瀝青路面大摻量廠拌熱再生效益分析

摘要 為全面了解廠拌熱再生技術工程效益，推動廠拌熱再生技術在瀝青路面養護施工中的應用，文章基于生命周期評價理論，并結合試驗路工程實踐，針對瀝青路面大摻量廠拌熱再生技術工程效益實施探究，通過對再生料（RAP）摻配比例為20%、30%、30%（機械發泡）條件下的廠拌熱再生混合料與普通混合料實施比較，分別對其實際工程應用的經濟效益和環境效益進行分析。結果顯示，采用廠拌熱再生技術及機械發泡技術，能有效減小瀝青路面能耗、CO2 排放當量，降低養護成本，具有顯著的經濟和環境效益。

關鍵詞 公路工程項目；瀝青路面；廠拌熱再生；生命周期評價（LCA）

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）15-0087-03

0 引言

生命周期評價（LCA）是基于物質不滅原理、能量守恒理論對產品生產和使用過程中整體能耗實施評估的方法。近年來，隨著節能環保理念的逐步實施，LCA 評價方法在瀝青路面養護施工效益評價中得到了廣泛應用。該文選擇再生料（RAP）摻配比例為20%、30%、30%（機械發泡）廠拌瀝青混合料與普通混合料實施對比，確定道路養護不同階段CO2 排放當量及能耗情況，并通過試驗路工程實踐，對廠拌熱再生技術經濟及環境效益實施評價，從而確定最佳養護方案[1]。

1 效益評價指標

根據國家節能環保綜合治理評價標準，采用能耗與CO2 排放量為評價標準，全面考慮原材料消耗及廢物重復使用等各方面因素，綜合確定效益評價指標如下：

（1）標準能耗（MJ/t）。

（2）CO2 排放當量（kg/t），主要對溫室氣體產生量實施評價。通過以上兩項指標實施定量評估，為廢棄物重復利用及節能降耗評估奠定基礎[2]。

2 效益評價模型的邊界條件

根據集料、瀝青的各種原材料生產工藝，對瀝青路面施工過程中的能耗實施調查分析。因瀝青生產過程相對復雜，其技術參數主要來自引用。按照國家相關標準規定，針對外界影響不足1%的因素可忽略不計，但整體忽略因素應控制在5% 范圍內。具體標準如下：

（1）嚴格按照LCA 理論成果對溫室氣候排放影響實施分析，確定此因素能否忽略。

（2）關于材料消耗數據，在具體模擬過程中，通常從標準數據庫選擇同類數據對其影響實施評價，若影響不大，應忽略不計；若影響顯著，則應全面收集相關數據。

（3）當差異較為明顯或相對粗略的條件下，才能忽略摻配比例較小的材料[3]。

按照以上標準得出的瀝青路面上面層廠拌熱再生能耗系統邊界如圖1 所示。公路瀝青路面全壽命周期涉及能源生產、施工機具制造與運輸、基礎設施建設、施工材料生產及運輸、混合料生產、運輸、攤鋪、壓實以及道路運維等。由于分析項目整體全壽命周期涉及內容較多，任務繁重，因此選擇其中部分環節實施分析。因各環節采取的分析測算方式基本一致，后續對瀝青路面建設全壽命周期實施分析，可采取相同的方式對其余環節溫室氣體排放及能耗實施預測[4-5]。

3 研究對象

廠拌熱再生主要指對原始瀝青路面實施翻挖，并將舊路面材料運至拌和站實施粉碎處理，按照路面建設質量標準實施配合比設計，科學確定RAP 再生料摻配量，并將再生劑、瀝青、集料等按照確定的配合比實施拌和，得到新的瀝青混合料，重新鋪設形成再生瀝青路面。與普通新建瀝青路面相比，廠拌熱再生多出了舊路銑刨、舊料運輸等工序。各環節施工要求如下：

（1）舊路銑刨。通過實際調查發現，當采用銑刨寬度為2 m 的銑刨機對舊路面實施銑刨時，發動機油耗為124 L/h（柴油密度為0.84 kg/L）。當機械功率為80%，銑刨深度為12 cm 時，其速率為4 m/min。

（2）舊料運輸。舊瀝青路面銑刨完成后，將銑刨料由現場運至拌和站，運距與再生混合料運距一致，均為80 km。

（3）再生混合料生產。生產設備選用德國進口單滾筒再生機，同步加熱RAP 與新集料，再生料生產能耗與普通混合料大致相同，故采用相同能耗實施計算。

（4）混合料拌和、攤鋪、碾壓。廠拌再生混合料拌和、攤鋪、碾壓等施工工藝與普通瀝青路面施工方式完全相同[6]。

4 效益計算過程與分析

4.1 環境效益分析

環境效益初始數據主要指的是瀝青路面建設全過程（包含原材料加工與運輸、再生料拌和、新舊混合料運輸、攤鋪、壓實、銑刨等）耗能及CO2 排放量。對試驗段作如下假設：瀝青路面上面層鋪設4 cm 厚廠拌熱再生混合料，瀝青采用AC-13 改性瀝青，油石比4.8%，RAP料、再生混合料運輸距離均為80 km，原料運輸距離為150 km。根據原料與瀝青路面建設各階段能耗及CO2 排放量初始數據，分別計算出再生料（RAP）摻配比例為20%、30%、30%（機械發泡）條件下的廠拌熱再生混合料與普通混合料耗能及溫室氣體排放量[7-8]。詳細數據如表1、圖2～3 所示。

通過表1 能夠看出：①原材料生產、運輸階段能耗及溫室氣體排放量呈現下降趨勢。②采用機械發泡溫拌技術施工時，原材料生產、運輸及混合料拌和階段，能耗及溫室氣體排放量均呈現下降趨勢。根據LCA 理論對環境效益實施評價，相較于普通瀝青罩面施工技術，廠拌熱再生技術節能降耗效益更加顯著。③當再生料（RAP）摻配比例相同時，機械發泡溫拌再生技術能耗及溫室氣體排放量更少，環境效益更加顯著[9]。

通過圖2、圖3 能夠看出：①與普通瀝青罩面技術相比，廠拌熱再生技術能耗與CO2 排放當量均呈現下降趨勢。②當再生料（RAP）摻配比例為20%、30% 時，能耗依次下降7.21%、10.65%，CO2 排放當量依次下降6.46%、9.48%。

4.2 經濟效益計算分析

為有效評價各種再生料（RAP）摻配比例條件下廠拌熱再生經濟效益，對各摻配比例下廠拌熱再生施工費用實施計算分析。主要項目包括施工材料、人工單價。根據瀝青路面養護施工情況確定材料、機械消耗量，進而計算出單位面積施工成本。計算成本定額單價參考某省公路工程建設施工定額平臺。

對于廠拌熱再生技術AC-13 瀝青路面施工，嚴格按照各環節單價及臺班定額、現行《公路工程預算定額》相關標準科學計算施工成本[10]。結合試驗段假設情況，并參考傳統罩面施工技術標準，對各種再生料（RAP）摻配比例條件下廠拌熱再生施工成本實施計算（除人工成本），其經濟性分析結果如表2、圖4 所示。

通過表2、圖4 能夠看出：①不同養護技術施工成本存在較大差異，且再生料（RAP）摻配比例不同，施工成本也有所不同。②一定再生料（RAP）摻配比例范圍內，與傳統罩面技術相比，廠拌熱再生技術施工成本更低，當RAP 摻配比例為20%、30% 時，施工成本依次降低1.20%、5.53%，具有顯著的經濟效益。

5 結論

綜上所述，該文基于生命周期評價理論，根據試驗路工程實踐，從不同施工環節對不同再生料（RAP）摻配比例條件下廠拌熱再生技術環境及經濟效益實施綜合探究。通過對廠拌熱再生邊界條件、能耗及CO2 排放當量計算分析，確定廠拌熱再生技術環境效益；通過對普通罩面技術及再生料（RAP）摻配比例為20%、30%、30%（機械發泡）條件下的廠拌熱再生技術能耗及CO2排放當量計算分析，確定廠拌熱再生技術經濟效益。其具體結論如下：

（1）通過LCA 綜合評價，相較于傳統罩面技術，廠拌熱再生技術具有顯著的經濟、環保效益。

（2）RAP 摻配比例由20% 增至30% 時，廠拌熱再生技術經濟、環保效益顯著增加。

（3）當再生料（RAP）摻配比例相同時，機械發泡溫拌再生技術能耗及溫室氣體排放量更少，環境效益更加顯著。

參考文獻

[1] 王偉. 廠拌熱再生瀝青混合料設計及路用性能研究[J].交通世界， 2023（14）： 26-28.

[2] 楊曉東. 廠拌熱再生瀝青路面施工技術[J]. 科學技術創新， 2023（6）： 129-132.

[3] 劉暢. 廠拌熱再生高RAP 摻量混合料路用性能研究[J].交通世界， 2022（32）： 14-16.

[4] 丁俊劍. 大修改造工程路面廠拌熱再生面層施工工藝[J]. 交通世界， 2022（20）： 70-72.

[5] 劉雪鋒. 高摻量廠拌熱再生瀝青混合料用于小流量高速公路罩面工程的應用研究[C]// 中國公路學會養護與管理分會. 中國公路學會養護與管理分會第十二屆學術年會論文集， 2022： 194-201.

[6] 宋海鴻. 廠拌熱再生技術在瀝青路面養護維修中的應用分析[J]. 安徽建筑， 2022（6）： 145-146.

[7] 鄭德江. 廠拌熱再生瀝青混合料關鍵技術研究[J]. 價值工程， 2022（19）： 114-116.

[8] 李世龍. 廠拌熱再生技術在福寧高速公路路面養護工程中的應用[J]. 福建交通科技， 2020（1）： 10-12.

[9] 孫金鑫， 賈秦龍， 薛洪華， 等. 高速公路大修工程廠拌熱再生技術的應用[J]. 新型建筑材料， 2020（1）： 142-144+154.

[10] 黃伯承. 瀝青路面廠拌熱再生技術在漳詔高速路面養護中的應用[C]// 中國公路學會養護與管理分會， 中交公路規劃設計院有限公司， 中交第三公路工程局有限公司.中國公路學會養護與管理分會第十屆學術年會論文集，2020： 147-153.