温拌沥青技术在城市道路节能减排的应用

摘要：温拌技术是公路交通行业中的节能环保新型技术，适于低温季节施工。结合乌鲁木齐市的政策支持及特殊气候条件，对采用温拌技术可以显著降低沥青混合料拌和过程中的能耗及碳排放进行了探究分析，以供同行参考。

关键词：温拌沥青；节能减排；效果评价；绿色循环；低碳交通

引言

经济的发展加速了城市道路扩张的步伐，乌鲁木齐市“一轴、双心、两区、七组团”的空间结构和“南控、北扩、西延、东进”的城市发展方向，要求乌鲁木齐城市道路网络不断延伸和扩展，“十二五”期间，乌鲁木齐市城市道路再次得到飞速发展，截至2014年底，乌鲁木齐市城市道路总长度为2158.9km，道路面积已经达到3101.26万m2。乌鲁木齐市城市道路沥青路面基本采用传统的热拌沥青混合料进行铺筑（HotMixtureAsphalt,HMA），不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工的过程中还会排放出大量的废气和粉尘，严重影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。温拌技术是公路交通行业中节能环保的新型技术，具有节能环保且适于低温季节施工等特点，得到国内外的广泛关注，并且在乌鲁木齐市城市道路中也加大了研究、应用和推广温拌沥青技术的力度。

1全寿命周期分析

采用温拌技术可以显著降低沥青混合料拌和过程中的能耗及碳排放，但温拌过程中所采用的温拌剂作为混合料的一种原材料，其生产过程中也需要消耗一定的能量，如果从全寿命周期的角度分析，温拌技术是否能真正节能减排还有待研究。为了评估温拌技术的节能减排效益，课题组在HMA生产能耗及碳排放的基础上，测算温拌沥青混合料（WarmMixAsphalt,WMA）生产的能耗及碳排放。在试验路试铺过程中，通过对拌和站进行燃料和排放现场测算，其中添加FASIR和Evotherm温拌剂时混合料出料温度都降低20℃，在混合料拌和环节节约的能耗和减少的碳排放为20%。发泡温拌未在试验路中使用，通过大量工程应用效果显示其温拌效果与其他温拌技术相当，因此这里采用相同的降温幅度和碳排放量，测算结果如表1和图1、图2所示。由以上分析结果可以看出：（1）从寿命周期分析的角度考虑，采用不同的温拌技术类型，沥青混合料的生产能耗及碳排放有所差异，在现有数据的基础上，采用发泡温拌技术的能耗及碳排放最低。（2）从寿命周期分析的角度考虑，与热拌沥青混合料相比，温拌技术具有更好的节能减排效果。采用发泡温拌技术的节能减排效益最显著，而采用添加剂的温拌技术由于温拌剂的生产也需要能耗，导致FASIR和Evotherm温拌技术节能减排效益有所削弱。

2节能减排评价

为分析出温拌沥青混合料的节能效果，拌和站计算出每种混合料的燃油消耗量，记录了每种混合料的出料吨位和燃油消耗总量，详细数据见表2和图3、图4．从图3、图4可看出，WMA的燃油消耗低于HMA，WMASMA-16的燃油消耗降低幅度为11.1%，WMAAC-20C的燃油消耗降低幅度为8.7%，同时已有的研究成果表明，WMA比HMA一般节约燃油约20%以上，WMA具有明显的节能效果。当然这与燃油品质的好坏、施工季节、温度控制都均有关。通过环保部门评价WMA阶段性的环保性能，对热拌SMA-16和温拌SMA-16两种混合料拌和站废气排放进行了检测测算，主要检测的指标是碳氧化合物和有毒沥青烟，检测测算结果见表3、图5、图6．从图5排放浓度对比可知，温拌SMA-16的COx排放浓度较热拌SMA-16降低了29.2%，有毒沥青烟降低了50.2%；从图6排放速率比较可知，温拌SMA-16的COx排放速率较热拌SMA-16降低了19.5%，有毒沥青烟降低了35.4%。说明WMA降低了环境的污染和对施工人员健康的损害，给乌鲁木齐城市道路中环保要求较高区域的沥青路面施工带来了好处，并且WMA减轻了沥青因拌和温度过高的老化，延长了沥青路面的使用寿命。

3节能减排效果

拌和站出料口烟排放对比见图7，温拌和热拌现场摊铺排烟见图8。

4结语

（1）由经济效益分析表明，采用FASIR和Evotherm两种温拌技术的混合料单价要高于普通热拌沥青混合料，发泡温拌沥青混合料的经济性要好于热拌沥青混合料（购买发泡机械的费用不计算在内）。（2）拌和站检测的结果表明，温拌沥青混合料的燃油消耗低于热拌沥青混合料，WMASMA-16混合料的燃油消耗降低幅度为11.1%，WMAAC-20C混合料的燃油消耗降低幅度为8.7%，说明WMA具有较好的节能效果。（3）拌和站废气排放检测的结果表明，温拌沥青混合料的碳氧化合物和有毒沥青烟等排放浓度和排放速度均有大幅度降低，通过对检测结果的分析得出温拌沥青混合料具有较好的环保效果，适应低碳环保型经济社会的建设要求。（4）现对三种温拌技术的经济和社会效益进行汇总比较，见表4。温拌沥青混合料是一种环保型的沥青混合料，通过改善沥青混合料施工和易性或者是降低沥青胶结料的黏度，使混合料在相对较低的温度下可以进行拌和、摊铺和碾压施工。温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的路用性能基本相同，除此之外，还具有以下优于热拌沥青混合料的特点：①节能减排；②沥青面层的施工适宜温度区间范围得以扩大，温度损失减少，可以在较低温度下进行拌和、摊铺、碾压施工；③减少CO2、粉尘等有害物质的散发，从而降低对环境的破坏和对施工人员的健康危害；④减轻了沥青因拌和温度过高而老化，延长了沥青路面的使用寿命；⑤温拌沥青混合料施工温度可降低20~30℃；⑥与热拌沥青混合料的路用性能基本相同；⑦与热拌沥青混合料的施工设备基本相同，不用增加新的施工设备。如果在今后的乌鲁木齐市城市道路建设中逐步利用WMA，不仅可以降低工程成本，而且可以保护环境，必定会带来可观的社会效益和经济效益（见表5和表6）。

作者：丁玲玲 张永利 单位：乌鲁木齐市城市综合交通项目研究中心