低碳经济下公路沥青面层施工技术研究

 臧博青

 （保定市公路管理局  保定  071000）

摘要  从公路建设的低碳理念出发，以公路沥青面层施工过程为对象，分析了沥青面层施工过程温室气体排放情况。通过定性与定量分析，从新建公路施工、公路维修及施工机械3个方面对沥青拌和环节温室气体的减排进行了研究，提出温拌沥青技术、厂拌热再生法、油改气3种技术能有效减少温室气体的排放。

关键词  低碳经济  沥青面层  施工技术

 自上世纪90年代，交通基础设施建设作为国家优先发展的战略目标以来，我国公路总里程实现了快速增长，从70年代末的89万km增加到2011年底的410万km，预计“十二五”期间即到今年，将达到450万km。公路里程的不断增长使得人们出行更加的便利，随着科技的发展和人们环保意识的增强，“低碳环保，节能减排”理念逐渐深入人心。如何使公路建设在保证质量的同时达到低碳环保的要求，成为目前公路建设者们研究的热点。

1低碳是公路建设可持续发展的必然选择

 低碳指的是较低的温室气体排放，温室气体主要以二氧化碳(C02)为主，还包括水汽(H2O)、

甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2 0)、六氟化硫(SF6)等气体。随着世界工业经济的发展、入口数量剧增、机动车交通量也发展迅猛，大气中温室气体显著增加，地球温度升高，臭氧层遭破坏，海平面上升，极端气候频繁发生，已经威胁到人类的健康和动植物的生存环境。要想使这种情况得到改善，需要全社会各方面的共同关注，各行各业都要争取做到低能耗、低排放、低污染。

我国公路建设中使用最多的路面材料是沥青，路面施工过程中沥青混合料拌和、运输、摊铺与碾压过程中的温室气体排放量较大，不同施工工艺（如：热拌、温拌和冷拌）温室气体排放量也存在较大差异。除去沥青混合料自身的排放外，公路沥青面层养护施工过程温室气体排放状况见表1。

2  沥青混合料拌和环节的技术改进

 热拌沥青技术要将混合料加热至160℃以上，生产过程中集料的加热、沥青的融化、沥青混合料的拌和，都会释放出一些挥发性的有害气体，例如，生产1 t沥青混合料，会排放近20 kg的CO：气体，而且沥青混合料温度越高，有害气体的排放量也会越多。通过对沥青面层施工过程温室气体排放研究，沥青混合料拌和环节能源消耗和温室气体排放量相比其他环节要大得多，约占总能耗和排放的53%，因此，通过技术手段，降低沥青混合料生产过程中的能源消耗、减少废气排放，成为公路交通建设新技术的发展趋势。

2.1  温拌沥青技术

温拌沥青技术(WMA)通过添加降粘剂或向混合料中注入水分等方法，降低沥青混合料在较低温度下的粘滞度，使沥青在不降低使用性能的同时，能在相对较低的温度下进行拌和及施工。具有降低拌和成本、减少有害气体及粉尘的排放量、延长施工季节等优点。例如，使用RH温拌技术只需将沥青混合料加热至120℃左右，使拌和温度降低30℃，而且生产1 t混合料能节省大约1.5 kg燃油，燃油成本下降20%左右。温拌沥青混合技术在拌和生产过程中所排放出的温室气体和有害气体大幅减少，与热拌沥青混合技术相比，其中，二氧化碳和氧化氮类气体的排放量分别下降了6成和7成，见表2。而且温拌沥青混合料在摊铺过程中，沥青烟等有害气体的排放能减少8成以上。

目前温拌技术中常用的有发泡沥青降粘温拌技术（见图1），它根据发泡介质的不同，以物理或化学的发泡方法改善沥青粘性，其中冷水汽化膨胀发泡技术是将定量的常温水(约为沥青质量的2%)注入热沥青，因水遇热蒸发，沥青发生膨胀，形成大量的沥青泡沫，沥青粘度会降低（见图2），能很好地包裹高速搅拌中的细集料，形成沥青胶浆，粗集料不必加热至高温而耗费许多能源。应用发泡技术在搅拌出料、摊铺和碾压过程中几乎看不到蓝烟，而且试验取样测出来的性能与热拌沥青混合料相当，受到国内外公路界的推崇。

2.2厂拌热再生法率

 公路投入使用后经过一定年限，路面的损坏和维修是必然的，废旧沥青材料的回收再利用问题摆在人们面前，再生技术引起了广泛关注。有些人认为回收料是次品、废品，其实不然。事实上，旧料的使用不但使沥青混合料质量更好，而且可以节约一半以上沥青材料，能减少原材料（石油、矿料）和燃料的用量，减少温室气体的排放，真正做到节能环保。

 目前国内使用的多种再生技术中，应用较多的是现场热再生和厂拌热再生。现场热再生法就是使用沥青路面热再生联合机组将原沥青路面加热使之软化，然后耙松，添加再生剂充分拌和，就地进行摊铺、碾压。它有施工周期短、对公共交通的影响小等优点，但是现场热再生设备投资较大，而且生产过程中沥青混合料释放出来的有毒蓝烟（沥青释放出的轻油份）会直接释放到大气中。相比而言，厂拌热再生更符合我国国情，它是将损坏沥青路面翻挖后将旧料运回拌和厂使用破碎机破碎成规定规格的料粒，添加一定比例的新沥青、集料和再生剂，拌和成达到标准的混合料后再运回施工路面。期间产生的蓝烟会被收集起来并进行二次燃烧处理，大大降低了废气污染。

双滚筒式沥青混凝土再生搅拌设备是厂拌热再生方法的改进。双滚筒，是一种内外2个滚筒同轴嵌套的结构，工作时外面的滚筒被固定，内部的滚筒用于旋转搅拌，工作流程见图3。这种设备对废旧沥青混合料的再利用率能达到50%以上，再生成本也比其他设备低，而且生产的再生料质量好，生产过程也更环保。

2.3油改气

 在公路建设中，虽然通过改进沥青生产技术可以降低拌和温度，但加热系统仍需要消耗大量的热能，同时，生产和施工机械、车辆的能源消耗对环境的影响也不容忽视。目前使用的燃料主要为重油、柴油和煤炭，普遍存在燃烧效率低、有害气体排放量大等问题，有悖于低碳环保的宗旨。天然气的主要成分是甲烷，含量达到98%，热值为36～42 MJ／m3，发热量大，燃烧效率高。比如燃烧同等质量的天然气和煤炭，前者放出的热量是后者的1.7倍，但C02的排放量却只有后者的0.5倍，所以天然气是目前最清洁的高能优质天然燃料。

 对沥青混合料各个生产环节所用设备进行改造，用天然气替换重油、柴油等重污染燃料，能有效地减少C02的排放，还能降低S02和烟尘等有害粉尘的排放，既能节约能源，还能降低污染。从成本考虑，由于天然气热值比柴油高，而单价却低了不少，所以“油改气”也是公路建设技术发展中的一个新趋势。

3结语

 总之，加强对新技术、新材料、新工艺、新设备的应用推广力度，利用现代化的公路沥青路面施工技术，对施工的各个环节加以改进和控制，在保护环境的同时实现更好的施工效果。除了技术上的革新外，在选用粗细骨料和填嵌料时，还要注意选择更优质、杂质少的物料，沥青混合料在运输过程中要保持一定的温度范围，沥青摊铺时外界温度不能过低，工作人员技术过硬，施工时注意对周围环境的保护等等，以保证施工质量和避免因返工而造成的物料及能源的浪费，为“低碳环保，节能减排”做出更大的贡献。