多孔瀝青路面建設期節能減排效益測算

崔永成

應用新技術、新材料、新結構，以響應國家和地方節能減排號召。廣州市高速路面上面層近年來主要采用SMA瀝青路面，而多孔瀝青路面以其大空隙率（達到18%～25%）、抗滑降噪效果顯著而逐漸得以應用。文章以廣州市公路北部地區段某路段雙六高速工程為例，基于該瀝青混凝土路面設計施工和工藝，從集料混凝土生產、加工、運輸環節以及瀝青混凝土施工拌合、攤鋪、碾壓處理等關鍵環節，評價公路建設期多孔混凝土瀝青路面建設的總體節能減排效益。

關鍵詞 多孔瀝青路面材料;道路節能和減排措施;能耗分析;機動車碳源排放

中圖分類號 U416.217 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0145-03

0 引言

高速公路交通建設公司作為廣州市交通運輸領域名副其實的施工耗能行業大戶，理應主動擔負起行業節能減排的重任。從現有文獻結果看，行業內主要對營運高速養護期溫拌瀝青路面[1]和橡膠再生瀝青路面節能減排效果[2]研究較多，而對建設期的多孔瀝青路面的節能減排效果研究較少。該文以廣州市北部地區某雙六高速為例，對比分析SMA瀝青路面和多孔瀝青路面的節能減排效益。

1 多孔瀝青混凝土路面的特點

1.1 適用性

開級配瀝青混凝土路面的應用方向主要有排水和降低噪聲兩個方面。國際上，開級配瀝青混凝土路面在歐洲和美國主要應用于降噪，在日本主要應用于路面排水。歐美國家用于路面排水、降噪的開級配瀝青混凝土的空隙率可達18%～22%，該特點使得該種瀝青混合料鋪筑的瀝青路面具有如下功能：大空隙結構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，能加強雨天行車安全（抗滑、減少路面水霧、減少夜間路面鏡面反光），見圖1;因其特殊的結構和材料，夏季路面溫度相對較低，能緩解城市熱島效應;大空隙結構密度低，相同路面面積質量少，能節約瀝青及礦料資源;大空隙結構可以極大地降低隧道這種較為密閉空間的噪聲。由此可見，排水降噪型開級配瀝青混凝土路面結構較適合廣州地區。

1.2 技術特點

該文重點提出了多孔混凝土瀝青路面和SMA結構瀝青路面工程關鍵部位路面使用性能指標要求的各項技術要求。根據國家標準《排水瀝青路面設計與施工技術規范》（JTG/T 3350—03—2020）和《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）查閱多孔瀝青路面和SMA混凝土路面的馬歇爾試驗配合比及其技術特性要求后作出表1，從表中數據可知二者性能指標的大多指標要求都相同，殘留瀝青穩定度、析漏損失上略有區別，而多孔瀝青路面滲水系數技術要求遠大于SMA瀝青路面。

2 節能減排效益測算

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省16%～21%以上，有助于公路節能減排[3]。

多孔瀝青路面建設期內節能減排測算的一般流程是：首先選定參照的SMA路面結構，然后將多孔瀝青路面與SMA路面進行對比。對比主要從生產過程（集料開采加工）、運輸過程（集料運輸、混合料運輸）、施工過程（瀝青混合料攤鋪碾壓）3大過程進行分析，通過規范公式計算每一個過程的節能減排量，匯總計算相減后即可求得最終節能減排效益。節能減排效益測算的常用模型為：

2.1 原材料從開采、加工、運輸銷售過程環節中使用的資源能耗

集料的主要用量在于石料，在其單方用量結構中，多孔瀝青混合料可比SMA多孔瀝青混合料節約16%～21%的石料用量，因此在同等產量情況條件下采用多孔瀝青混合料進行石料開采、加工、運輸將減少16%～21%的能耗[4]。

瀝青混合料油石比受礦料級配影響，外摻料用量不同，則油石比不同，按照通常施工經驗看，多孔瀝青混合料和SMA瀝青混合料瀝青用量基本相同，因此不對瀝青節能減排效果進行對比分析。

2.2 瀝青混合料施工過程中的能耗

多孔瀝青混合料與SMA瀝青混合料出廠溫度控制均為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;同時由于瀝青混合料用量減少，在采用相同的運輸機械、碾壓機械、碾壓組合、碾壓遍數的情況下，多孔瀝青路面能耗明顯更少。

2.3 測算依據和方法

測算的依據：《企業節能量計算方法》（GB/T 13234—2009）、《綜合能耗計算通則》（GB/T 2589—2020）、《工業企業能源管理導則》（GB/T15587—2008）、《節能監測技術通則》（GB/T 15316—2009），以及《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB/T 17167—2006） [5]。

2.4 數據測算分析結果

2.4.1 計算基礎數據

計算以廣州市典型雙向六車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、長度1 000 m、厚度0.04 m計算（如無特殊說明，單位路面工程均以此計）。SMA多孔瀝青混合料的體積密度應以大于2.5×103 kg/m3為計，油石比取5.5%;多孔瀝青的體積密度則應是以或等于2.1×103 kg/m3的為基數計，油石比取4.5%。由于瀝青在瀝青混合料中重量占比較低，且兩種瀝青路面結構形式SMA瀝青混合料產品和多孔瀝青混合料產品中的瀝青用量差值較小（僅為1%），因此對瀝青用量微小差異性不做分析。石料、SMA多孔瀝青路面生產設計制造以及后續的多孔瀝青路面材料生產設計施工制造四個發展階段對應的各大工藝環節中涉及的各類綜合用電能耗參數信息如表2中所示。所述各類電能計耗系統參數信息均由瀝青石料的生產加工廠或國內其他優質瀝青混合料供應商直接免費對外提供。

2.4.2 材料測算的過程

不同工程類型瀝青路面采用的瀝青材料重量組成計算比例分析可知，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、石料重量構成如表3所示。

綜合廣州市高速公路瀝青路面施工經驗及材料供應調查數據知，集料和瀝青混合料的平均運距可取100 km，則單位路面工程SMA多孔瀝青路面工程初步設計的平均施工綜合設計的能耗系數的實際計算的過程應如式（3）所示，單位路面工程多孔瀝青路面工程設計中的初步設計平均運輸綜合平均施工的能耗系數的真實計算的過程應如式（4）所示[6]。

2.4.3 測算結果

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

采用以上計算公式和經驗系數計算可得，多孔瀝青路面每千米路面工程的節能量為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，則可以節約2 075 t標準煤能耗，減少4 404 t二氧化碳排放量，節能減排效益相當顯著。

3 結語

積極響應交通運輸部“綠色交通”號召，以廣州市北部地區雙向六車道高速公路多孔瀝青路面和SMA瀝青路面對比為例，對施工階段的各個環節進行了詳細的研究和對比分析，并進行了嚴密的節能減排效益測算。經實際測算的數據資料可知，對于雙向六車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約20.7 t左右的標準煤能耗，每年減少約44.0 t以上的二氧化碳排放量，有效節省了能耗，減少了二氧化碳等有害氣體的排放，節能減排效果顯著。

參考文獻

[1]譚昆華， 高龍. EC120溫拌改性瀝青混合料節能減排效果分析[J]. 中外公路， 2015（2）： 258-260.

[2]陳珺， 征龍， 劉開瓊. 基于LCA的橡膠瀝青再生路面節能減排效果研究[J]. 公路， 2016（5）： 204-211.

[3]楊博. 瀝青路面節能減排量化分析方法及評價體系研究[D]. 西安：長安大學， 2012.

[4]李揚， 褚春超， 陳建營. 公路交通節能減排評價指標體系及應用研究[J]. 公路交通科技， 2013（1）： 141-145+158.

[5]王春紅， 魏遠. 瀝青混合料生產CO2排放量計算方法研究[J]. 北方交通， 2015（6）： 90-93.

[6]楊博， 尚同羊， 張慧鮮， 等. 瀝青路面建設階段能耗與排放量化預估方法研究[J]. 中外公路， 2014（1）：7-13.

[7]程一鳴. 溫拌瀝青混合料應用研究及節能減排效益分析[J]. 中外公路， 2014（1）： 314-318.