瀝青路面運(yùn)營(yíng)期間養(yǎng)護(hù)能耗與排放量化分析

熊分清

摘要：本文通過我國(guó)瀝青路面能耗與排放量現(xiàn)狀與瀝青路面施工工藝，分析公路瀝青路面與養(yǎng)護(hù)節(jié)能減排影響因素，最后，給減少我國(guó)瀝青路面養(yǎng)護(hù)能耗與排放量一些建議，為我國(guó)瀝青路面的能耗與排放量提供借鑒資料。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；運(yùn)營(yíng)期間；養(yǎng)護(hù)能耗；排放量化

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

依據(jù)瀝青路面施工工藝流程，詳細(xì)分析了瀝青路面施工過程節(jié)能減排影響因素。研究結(jié)果表明，在瀝青路面施工過程中，各種施工機(jī)械是瀝青路面建設(shè)主要的能耗與排放源;瀝青混合料自身亦排放部分氣體，且與混合料的加熱溫度密切相關(guān)。

一、我國(guó)瀝青路面能耗與排放量現(xiàn)狀

在目前資源與環(huán)境問題日益突出的國(guó)際背景下，瀝青路面運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)引起的高能耗以及溫室氣體、有害煙塵排放等問題引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)于瀝青路面能耗與排放多采用定性分析，缺乏量化分析與評(píng)價(jià)體系，無(wú)法明確節(jié)能減排效果和生態(tài)效益，這在一定程度上阻礙了瀝青路面節(jié)能減排的技術(shù)推廣和應(yīng)用。因此，建立瀝青路面運(yùn)營(yíng)期間能耗與排放的量化分析體系有助于全面了解我國(guó)公路建設(shè)過程中能耗水平、施工用能模式，從而力求達(dá)到資源消耗最小化、排放最小化，實(shí)現(xiàn)公路行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

二、分析瀝青路面與養(yǎng)護(hù)節(jié)能減排影響因素

瀝青路面施工需先將各種集料、瀝青經(jīng)拌和樓進(jìn)行加熱后拌和，然后將質(zhì)量合格的瀝青混合料采用自卸汽車運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)攤鋪、碾壓成型。這個(gè)施工過程將會(huì)產(chǎn)生多方面的能耗。

（一）各種施工機(jī)械設(shè)備

包括瀝青混合料拌和設(shè)備、運(yùn)輸汽車、攤鋪機(jī)及各種壓路機(jī)等。

（二）原材料及混合料加熱溫度

瀝青混合料自身亦排放部分氣體，且與混合料加熱溫度密切相關(guān)，溫拌比熱拌顯著節(jié)約能源，節(jié)能比率20%以上，減少有害氣體排放80%。

（三）施工工序

施工設(shè)備耗油量與機(jī)械運(yùn)行時(shí)間基本呈線性關(guān)系，安排有序、連續(xù)、緊湊的施工工藝能降低能耗與減少氣體排放。

1、能耗影響因素分析

瀝青路面施工過程能耗和排放源見表1：

表1

2、拌和

瀝青混合料拌和樓是拌和階段主要的能耗與排放源。瀝青拌和設(shè)備的能耗主要用于三個(gè)方而:冷骨料的加熱烘干，瀝青、重油、管路、閥門等的加熱保溫，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。除此之外，研究表明集料的加熱溫度對(duì)能耗與排放也有很大影響。

3、集料加熱溫度對(duì)能耗的影響

參照瀝青混合料拌和過程的一般情況，有關(guān)能量計(jì)算所用的參數(shù)見表2：

表2

3.1集料和水分

根據(jù)瀝青混合料拌和應(yīng)用的季節(jié)和拌和廠料棚搭建的實(shí)際情況，集料(包括其中所含的水分)加熱前溫度統(tǒng)一取為25℃，集料的比熱容取為920J/(kg.K)。計(jì)算過程中集料的含水量為4%，綜合考慮到水分蒸發(fā)吸熱以及水蒸汽散失帶走熱量的情況，其所消耗的能量按該水分在130℃時(shí)全部蒸發(fā)出去計(jì)算，并統(tǒng)一選取水的比熱容為4190J/(kg.K)。

3.2加熱過程參數(shù)的選擇

拌和樓加熱過程中所用燃料選定為柴油并且燃燒效率可達(dá)90%,柴油的發(fā)熱量為42.5X106J/kg，滾筒的熱交換率選為60%。

3.3油石比

各類混合料的油石比按5%計(jì)算。對(duì)熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料集料加熱過程所需燃油量進(jìn)行計(jì)算。熱拌瀝青混合料出料溫度為1500C，這種情況下熱拌瀝青混合料集料需要加熱到1750C，根據(jù)以上參數(shù)可計(jì)算出熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料加熱集料所需要的燃油量，結(jié)果見表3：

表3

從表3可以看出，加熱集料到135℃比加熱集料到175℃可節(jié)約燃油1.52kg，節(jié)能比率23.6%。

4、養(yǎng)護(hù)材料及機(jī)械能耗與排放的確定

4.1瀝青生產(chǎn)過程的能耗及排放

瀝青膠結(jié)料主要為石油瀝青(基質(zhì)瀝青)和聚合物改性瀝青。石油瀝青是石油通過多種蒸餾工藝后得到的殘留物，或殘留物進(jìn)一步氧化得到的產(chǎn)品，而改性瀝青則是在石油瀝青中添加一定數(shù)量的高分子聚合物，并通過高溫剪切攪拌使兩者混合均勻而制成的產(chǎn)品。由于二者的生產(chǎn)工藝有很大的不同，其生產(chǎn)過程能耗與排放也有較大的差異。本文分析的瀝青路面薄層罩面技術(shù)，主要使用的為石油瀝青。

4.2瀝青混合料生產(chǎn)過程的能耗與排放

瀝青混合料生產(chǎn)過程中能耗主要為液體燃料消耗以及電力消耗?！豆饭こ虣C(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額》規(guī)定了拌和設(shè)備每一機(jī)械臺(tái)班的液體燃料及電力消耗量，如表4所示：

表4

需要說明的是，根據(jù)相關(guān)調(diào)查，燃料類型對(duì)固體顆粒物排放影響較小，而對(duì)氣態(tài)污染物排放影響較大，因此，固體顆粒物排放因子未考慮不同燃料類型的影響，針對(duì)我國(guó)燃油設(shè)備的使用現(xiàn)狀，采用相應(yīng)的氣態(tài)污染物排放因子。

四、減少我國(guó)瀝青路面養(yǎng)護(hù)能耗與排放量的建議

減少我國(guó)瀝青路面養(yǎng)護(hù)能耗與排放量首先要做好預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，對(duì)路面病害做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，在病害處理過程中打破傳統(tǒng)，多采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，從而更有效的做到節(jié)能減排。

（一）加強(qiáng)溫拌技術(shù)

瀝青混合料溫拌技術(shù)，因具有節(jié)能減排、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外公路界的廣泛關(guān)注。其中泡沫瀝青溫拌法效果較好，該技術(shù)是在正常熱拌瀝青混合料生產(chǎn)過程中，在高溫瀝青中添加一定比例的水，使瀝青急劇汽化，體積迅速膨脹，生成泡沫瀝青，瀝青是以泡沫瀝青的形式噴入拌缸與集料拌和成瀝青混合料。泡沫瀝青比瀝青粘度低，但和易性增加，可以在較低的溫度下充分裹覆集料，降低瀝青混合料的拌和溫度，實(shí)現(xiàn)泡沫瀝青溫拌混合料生產(chǎn)。通過兩種不同型號(hào)的瀝青混合料AC-20型250%RAP再生瀝青混合料和AG-13型SBS改性瀝青混合料，進(jìn)行兩種不同拌和技術(shù)的對(duì)比，即泡沫瀝青溫拌技術(shù)和普通熱拌技術(shù)，結(jié)果如表5所示：

表5

從表5就可以看出泡沫瀝青溫拌的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在:相比于普通熱拌瀝青而言，泡沫溫拌瀝青可以有效的降低拌和溫度，比普通瀝青的拌和溫度低25^30℃左右，從而可以有效的降低生產(chǎn)過程中的能源消耗，節(jié)能率可以達(dá)到33%左右。降低了施工成本，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，減輕了瀝青的老化程度提高了瀝青的性能。

（二）加強(qiáng)再生技術(shù)

再生技術(shù)采用較多的有廠拌熱再生和現(xiàn)場(chǎng)熱再生，廠拌熱再生是利用路面銑刨?gòu)U料與新集料、瀝青按一定比例加熱拌和，做到廢物再利用，節(jié)約能源?，F(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)是在現(xiàn)場(chǎng)的原路面上直接進(jìn)行，首先用大功率銑刨機(jī)對(duì)舊路面進(jìn)行預(yù)熱、銑刨、破碎，然后加入新集料、水(或者乳化瀝青)等，用拌和機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)原地拌和，最后碾壓成型。該技術(shù)工序簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，對(duì)設(shè)施要求也不高，但由于再生路面的質(zhì)量很難控制，該技術(shù)主要是應(yīng)用于低等級(jí)的道路或路面基層使用。

（三）加強(qiáng)微表處技術(shù)

微表處技術(shù)是將聚合物改性乳化瀝青、集料、礦粉、水和添加劑按一定比例拌和后迅速攤鋪到路面上，并且以薄層工藝為主的冷拌混合料的一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，微表處技術(shù)具有更高的抗磨耗性能和抗滑性能，并可以完成對(duì)原路面的車轍修復(fù)，有更好的封層效果微表處技術(shù)有良好的封水效果，可以有效防止路面水損害的發(fā)生和發(fā)展，更好地防止路表水的下滲，從而保護(hù)路面結(jié)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)路面坑槽補(bǔ)小勝補(bǔ)的被動(dòng)局面，在路基路面穩(wěn)定的前提下使用壽命可達(dá)5年以上，并能在施工后的lh-2h很快開放交通，減少施工對(duì)交通的影響。

總之，道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要消耗大量的原材料，同時(shí)伴隨著大量的能源消耗，及排放出相當(dāng)多的大氣污染物，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重影響。在當(dāng)前能源短缺和節(jié)能減排的大趨勢(shì)下，研究公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)能源消耗狀況、能耗影響因素及污染物排放情況，提出公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工程節(jié)能減排措施，是當(dāng)前函待解決的問題，具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳力維.瀝青路面運(yùn)營(yíng)期間能量消耗與氣體排放量化分析研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2012.

[2]陳力維.瀝青路面運(yùn)營(yíng)期間養(yǎng)護(hù)能耗與排放量化分析[J].交通運(yùn)輸部管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2013,02:12-19.

[3]楊博.瀝青路面節(jié)能減排量化分析方法及評(píng)價(jià)體系研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2012.