(fā)交通事故。上述情況的出現(xiàn)，都會(huì)極大的影響公路的服務(wù)水平，造成惡劣的社會(huì)影響。而采用環(huán)氧瀝青混合料作為橋面鋪裝后，由于減少了養(yǎng)護(hù)維修的次數(shù)，避免了施工對(duì)正常行車的干擾，降低了交通事故的發(fā)生率，具有良好的社會(huì)效益。

三 結(jié)論

綜上所述，采用本項(xiàng)目研究成果對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保的社會(huì)意義，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益以及廣闊的推廣應(yīng)用前景。

［1］呂偉民.國內(nèi)外環(huán)氧瀝青混凝土材料的研究與運(yùn)用［J］.石油瀝青，1994(3):11 -15.

［2］李喆.國產(chǎn)環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料在水泥混凝土橋面應(yīng)用研究［D］.南京:東南大學(xué)，2005.

［3］JTJ001 -97 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).北京:人民交通出版社，1998.

［4］周偉，王選倉.道路經(jīng)濟(jì)與管理［M］.北京:人民交通出版社，1998.