水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

黃智勇

（海南高速公路股份有限公司，海南 海口 570203）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃興起，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尤其是高速公路建設(shè)得到迅猛發(fā)展。截至2016年底，我國(guó)高速公路通車?yán)锍桃淹黄?3萬km，穩(wěn)居全球首位，90%以上為瀝青路面。我國(guó)海南省屬熱帶地區(qū)，日照時(shí)間長(zhǎng)，降水量大，雨季時(shí)間長(zhǎng)，重載車輛與交通流量持續(xù)增多。瀝青路面病害在雨季尤其是臺(tái)風(fēng)季節(jié)會(huì)集中大面積爆發(fā)，尤以坑槽類病害為甚。國(guó)內(nèi)外對(duì)瀝青路面的修復(fù)主要采用熱拌和冷拌兩種修復(fù)瀝青混合料，其中冷拌瀝青混合料是沒有加熱的礦料（骨料）與稀釋的瀝青經(jīng)過拌和而形成的一種混合料。而水泥乳化瀝青混凝土則是在冷拌乳化瀝青混合料母體中摻入水泥或水泥砂漿經(jīng)冷拌、冷鋪冷壓（或振碾）而形成的半柔性面層。由于乳化瀝青破乳后的水分可供水泥凝結(jié)硬化，較好地解決了瀝青“憎水”和水泥水化需要水分之間的矛盾[1]；同時(shí)由于采用乳化瀝青拌和的混合料可采用冷拌冷鋪工藝，可以降低能耗、減少環(huán)境污染、便于施工、節(jié)約資源，對(duì)建設(shè)低碳環(huán)保社會(huì)具有重要而深遠(yuǎn)的意義，因此在公路養(yǎng)護(hù)維修中具有廣闊的應(yīng)用前景。海南省重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目“熱帶季風(fēng)多雨區(qū)高等級(jí)公路保暢快速修復(fù)成套技術(shù)研究”課題組依據(jù)海南省地區(qū)的特點(diǎn)，研發(fā)出一種早期強(qiáng)度高、能夠滿足快速開放交通的需求、對(duì)環(huán)境條件要求低、能夠在潮濕環(huán)境下施工且施工工藝簡(jiǎn)單的水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料。下面就其與熱拌瀝青混合料的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益做一比較。

1 經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)在以生產(chǎn)1 m3的水泥乳化瀝青混合料為例，在節(jié)約能源、資源等方面對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能的分析。

1.1 節(jié)約能源

采用熱瀝青修路時(shí)，一般都要為瀝青和礦料加熱，消耗大量的燃料。1 m3瀝青混合料需要120～140 kg的瀝青，將瀝青從18℃加熱到180℃所需的熱能為（180-18）×2.049×103×（120～140）/0.8=50.9～59.3（MJ）。其中，2.094×103為瀝青的比熱，J/（kg·K）；0.8為熱效率。理論上需要消耗煤2.4～2.8 kg，但是為了在施工過程中時(shí)刻保持瀝青應(yīng)有的高溫，常常對(duì)瀝青進(jìn)行重復(fù)加溫或持續(xù)加熱，因此消耗大量的燃料，每1 m3混合料需要耗煤70 kg以上。另一方面，采用熱瀝青拌制混合料時(shí)，大宗的礦料需要烘干與加熱，消耗大量的熱能，1 m3混合料中礦料烘干需消耗180.8 MJ，升溫至 170℃需消耗 254.4 MJ，共需 435.2 MJ，每 1 m3混合料需要耗煤30 kg以上。由此可以得出，每1 m3混合料需要耗煤100 kg以上。采用水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料筑路時(shí)，只需瀝青乳化時(shí)一次加熱，而且瀝青加熱溫度只需達(dá)到120～140℃，制備乳液時(shí)水需要加熱至70℃，1 m3水泥乳化瀝青快速修復(fù)混合料需要乳化瀝青用量為160 kg，總共需要熱能45.5 MJ，需要耗煤2.3 kg，考慮各種熱效率的損失，將所需熱能增加4倍，則用煤量為9.2 kg。1 m3水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料需要用水泥400 kg左右，需要耗煤4 kg左右。而且采用水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料修復(fù)時(shí)，砂石和礦料不需要烘干與加熱，節(jié)省了大部分熱能。從中可以看出，采用水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料修復(fù)所需的能源僅為熱拌瀝青混合料的15%左右。

1.2 節(jié)約資源

采用水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料進(jìn)行修復(fù)一般可以節(jié)省瀝青用量30%左右，按照1 m3水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料消耗乳化瀝青160 kg、水泥350 kg、砂石 1 800～2 000 kg、水 120 kg，并以乳化瀝青 2 000元 /t、水泥 520元 /t、砂石 60元 /t、水 4元/t、綜合外摻料費(fèi)用112元進(jìn)行估算，則可計(jì)算出生產(chǎn)1 m3水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料所需材料價(jià)格為 320+182+114+0.5+112=728.5（元），并與熱拌瀝青混合料和環(huán)氧瀝青混凝土進(jìn)行對(duì)比，見表1。

表1 不同修復(fù)材料的費(fèi)用對(duì)比

由表1可知，與熱拌瀝青混合料相比，生產(chǎn)1 m3免壓水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料比生產(chǎn)1 m3熱拌瀝青混合料的總費(fèi)用最少可節(jié)省145元；生產(chǎn)1 m3免壓水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料比生產(chǎn)1 m3環(huán)氧瀝青混凝土的總費(fèi)用可節(jié)省將近一半。因此在保證路用性能的前提下，采用水泥乳化瀝青混凝土修復(fù)瀝青路面具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 節(jié)約設(shè)備及人力

瀝青及瀝青混凝土材料具有高溫可塑性及低溫固結(jié)并具有一定強(qiáng)度的特點(diǎn)，使用此類材料中斷交通時(shí)間短，修復(fù)后待溫度降至常溫即可恢復(fù)交通。然而此類材料用于瀝青路面修復(fù)時(shí)需要切割設(shè)備、銑刨設(shè)備、加熱設(shè)備、攤鋪設(shè)備以及碾壓設(shè)備，施工機(jī)械及施工配備人員較多。而早強(qiáng)型水泥乳化瀝青混合料則不同，不僅可以迅速恢復(fù)交通，而且因?yàn)槠錇槔浒枥滗伭?，不需要加熱設(shè)備、攤鋪設(shè)備及碾壓設(shè)備，因此施工機(jī)械及人員配備較少，從而節(jié)約了養(yǎng)護(hù)資金。

1.4 延長(zhǎng)使用壽命

瀝青混凝土修復(fù)材料老化情況較為嚴(yán)重，多雨和高溫都是導(dǎo)致修復(fù)材料劣化的不利因素，實(shí)際使用中的有機(jī)材料的壽命均在1～2年，而水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料則具有良好的耐水和耐高溫性能。根據(jù)工程實(shí)際驗(yàn)證，水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料的使用壽命保守估計(jì)在5年以上，與通常的瀝青混合料修復(fù)材料相比，水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 社會(huì)效益分析

2.1 環(huán)境友好性

熱拌瀝青混合料要將混合料加熱到100℃以上，由于瀝青中含有熒光物質(zhì)，其含有大量致癌物質(zhì)，高溫處理時(shí)隨煙氣一起揮發(fā)出來。瀝青煙氣是黃色的氣體，其中大部分是0.1～1 μm的焦油細(xì)霧粒。瀝青煙和粉塵可經(jīng)呼吸道和污染皮膚而引起中毒，發(fā)生皮炎、視力模糊、眼結(jié)膜炎、胸悶、腹病、心悸、頭痛等癥狀，因此對(duì)人體的危害極大[2]。熱拌瀝青混合料在生產(chǎn)及施工過程中由于高溫作用，還將排放出大量的氣體，對(duì)各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)都有很大的影響。而水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料采用冷拌式施工，無有害氣體排出，對(duì)環(huán)境危害小，屬于綠色環(huán)保修復(fù)材料，符合可持續(xù)發(fā)展觀。

2.2 利于快速開放交通

當(dāng)瀝青路面達(dá)到嚴(yán)重破損程度，其修復(fù)難度大，造成中斷通車時(shí)間長(zhǎng)，因此當(dāng)瀝青路嚴(yán)重破壞時(shí)再進(jìn)行修復(fù)將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和難以彌補(bǔ)的使用性能劣化。采用普通熱拌瀝青混合料修復(fù)路面，要等熱拌料冷卻之后才能開放交通，受環(huán)境影響嚴(yán)重，特別是在潮濕條件下或者雨季，對(duì)于破損路面，更是無法及時(shí)有效地進(jìn)行快速維修，保持交通通暢。而采用快硬水泥乳化瀝青修復(fù)材料可以做到工程機(jī)械化施工，能夠短時(shí)間內(nèi)完成施工，且加之其硬化速度快，可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到要求強(qiáng)度，從而盡早開放交通，因此對(duì)快速恢復(fù)交通意義深遠(yuǎn)。

2.3 延長(zhǎng)施工季節(jié)

陰雨季節(jié)是瀝青路面發(fā)生病害較多的季節(jié)，我國(guó)南方常因多雨造成瀝青路面路況急劇下降，出現(xiàn)了病害又無法用熱瀝青及時(shí)修復(fù)，在行車的不斷碾壓與沖擊下，致使病害迅速蔓延與擴(kuò)大。采用水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料修路幾乎可以不受潮濕季節(jié)的影響，發(fā)現(xiàn)病害可以及時(shí)修復(fù)，做到“復(fù)早、復(fù)小、復(fù)徹底”，從而能及時(shí)改善路況，降低養(yǎng)護(hù)成本，延長(zhǎng)施工季節(jié)。其意義在于能及時(shí)維修養(yǎng)護(hù)，制止病害的加劇和擴(kuò)大，直至完全消除，僅此就可以節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)，及時(shí)完成養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。

3 結(jié)語

技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果表明水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料是一種良好的路面修復(fù)材料。水泥乳化瀝青快速修復(fù)材料具有顯著縮短破損瀝青路面修復(fù)時(shí)間、降低長(zhǎng)時(shí)間阻斷交通的不良影響、提高修復(fù)路段使用壽命、節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境和提供有利的工作條件等優(yōu)點(diǎn)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。