道路基礎建設的碳排放現狀與碳減排路徑研究

關鍵詞：道路基礎建設；“雙碳”目標；碳減排

隨著全球城市化進程的加快，城市道路需求不斷增長，道路建設成為了支撐城市發展的重要基礎。但道路建設的增多，造成能源消耗和碳排放上升，從而導致了全球氣候變暖、環境污染危害增加、海平面升高、能源資源不足等多方面的問題。我國政府已經認識到低碳經濟對于可持續發展的重要性，并作出實現碳達峰碳中和的重大戰略決策。通過政策法規、技術創新、資金投入等方式，實現經濟增長、社會發展與環境保護的協調，促進低碳經濟發展。

2021年10月24日，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》（國發〔2021〕23號），明確了我國2030年前實現碳達峰的主要目標和重點任務，特別強調了道路建設領域的低碳轉型，并將其作為實現碳達峰的關鍵行動之一。

為響應號召，我國各級政府不但在政策層面提出了指導方針，而且在能源、工業、建筑等關鍵領域細化了實施策略。特別是在道路建設領域，大力推廣節能環保新材料和新技術的應用，如溫拌瀝青混凝土材料和溫拌瀝青混凝土技術[1]，為道路建設的綠色轉型提供了堅實的政策基礎和科研方向。

1道路基礎建設概況

道路建設是一項復雜的系統工程，既需要大量的資金投入又需要大量的人員施工，其涉及范圍廣，影響深遠，是改善民生、提高城市品位、提升城市形象的重要基礎。近年來，我國政府高度重視道路建設，每年都將道路建設列入政府重要議事日程，并將其作為重大民生工程，納入國民經濟和社會發展計劃之中。目前看來，加大招商引資力度，加快施工進度是促進我國道路建設的有效路徑。2018-2022 年我國道路建設基本狀況見表1。

數據顯示，我國2022年新建道路55.2萬km，相比于2021年的新建道路增多了2萬km；2022年新建城市橋梁86260座，相比于2021年的新建83673座也有所增多。據統計，我國2022年道路基礎設施建設投資達2.8527萬億元[2]。道路基礎設施的不斷完善既為廣大人民群眾提供了便捷、安全、舒適的外出條件，又為我國經濟社會的迅速發展提供了有力保障。

經過多年的發展，我國道路基礎建設已取得了令人矚目的成就。

2道路基礎建設中的碳排放現狀

大規模的道路基礎建設消耗了大量的資源。一方面，道路基礎建設占用了大片民用土地、耕地資源和山林土地資源，導致森林被砍伐、濕地被破壞，從而造成碳排放增多，生態系統受損。另一方面，道路基礎設施的建設和維護需要使用大量的石油、瀝青、水泥、石灰等，如2022年我國水泥產量212927.16萬t，其中大部分用于維修道路路面，而在以上材料的生產過程中，不僅會消耗包括電力和燃料等在內的大量能源，還會排放二氧化碳。

相關數據顯示，水泥生產過程中的碳排放主要來源于燃料燃燒排放、物料運輸排放和生產工藝排放，其中燃料燃燒排放占水泥生產過程碳排放的80%以上[3]。瀝青生產過程中的碳排放主要來自于加熱、運輸、儲存、處理和加工環節，其中加熱環節的間接排放占主要部分，而直接排放約占整個瀝青生產過程的1/4[3]。碳排放不僅是氣候變化的主要貢獻因素之一，還可能導致極端氣候事件的出現和海平面的上升。因此，節能減排工作勢在必行，道路建設碳減排對于實現“雙碳”目標至關重要。

3降低道路基礎建設碳排放路徑研究

3.1溫拌瀝青技術

溫拌瀝青技術的發展源于對傳統熱拌瀝青技術的改進和創新。傳統熱拌瀝青通常需要高溫（150～170℃）混合和鋪設瀝青混合料，往往會產生大量的能源消耗和碳排放。而溫拌瀝青技術不需要高溫燃燒大量燃料來加熱瀝青混合料，且可適用于較低的施工溫度，因此該技術有利于減少能源消耗，以及減緩氣候變化和降低對空氣質量的不利影響。同時，通過降低施工溫度，可以減小瀝青混合料的黏度，如此一來，不但提高了材料的可操作性，而且提升了瀝青混合料的性能和持久度[4]。另外，由于溫拌瀝青不容易在低溫下凝固，因此特別適用于寒冷地區，將其廣泛應用于低溫環境下的新道路建設和舊道路維護，有助于更好地進行鋪設和壓實。

目前，關于溫拌瀝青技術的研究主要在3項主流技術方面，即瀝青發泡溫拌技術、瀝青降黏溫拌技術和表面活性溫拌技術。已有諸多國內外學者在溫拌改性劑研發和溫拌瀝青性能研究上取得了較大進展。研究表明，與熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料能夠實現30%以上的能源節約[5]。但目前各國研發的溫拌瀝青技術產品成本過高，且有些溫拌劑在生產過程中會消耗大量的能量和資源。因此，對于溫拌瀝青技術的進一步研究，應當更加專注于使用壽命、耐久性和環境效益的提升，以及降低制備過程中的能源、資源消耗和優化性能評估方法，從而保證溫拌瀝青在實際道路建設應用中的可行性和持久性，推動溫拌瀝青技術的新發展。

3.2橡膠瀝青技術

橡膠瀝青技術的發展源于對廢舊橡膠輪胎處理的需求和對改進道路材料性能的追求。由于廢舊輪胎很難降解，如處理處置不當會對土壤和水源造成污染，同時傳統道路瀝青材料在抗裂性、吸震性和耐磨性方面表現不佳，因此橡膠瀝青技術應運而生，該技術通過將廢舊橡膠輪胎回收并與瀝青混合，解決了廢舊輪胎處理和道路基礎建設原材料替代兩個問題[6]。但制備橡膠瀝青通常需要高于制作和攤鋪普通瀝青的溫度，會使道路建設期間的碳排放增加[7]。

為了更好地降低路面修建時的碳排放，研究人員將橡膠瀝青技術與溫拌瀝青技術進行了結合[8]。橡膠具有高彈性能，且在與溫拌瀝青技術相結合的情況下，修建的道路具有高溫抗車轍、低溫抗開裂和抗噪性能，往往被應用于高級路面。同時，溫拌降黏劑可以顯著降低橡膠瀝青生產過程中產生的有害物質，減少橡膠瀝青技術在道路建設施工中的碳排放。

3.3水泥混凝土再生技術

水泥混凝土再生技術又被稱為再生水泥混凝土技術，是一種利用廢舊混凝土和建筑廢料再生生產新的水泥混凝土的環保技術。廢舊混凝土具備一系列出色的特性，其不但有一定的硬度、耐用性、抗沖擊性、耐水性，而且具有出色的穩定性和易加工性。將廢棄混凝土經過破碎、篩選、分離和分級處理作為骨料，再按照一定的比例加入水泥等原材料，制成再生水泥混凝土[9]。使用再生水泥混凝土，不但具有良好的環境效益，而且具有可觀的經濟效益。水泥混凝土再生技術不僅能夠極大地減少能源消耗，而且能降低骨料生產過程中的碳排放量，有利于環境保護[10]。另外，采用再生水泥混凝土進行道路建設可以節省10%～20%的材料成本[11]。

3.4 建筑垃圾的回收與再生

隨著城市化進程的加快，水泥、瀝青、混凝土等一系列建筑垃圾急劇增多。據統計，建筑施工過程產生建筑垃圾500～600t/萬m²，混凝土廢料產生量近億t/a，土木建筑拆除過程產生建筑垃圾7000～12000t/萬m²[12]。數量龐大的建筑垃圾成分復雜、性質多樣，且可能包含有害物質。而傳統的處理方式往往是將建筑垃圾集中填埋，不但存在污染大氣和土壤的風險，而且可能會有有害物質隨著雨水的沁入沁出而污染地下水，從而威脅到城市環境和人類健康。

面對這一狀況，研究人員開展了建筑垃圾再生利用的相關課題，并取得了極大進展。研究表明，將建筑垃圾按照材料類型進行分類，可分為混凝土、磚塊、木材、金屬等，其中混凝土碎片能夠制成再生骨料混合用于新的工程項目，而木材可以重新加工用作道路建設材料[13]。相關研究成果，在一定程度上解決了自然資源匱乏的問題，實現了建筑垃圾的再生利用，開發出的環保、低碳的新型流動回填材料，具有低成本、快速回填、施工方法簡單易行等特點，可廣泛應用于道路建設及其他各類工程項目。

４結束語

道路基礎建設中涉及大量的能源消耗和碳排放，而如何降低碳排放，以符合“雙碳”目標要求，則是一項嚴峻的挑戰。面對這一挑戰，需要更好地將城市規劃與土地利用相結合，減少對土地的過度開發和資源消耗；同時確保投入在低碳道路基礎建設上的資金能夠取得環境、社會和經濟方面的可持續回報。“雙碳”不僅是一種目標，更代表著對未來的承諾，以及人與自然和諧共生的美好愿景。