多孔瀝青路面建設(shè)期節(jié)能減排效益測(cè)算

崔永成

應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)，以響應(yīng)國(guó)家和地方節(jié)能減排號(hào)召。廣州市高速路面上面層近年來(lái)主要采用SMA瀝青路面，而多孔瀝青路面以其大空隙率（達(dá)到18%～25%）、抗滑降噪效果顯著而逐漸得以應(yīng)用。文章以廣州市公路北部地區(qū)段某路段雙六高速工程為例，基于該瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)施工和工藝，從集料混凝土生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸環(huán)節(jié)以及瀝青混凝土施工拌合、攤鋪、碾壓處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)公路建設(shè)期多孔混凝土瀝青路面建設(shè)的總體節(jié)能減排效益。

關(guān)鍵詞 多孔瀝青路面材料;道路節(jié)能和減排措施;能耗分析;機(jī)動(dòng)車(chē)碳源排放

中圖分類(lèi)號(hào) U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0145-03

0 引言

高速公路交通建設(shè)公司作為廣州市交通運(yùn)輸領(lǐng)域名副其實(shí)的施工耗能行業(yè)大戶(hù)，理應(yīng)主動(dòng)擔(dān)負(fù)起行業(yè)節(jié)能減排的重任。從現(xiàn)有文獻(xiàn)結(jié)果看，行業(yè)內(nèi)主要對(duì)營(yíng)運(yùn)高速養(yǎng)護(hù)期溫拌瀝青路面[1]和橡膠再生瀝青路面節(jié)能減排效果[2]研究較多，而對(duì)建設(shè)期的多孔瀝青路面的節(jié)能減排效果研究較少。該文以廣州市北部地區(qū)某雙六高速為例，對(duì)比分析SMA瀝青路面和多孔瀝青路面的節(jié)能減排效益。

1 多孔瀝青混凝土路面的特點(diǎn)

1.1 適用性

開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土路面的應(yīng)用方向主要有排水和降低噪聲兩個(gè)方面。國(guó)際上，開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土路面在歐洲和美國(guó)主要應(yīng)用于降噪，在日本主要應(yīng)用于路面排水。歐美國(guó)家用于路面排水、降噪的開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土的空隙率可達(dá)18%～22%，該特點(diǎn)使得該種瀝青混合料鋪筑的瀝青路面具有如下功能：大空隙結(jié)構(gòu)利于緩沖和釋放能量，能降低噪聲;路面高空隙率利于雨水下滲，能加強(qiáng)雨天行車(chē)安全（抗滑、減少路面水霧、減少夜間路面鏡面反光），見(jiàn)圖1;因其特殊的結(jié)構(gòu)和材料，夏季路面溫度相對(duì)較低，能緩解城市熱島效應(yīng);大空隙結(jié)構(gòu)密度低，相同路面面積質(zhì)量少，能節(jié)約瀝青及礦料資源;大空隙結(jié)構(gòu)可以極大地降低隧道這種較為密閉空間的噪聲。由此可見(jiàn)，排水降噪型開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)較適合廣州地區(qū)。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

該文重點(diǎn)提出了多孔混凝土瀝青路面和SMA結(jié)構(gòu)瀝青路面工程關(guān)鍵部位路面使用性能指標(biāo)要求的各項(xiàng)技術(shù)要求。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《排水瀝青路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3350—03—2020）和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）查閱多孔瀝青路面和SMA混凝土路面的馬歇爾試驗(yàn)配合比及其技術(shù)特性要求后作出表1，從表中數(shù)據(jù)可知二者性能指標(biāo)的大多指標(biāo)要求都相同，殘留瀝青穩(wěn)定度、析漏損失上略有區(qū)別，而多孔瀝青路面滲水系數(shù)技術(shù)要求遠(yuǎn)大于SMA瀝青路面。

2 節(jié)能減排效益測(cè)算

多孔瀝青路面的瀝青空隙利用率（18%～25%）相較于SMA瀝青路面（2%～4%），瀝青混合基料的總體用量節(jié)省16%～21%以上，有助于公路節(jié)能減排[3]。

多孔瀝青路面建設(shè)期內(nèi)節(jié)能減排測(cè)算的一般流程是：首先選定參照的SMA路面結(jié)構(gòu)，然后將多孔瀝青路面與SMA路面進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比主要從生產(chǎn)過(guò)程（集料開(kāi)采加工）、運(yùn)輸過(guò)程（集料運(yùn)輸、混合料運(yùn)輸）、施工過(guò)程（瀝青混合料攤鋪碾壓）3大過(guò)程進(jìn)行分析，通過(guò)規(guī)范公式計(jì)算每一個(gè)過(guò)程的節(jié)能減排量，匯總計(jì)算相減后即可求得最終節(jié)能減排效益。節(jié)能減排效益測(cè)算的常用模型為：

2.1 原材料從開(kāi)采、加工、運(yùn)輸銷(xiāo)售過(guò)程環(huán)節(jié)中使用的資源能耗

集料的主要用量在于石料，在其單方用量結(jié)構(gòu)中，多孔瀝青混合料可比SMA多孔瀝青混合料節(jié)約16%～21%的石料用量，因此在同等產(chǎn)量情況條件下采用多孔瀝青混合料進(jìn)行石料開(kāi)采、加工、運(yùn)輸將減少16%～21%的能耗[4]。

瀝青混合料油石比受礦料級(jí)配影響，外摻料用量不同，則油石比不同，按照通常施工經(jīng)驗(yàn)看，多孔瀝青混合料和SMA瀝青混合料瀝青用量基本相同，因此不對(duì)瀝青節(jié)能減排效果進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2 瀝青混合料施工過(guò)程中的能耗

多孔瀝青混合料與SMA瀝青混合料出廠(chǎng)溫度控制均為170～185 ℃，因此其單方加熱能耗相同。

多孔瀝青混合料采用粗集料的比例比SMA瀝青路面高，空隙多，因此其混合料拌合所受阻力較小，更容易拌合均勻，耗能更少;同時(shí)由于瀝青混合料用量減少，在采用相同的運(yùn)輸機(jī)械、碾壓機(jī)械、碾壓組合、碾壓遍數(shù)的情況下，多孔瀝青路面能耗明顯更少。

2.3 測(cè)算依據(jù)和方法

測(cè)算的依據(jù)：《企業(yè)節(jié)能量計(jì)算方法》（GB/T 13234—2009）、《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T 2589—2020）、《工業(yè)企業(yè)能源管理導(dǎo)則》（GB/T15587—2008）、《節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)通則》（GB/T 15316—2009），以及《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》（GB/T 17167—2006） [5]。

2.4 數(shù)據(jù)測(cè)算分析結(jié)果

2.4.1 計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

計(jì)算以廣州市典型雙向六車(chē)道高速公路瀝青路面的上面層路面為例，單位路面工程取典型斷面寬度34.5 m、長(zhǎng)度1 000 m、厚度0.04 m計(jì)算（如無(wú)特殊說(shuō)明，單位路面工程均以此計(jì)）。SMA多孔瀝青混合料的體積密度應(yīng)以大于2.5×103 kg/m3為計(jì)，油石比取5.5%;多孔瀝青的體積密度則應(yīng)是以或等于2.1×103 kg/m3的為基數(shù)計(jì)，油石比取4.5%。由于瀝青在瀝青混合料中重量占比較低，且兩種瀝青路面結(jié)構(gòu)形式SMA瀝青混合料產(chǎn)品和多孔瀝青混合料產(chǎn)品中的瀝青用量差值較?。▋H為1%），因此對(duì)瀝青用量微小差異性不做分析。石料、SMA多孔瀝青路面生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造以及后續(xù)的多孔瀝青路面材料生產(chǎn)設(shè)計(jì)施工制造四個(gè)發(fā)展階段對(duì)應(yīng)的各大工藝環(huán)節(jié)中涉及的各類(lèi)綜合用電能耗參數(shù)信息如表2中所示。所述各類(lèi)電能計(jì)耗系統(tǒng)參數(shù)信息均由瀝青石料的生產(chǎn)加工廠(chǎng)或國(guó)內(nèi)其他優(yōu)質(zhì)瀝青混合料供應(yīng)商直接免費(fèi)對(duì)外提供。

2.4.2 材料測(cè)算的過(guò)程

不同工程類(lèi)型瀝青路面采用的瀝青材料重量組成計(jì)算比例分析可知，單位路面工程采用SMA瀝青路面材料和多孔瀝青碎石路面使用的水泥混合漿料重量、石料重量構(gòu)成如表3所示。

綜合廣州市高速公路瀝青路面施工經(jīng)驗(yàn)及材料供應(yīng)調(diào)查數(shù)據(jù)知，集料和瀝青混合料的平均運(yùn)距可取100 km，則單位路面工程SMA多孔瀝青路面工程初步設(shè)計(jì)的平均施工綜合設(shè)計(jì)的能耗系數(shù)的實(shí)際計(jì)算的過(guò)程應(yīng)如式（3）所示，單位路面工程多孔瀝青路面工程設(shè)計(jì)中的初步設(shè)計(jì)平均運(yùn)輸綜合平均施工的能耗系數(shù)的真實(shí)計(jì)算的過(guò)程應(yīng)如式（4）所示[6]。

2.4.3 測(cè)算結(jié)果

按照廣州市高速公路瀝青路面集料和混合料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，運(yùn)距均取值為100 km較為合理，則多孔瀝青路面每單位路面工程的柴油節(jié)能量為14 224.77 kg。按照《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T 2589—2020）和相關(guān)文件，計(jì)算可得柴油碳排放參考系數(shù)[7]，如表4。

采用以上計(jì)算公式和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)計(jì)算可得，多孔瀝青路面每千米路面工程的節(jié)能量為20.75 tce，降碳量為44.04 t二氧化碳。若廣州市每年修筑多孔瀝青路面100 km，則可以節(jié)約2 075 t標(biāo)準(zhǔn)煤能耗，減少4 404 t二氧化碳排放量，節(jié)能減排效益相當(dāng)顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

積極響應(yīng)交通運(yùn)輸部“綠色交通”號(hào)召，以廣州市北部地區(qū)雙向六車(chē)道高速公路多孔瀝青路面和SMA瀝青路面對(duì)比為例，對(duì)施工階段的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的研究和對(duì)比分析，并進(jìn)行了嚴(yán)密的節(jié)能減排效益測(cè)算。經(jīng)實(shí)際測(cè)算的數(shù)據(jù)資料可知，對(duì)于雙向六車(chē)道瀝青混凝土路面的磨耗層，全幅每100 km的多孔混凝土瀝青路面較SMA瀝青路面相比至少每年可以節(jié)約20.7 t左右的標(biāo)準(zhǔn)煤能耗，每年減少約44.0 t以上的二氧化碳排放量，有效節(jié)省了能耗，減少了二氧化碳等有害氣體的排放，節(jié)能減排效果顯著。

參考文獻(xiàn)

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