低碳經(jīng)濟下公路瀝青面層施工技術(shù)研究
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臧博青
（保定市公路管理局 保定 071000）
摘要 從公路建設的低碳理念出發(fā)，以公路瀝青面層施工過程為對象，分析了瀝青面層施工過程溫室氣體排放情況。通過定性與定量分析，從新建公路施工、公路維修及施工機械3個方面對瀝青拌和環(huán)節(jié)溫室氣體的減排進行了研究，提出溫拌瀝青技術(shù)、廠拌熱再生法、油改氣3種技術(shù)能有效減少溫室氣體的排放。
關(guān)鍵詞 低碳經(jīng)濟 瀝青面層 施工技術(shù)
自上世紀90年代，交通基礎設施建設作為國家優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略目標以來，我國公路總里程實現(xiàn)了快速增長，從70年代末的89萬km增加到2011年底的410萬km，預計“十二五”期間即到今年，將達到450萬km。公路里程的不斷增長使得人們出行更加的便利，隨著科技的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強，“低碳環(huán)保，節(jié)能減排”理念逐漸深入人心。如何使公路建設在保證質(zhì)量的同時達到低碳環(huán)保的要求，成為目前公路建設者們研究的熱點。
1低碳是公路建設可持續(xù)發(fā)展的必然選擇
低碳指的是較低的溫室氣體排放，溫室氣體主要以二氧化碳(C02)為主，還包括水汽(H2O)、
甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2 0)、六氟化硫(SF6)等氣體。隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、入口數(shù)量劇增、機動車交通量也發(fā)展迅猛，大氣中溫室氣體顯著增加，地球溫度升高，臭氧層遭破壞，海平面上升，極端氣候頻繁發(fā)生，已經(jīng)威脅到人類的健康和動植物的生存環(huán)境。要想使這種情況得到改善，需要全社會各方面的共同關(guān)注，各行各業(yè)都要爭取做到低能耗、低排放、低污染。
我國公路建設中使用最多的路面材料是瀝青，路面施工過程中瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪與碾壓過程中的溫室氣體排放量較大，不同施工工藝（如：熱拌、溫拌和冷拌）溫室氣體排放量也存在較大差異。除去瀝青混合料自身的排放外，公路瀝青面層養(yǎng)護施工過程溫室氣體排放狀況見表1。
2 瀝青混合料拌和環(huán)節(jié)的技術(shù)改進
熱拌瀝青技術(shù)要將混合料加熱至160℃以上，生產(chǎn)過程中集料的加熱、瀝青的融化、瀝青混合料的拌和，都會釋放出一些揮發(fā)性的有害氣體，例如，生產(chǎn)1 t瀝青混合料，會排放近20 kg的CO：氣體，而且瀝青混合料溫度越高，有害氣體的排放量也會越多。通過對瀝青面層施工過程溫室氣體排放研究，瀝青混合料拌和環(huán)節(jié)能源消耗和溫室氣體排放量相比其他環(huán)節(jié)要大得多，約占總能耗和排放的53%，因此，通過技術(shù)手段，降低瀝青混合料生產(chǎn)過程中的能源消耗、減少廢氣排放，成為公路交通建設新技術(shù)的發(fā)展趨勢。
2.1 溫拌瀝青技術(shù)
溫拌瀝青技術(shù)(WMA)通過添加降粘劑或向混合料中注入水分等方法，降低瀝青混合料在較低溫度下的粘滯度，使瀝青在不降低使用性能的同時，能在相對較低的溫度下進行拌和及施工。具有降低拌和成本、減少有害氣體及粉塵的排放量、延長施工季節(jié)等優(yōu)點。例如，使用RH溫拌技術(shù)只需將瀝青混合料加熱至120℃左右，使拌和溫度降低30℃，而且生產(chǎn)1 t混合料能節(jié)省大約1.5 kg燃油，燃油成本下降20%左右。溫拌瀝青混合技術(shù)在拌和生產(chǎn)過程中所排放出的溫室氣體和有害氣體大幅減少，與熱拌瀝青混合技術(shù)相比，其中，二氧化碳和氧化氮類氣體的排放量分別下降了6成和7成，見表2。而且溫拌瀝青混合料在攤鋪過程中，瀝青煙等有害氣體的排放能減少8成以上。
目前溫拌技術(shù)中常用的有發(fā)泡瀝青降粘溫拌技術(shù)（見圖1），它根據(jù)發(fā)泡介質(zhì)的不同，以物理或化學的發(fā)泡方法改善瀝青粘性，其中冷水汽化膨脹發(fā)泡技術(shù)是將定量的常溫水(約為瀝青質(zhì)量的2%)注入熱瀝青，因水遇熱蒸發(fā)，瀝青發(fā)生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，瀝青粘度會降低（見圖2），能很好地包裹高速攪拌中的細集料，形成瀝青膠漿，粗集料不必加熱至高溫而耗費許多能源。應用發(fā)泡技術(shù)在攪拌出料、攤鋪和碾壓過程中幾乎看不到藍煙，而且試驗取樣測出來的性能與熱拌瀝青混合料相當，受到國內(nèi)外公路界的推崇。
2.2廠拌熱再生法率
公路投入使用后經(jīng)過一定年限，路面的損壞和維修是必然的，廢舊瀝青材料的回收再利用問題擺在人們面前，再生技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。有些人認為回收料是次品、廢品，其實不然。事實上，舊料的使用不但使瀝青混合料質(zhì)量更好，而且可以節(jié)約一半以上瀝青材料，能減少原材料（石油、礦料）和燃料的用量，減少溫室氣體的排放，真正做到節(jié)能環(huán)保。
目前國內(nèi)使用的多種再生技術(shù)中，應用較多的是現(xiàn)場熱再生和廠拌熱再生。現(xiàn)場熱再生法就是使用瀝青路面熱再生聯(lián)合機組將原瀝青路面加熱使之軟化，然后耙松，添加再生劑充分拌和，就地進行攤鋪、碾壓。它有施工周期短、對公共交通的影響小等優(yōu)點，但是現(xiàn)場熱再生設備投資較大，而且生產(chǎn)過程中瀝青混合料釋放出來的有毒藍煙（瀝青釋放出的輕油份）會直接釋放到大氣中。相比而言，廠拌熱再生更符合我國國情，它是將損壞瀝青路面翻挖后將舊料運回拌和廠使用破碎機破碎成規(guī)定規(guī)格的料粒，添加一定比例的新瀝青、集料和再生劑，拌和成達到標準的混合料后再運回施工路面。期間產(chǎn)生的藍煙會被收集起來并進行二次燃燒處理，大大降低了廢氣污染。
雙滾筒式瀝青混凝土再生攪拌設備是廠拌熱再生方法的改進。雙滾筒，是一種內(nèi)外2個滾筒同軸嵌套的結(jié)構(gòu)，工作時外面的滾筒被固定，內(nèi)部的滾筒用于旋轉(zhuǎn)攪拌，工作流程見圖3。這種設備對廢舊瀝青混合料的再利用率能達到50%以上，再生成本也比其他設備低，而且生產(chǎn)的再生料質(zhì)量好，生產(chǎn)過程也更環(huán)保。
2.3油改氣
在公路建設中，雖然通過改進瀝青生產(chǎn)技術(shù)可以降低拌和溫度，但加熱系統(tǒng)仍需要消耗大量的熱能，同時，生產(chǎn)和施工機械、車輛的能源消耗對環(huán)境的影響也不容忽視。目前使用的燃料主要為重油、柴油和煤炭，普遍存在燃燒效率低、有害氣體排放量大等問題，有悖于低碳環(huán)保的宗旨。天然氣的主要成分是甲烷，含量達到98%，熱值為36～42 MJ／m3，發(fā)熱量大，燃燒效率高。比如燃燒同等質(zhì)量的天然氣和煤炭，前者放出的熱量是后者的1.7倍，但C02的排放量卻只有后者的0.5倍，所以天然氣是目前最清潔的高能優(yōu)質(zhì)天然燃料。
對瀝青混合料各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)所用設備進行改造，用天然氣替換重油、柴油等重污染燃料，能有效地減少C02的排放，還能降低S02和煙塵等有害粉塵的排放，既能節(jié)約能源，還能降低污染。從成本考慮，由于天然氣熱值比柴油高，而單價卻低了不少，所以“油改氣”也是公路建設技術(shù)發(fā)展中的一個新趨勢。
3結(jié)語
總之，加強對新技術(shù)、新材料、新工藝、新設備的應用推廣力度，利用現(xiàn)代化的公路瀝青路面施工技術(shù)，對施工的各個環(huán)節(jié)加以改進和控制，在保護環(huán)境的同時實現(xiàn)更好的施工效果。除了技術(shù)上的革新外，在選用粗細骨料和填嵌料時，還要注意選擇更優(yōu)質(zhì)、雜質(zhì)少的物料，瀝青混合料在運輸過程中要保持一定的溫度范圍，瀝青攤鋪時外界溫度不能過低，工作人員技術(shù)過硬，施工時注意對周圍環(huán)境的保護等等，以保證施工質(zhì)量和避免因返工而造成的物料及能源的浪費，為“低碳環(huán)保，節(jié)能減排”做出更大的貢獻。
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