基于常溫瀝青鋪筑技術的節能減排效果評價

孫玉花 屈磊 郭朝陽

（1.新疆生產建設兵團公路養護中心，新疆 烏魯木齊 830002；2.新疆生產建設兵團公路科學技術研究所，新疆 烏魯木齊 830002）

一、引言

截至2019年末，全國公路總里程501.25萬公里，瀝青路面鋪筑方式大多采用熱拌熱鋪方式。傳統熱拌熱鋪瀝青路面施工溫度高(160℃～180℃)，生產能耗大、再生利用率低、不宜冬季施工和遠距離施工。根據國內學者彭波等研究表明，集料加熱、瀝青加熱和混合料拌合環節的能耗碳排放分別占熱拌瀝青混合料能耗碳排放總量的65.62%、15.3%和12.22%；碾壓、攤鋪環節的高溫揮發碳排放分別占瀝青混合料高溫揮發碳排放總量的91.56%和7.02%。

與常規瀝青混合料的主要區別在于：“常溫”主要相對于熱拌、溫拌、冷拌而言，其瀝青混合料拌和溫度低于普通的熱拌、溫拌瀝青混合料，瀝青結合料需要在90℃～100℃進行拌和，但攤鋪、碾壓溫度又與一般的冷拌材料相當，可以在10℃～-40℃范圍內進行攤鋪和碾壓，可大大減少瀝青混合料在拌和、攤鋪、及碾壓過程中能源消耗和有害氣體排放。

二、常溫混合料鋪筑技術特點

針對我國不同地區道路狀況、氣候、材料特點及各級公路瀝青路面使用需求，項目組創建了適用于不同工況的常溫瀝青路面全套施工技術體系。

1.超薄罩面技術。該技術解決了瀝青面層銑刨和罩面時最小厚度不能低于2cm厚度、普通攤鋪機不能攤鋪超薄罩面層的技術難題。通過該技術可實現攤鋪厚度達1cm；且攤鋪、碾壓溫度降低到40℃～90℃；施工過程即鋪即通，方便快捷；通過檢測，耐久性、抗裂性和舒適性優于微表處等常規預養護技術。

2.大摻量舊料再生技術。該技術突破了現行規范再生料摻加比例不能大于30%的規定，實現了舊瀝青混合料大摻量常溫再生，再生率最高可達到80%。通過檢測，再生料常溫拌和后，溫度降低到80℃～130℃，避免舊瀝青混合料二次加熱老化。鋪筑后再生料高溫性能優越，低溫、抗疲勞開裂性能與新拌混合料相當。

3.低溫可儲施工技術。該技術在密封常溫條件下，存儲時間達6個月，而同類乳化類冷補料需在20℃左右保存，存放期只有3天～7天；該技術3天后即可形成強度，而同類柴油型溶劑類冷補料需要1個月～3個月后柴油完全揮發之后強度才逐漸形成。常溫混合料鋪筑技術特點與常規瀝青混合料在拌和攤鋪過程中的對比如表1所示。

表1 常溫與常規瀝青混合料在拌和攤鋪過程中的對比

表2 常溫與常規瀝青混合料鋪筑1km路面能源消耗量表

三、節能減排評估方法

本次節能減排的評估包括常溫混合料、常規混合料的對比分析，技術方面包括超薄罩面、大摻量舊料再生、低溫可儲施工技術節能減排效果對比分析。節能減排的評估范圍包括集料供料、集料加熱、瀝青加熱和混合料拌和等生產環節，混合料的運輸環節，混合料的鋪裝、碾壓等施工環節的全流程評估。

本次評價節能減排評價指標：節能指標選取噸標準煤。將消耗的柴油、天然氣、電力等換算成標準煤。減排指標：溫室氣體排放CO2，SO2、NOx、有機物材料、可溶性苯等。

選取的依托試驗路段位于新疆五家渠市檢羊線，三級公路，A路段采用常溫瀝青混合料進行鋪筑，鋪筑里程1km、7.5m寬、4cm厚常溫路面,AC13上面層，毛體積密度2.4，油石比5%，常溫改性劑:瀝青=1:10。B路段采用常規瀝青混合料進行鋪筑，鋪筑里程1km、7.5m寬、4cm厚常規路面,AC13上面層，油石比5.2%，毛體積密度2.4。常溫與常規瀝青混合料鋪筑1km路面能源消耗量如表2所示。

四、節能減排效果評價

根據各瀝青混合料及不同技術的能源消耗數據，按照柴油密度0.84kg/L和天然氣密度0.7174kg/Nm3折算，以及《綜合能耗計算通則》和《企業節能量計算方法》中的折標系數計算能源消耗量。

表3 常溫、常規混合料能源消費量

表4 常溫、常規混合料能源消費量對比

（一）常溫、常規混合料節能對比

綜上，使用常溫瀝青混合料鋪筑1km瀝青路面可比熱拌瀝青混合料節約能源消耗3.6t標準煤，約節能36.57%，可比溫拌瀝青混合料節約能源消耗1.82t標準煤，約節能22.60%。

（二）各類技術對比

各類低溫施工、薄層罩面、溫再生、冷補4種技術的不同混合料的能源消費量計算方法同上。并對同樣鋪筑1km、7.5米寬的雙車道路面，不同混合料之間的能源消耗數據進行了對比。具體數據如表3～表7所示。

表5 常溫及同類薄層罩面技術能源消費量對比

表6 常溫及常規舊料再生技術能源消費量對比

表7 常溫及同類低溫施工技術能源消費量對比

五、減排效果評價

（一）溫室氣體排放

根據表6、表7各瀝青混合料及不同技術的能源消耗數據，按照柴油密度0.84kg/L和天然氣密度0.7174kg/Nm3折算，以及《工業其他行業企業溫室氣體排放核算方法與報告指南》的要求和最新的2015年全國電網平均排放因子0.6101tCO2/MWh計算。

1. 常溫與常規混合料鋪筑對比

常溫混合料技術鋪筑后的溫室氣體排放量計算過程及結果如表8～表10所示。

常規混合料的排放量計算如表11～表13所示。

常溫、常規混合料排放量對比如表14所示。

綜上，使用常溫瀝青混合料鋪筑1km瀝青路面可比熱拌瀝青混合料減少溫室氣體排放5.84 tCO2e，約減少33.88%，可比溫拌瀝青混合料減少溫室氣體排放2.96tCO2e，約減少20.61%。

2. 常溫與常規混合料不同鋪筑技術節能減排效果對比

常溫與常規薄層罩面、溫再生、低溫施工3種技術的不同混合料的溫室氣體排放量計算方法同上。并對同樣鋪筑1km、7.5m寬的雙車道路面，不同混合料之間的溫室氣體排放量數據進行了對比。

（二）有害物質排放

傳統的熱拌瀝青混合料生產、拌和鋪筑過程中會產生大量的有害氣體及煙塵，污染環境。項目組通過現場調研發現使用常溫瀝青混合料大幅減少了有害氣體和煙塵的排放，比熱拌混合料具有明顯的減排效果。

表8 常溫化石燃料燃燒排放量計算

表9 常溫生產環節使用電力排放量計算

表10 常溫各個階段排放總量匯總

表11 常規化石燃料燃燒排放量計算

表12 常規生產環節凈購入使用電力排放量計算

表13 常規各個階段排放總量匯總

表14 常溫、常規混合料排放量對比

表15 常溫及常規薄層罩面技術排放量對比

表16 常溫及同類低溫施工技術排放量對比

表17 常溫及常規舊料再生技術排放量對比

參考美國聯邦公路局對水性溫拌材料的排放測試結果及國內研究《溫拌瀝青混合料技術及最新研究》《溫拌瀝青混合料施工關鍵技術研究》結果，選取其中最保守的分析，當降溫在40℃左右時，可減少SO2排放約45%、NOx排放60%、有機物材料排放41%，可溶性苯的排放量達到檢測規定值以下。常溫瀝青混合料具有比溫拌材料更低的拌和及鋪筑溫度，比熱拌可降溫60℃～90℃，有害氣體及煙塵最高可減少50%，有害物質的排放效果更顯著。

六、結語

綜上所述，能源消耗、碳及有害物質排放主要集中在瀝青混合料加熱、拌和、碾壓、攤鋪階段，常溫瀝青混合料鋪筑技術具有顯著的節能減排效果，主要在于常溫瀝青混合料成套施工技術在拌和、攤鋪過程中加熱、拌和、鋪筑溫度比常規瀝青混合料低，在鋪筑完畢運營后常溫與常規瀝青混合料節能減排效果無明顯差別。

節能方面，使用常溫瀝青混合料鋪筑1km瀝青路面可比熱拌瀝青混合料節約能源消耗3.59t標準煤，約節能36.57%，可比溫拌瀝青混合料節約能源消耗1.82t標準煤，約節能22.60%。在3種應用技術中，各類低溫施工、薄層罩面和溫再生技術下使用常溫瀝青混合料均比同類常規瀝青混合料節能，節約能源消耗分別為5.50、1.76、3.62t標準煤/公里。

減少溫室氣體排放方面，使用常溫瀝青混合料鋪筑1km瀝青路面可比熱拌瀝青混合料減少溫室氣體排放5.84 tCO2e，約減少33.88%。在3種應用技術中，除改性冷補技術外，各類低溫施工、薄層罩面和再生技術下使用常溫瀝青混合料均比同類常規瀝青混合料溫室氣體排放要少，分別為9.51、2.87、5.82tCO2e/公里。

以常溫改性混合料為核心的瀝青路面建設成套技術，解決了瀝青路面施工溫度高、能耗大、材料循環利用率低、養護效益低的難題，引領瀝青路面建養向低碳環保節能方向發展。