母其章 顧 劍

(1.云南云嶺高速公路養(yǎng)護(hù)綠化工程有限公司，云南 昆明 650032;2.云南省交通運(yùn)輸廳工程造價(jià)管理局，云南 昆明 650031)

乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)是指在工廠采用專門的設(shè)備將回收的RAP進(jìn)行破碎篩分，并與一定比例的新集料(如需要)、再生穩(wěn)定劑、活性填料和水在常溫下進(jìn)行拌和、攤鋪和碾壓，形成路面結(jié)構(gòu)層的一項(xiàng)技術(shù)。廠拌冷再生技術(shù)具有如下幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn):1)可在不改變路面縱橫線形的前提下處治多種類型的路面病害，改善路面結(jié)構(gòu)承載力;2)與傳統(tǒng)的路面維修技術(shù)相比，該技術(shù)可減少路面施工過(guò)程中對(duì)集料、瀝青和能源等資源的消耗，從而降低工程成本;3)該技術(shù)可節(jié)約自然資源的消耗，解決廢物堆置問(wèn)題等，可以減少環(huán)境污染，具有重要的環(huán)保意義。

乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)已在陜西、江蘇、北京進(jìn)行了推廣，主要運(yùn)用層位為下基層，在云南昆玉大修項(xiàng)目中，將此技術(shù)運(yùn)用于下面層的鋪筑中，取得了良好的效果，本文將對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)節(jié)能減排效果進(jìn)行定量的分析。

1 項(xiàng)目概況

云南昆玉高速公路于1999年4月建成通車，自開通以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)，全線出現(xiàn)了不同程度的裂縫、坑槽、車轍等病害，影響了行車安全性和舒適性，同時(shí)也導(dǎo)致路面維修量和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大量增加。為了使昆玉高速公路提供一個(gè)良好路面使用質(zhì)量，2012年6月～9月對(duì)其進(jìn)行了大修維護(hù)。項(xiàng)目起點(diǎn)位于昆明市境內(nèi)的余家海互通，項(xiàng)目終點(diǎn)位于玉溪市境內(nèi)的北城互通，上下行線均進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，總長(zhǎng)為47.7 km。

2 乳化瀝青廠拌冷再生路段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

本項(xiàng)目中對(duì)于乳化瀝青廠拌冷再生路段采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為:對(duì)原路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行銑刨后，鋪筑18 cm水泥穩(wěn)定碎石基層，路面結(jié)構(gòu)為:4 cm細(xì)粒式SBS改性瀝青混合料AC-13C+6 cm廠拌熱再生瀝青混合料AC-20C+8 cm乳化瀝青廠拌冷再生混合料，維修后的路面結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)層方案

對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)，經(jīng)過(guò)配合比設(shè)計(jì)，最終確定的生產(chǎn)配合比為:0號(hào)～10號(hào)∶10號(hào)～30號(hào)=50∶50，乳化瀝青摻量為3.7%，水泥摻量為1.5%，水摻量為1.5%。

3 冷再生混合料與熱拌混合料節(jié)能減排效果對(duì)比分析

本次分析中，假設(shè)冷再生結(jié)構(gòu)層部分由熱拌混合料AC-25鋪筑，運(yùn)輸和碾壓過(guò)程中對(duì)燃料的消耗一致，只分析混合料生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能減排效果。

3.1 乳化瀝青廠拌冷再生生產(chǎn)過(guò)程分析

本次大修中采用了德國(guó)維特根公司的KMA220生產(chǎn)乳化瀝青冷再生混合料，KMA220具有兩個(gè)料倉(cāng)，分別容納0號(hào)～10號(hào)和10號(hào)～30號(hào)的RAP料，乳化瀝青、水、水泥分別通過(guò)精確計(jì)量的供應(yīng)系統(tǒng)，噴灑進(jìn)攪拌鍋，在這些過(guò)程中并不需要對(duì)原材料進(jìn)行加熱，大大節(jié)省了資源。KMA220采用柴油驅(qū)動(dòng)，理論每小時(shí)可生產(chǎn)220 t混合料。在實(shí)際工程中，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，得到每小時(shí)產(chǎn)量為:m1=120 t，耗費(fèi)柴油為m2=21.5 kg，根據(jù)柴油與標(biāo)準(zhǔn)煤之間的折算系數(shù) γ =1.451，得到標(biāo)準(zhǔn)煤用量 m3=21.5 ×1.451=31.2 kg，假設(shè)混合料單位產(chǎn)量為1 t，則標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量為m4=0.26 kg。

3.2 熱拌AC-25生產(chǎn)過(guò)程分析

倘若使用乳化瀝青冷再生技術(shù)的路段采用熱拌AC-25瀝青混合料，假設(shè)使用西安筑路機(jī)械有限公司的4000型拌合樓生產(chǎn)，AC-25的油石比為a=4%，本項(xiàng)目中選用的集料(包含水分在內(nèi))加熱前溫度統(tǒng)一取20℃，計(jì)算過(guò)程中集料含水量約為4%，綜合考慮到在Tw=130℃時(shí)水分蒸發(fā)吸熱及水蒸氣散失帶走的熱量情況。假設(shè)出料溫度為160℃，此時(shí)集料需要加熱到Ta=195℃。同時(shí)，可以認(rèn)為集料加熱過(guò)程所需能量包含集料自身消耗的能量Ea和水分蒸發(fā)耗能Ew，根據(jù)混合料油石比，能耗計(jì)算用參數(shù)見表1［1］。

表1 能耗計(jì)算用參數(shù)

假設(shè)單位產(chǎn)量為1 t，則混合料中集料質(zhì)量為:ma=1000/(1+a)=1000/(1+0.04)=962 kg。

在生產(chǎn)過(guò)程中，所消耗的能量為:Er=Cama1(Ta－Tq)+Cwmw1(Tw－Tq)=920×962×(195－20)+4190×962×0.04×(130 －20)=154882000+17735432=172617432 J。

利用表1的參數(shù)，可得出單位(1 t)熱拌AC-25柴油消耗量為:

mr=172617432/(42.5 ×106×0.9 ×0.6)=7.52 kg;

則標(biāo)準(zhǔn)煤用量為:m5=7.52 ×1.451=10.9 kg。

3.3 項(xiàng)目節(jié)能減排效果分析

1)單位標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約量m6:

m6=m5－ m4=10.9 －0.26=10.64 kg。

節(jié)能比率為:α=100% ×m6/m5=100% ×10.64/10.9=97.6%。

2)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約量m9。

在本項(xiàng)目中，乳化瀝青廠拌冷再生下面層施工面積為S=323750.5 m2，厚度h=0.08 m，假設(shè)乳化瀝青冷再生混合料密度為 ρ1=2.266 t/m3，熱拌 AC-25 瀝青混合料密度為 ρ2=2.451 t/m3，得到不同混合料的質(zhì)量為:乳化瀝青冷再生混合料:m7=h×S×ρ1=0.08 ×323750.5 ×2.266=58689.49 t;

AC-25:m8=h ×S × ρ2=0.08 ×323750.5 ×2.451=63480.99 t;

項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約量m9:m9=m5×m8/1000－m4×m7/1000=10.9 × 63480.99/1000 － 0.26 × 58689.49/1000=691.94 －15.26=676.68 t。

3)碳及各氣體排放降低量計(jì)算。

根據(jù)表2標(biāo)準(zhǔn)煤與碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物之間的換算系數(shù)，可以得出各氣體減排量［2］。

表2 標(biāo)準(zhǔn)煤與碳及各氣體間的折算系數(shù) kg/kg

因此本項(xiàng)目中使用乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)后碳及各氣體減排量為:

碳減排量為:mC=m9×KC=676.68×1000×0.68×10－3=460.14 t;

二氧化碳減排量為:mCO2=m9×KCO2=676.68×1000×2.493 ×10－3=1686.96 t;

二氧化硫減排量為:mSO2=m9×KSO2=676.68×1000×8.5×10－3=5751.78 t;

氮氧化物減排量為:mNOx=m9×KNOx=676.68×1000×7.4 ×10－3=5007.43 t。

4 結(jié)語(yǔ)

1)乳化瀝青廠拌冷再生混合料與AC-25混合料相比，每噸材料在制備過(guò)程中可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤10.64 kg，在整個(gè)項(xiàng)目中可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤676.68 t。2)利用計(jì)算的方法得出了碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物的減排量，分別為:460.14 t，1686.96 t，5751.78 t，5007.43 t。乳化瀝青冷再生技術(shù)節(jié)約了標(biāo)準(zhǔn)煤的用量，并且顯著降低了碳、溫室氣體——二氧化碳及有害氣體——二氧化硫、氮氧化物的排放，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

［1］秦永春，黃頌昌，許 劍，等.溫拌瀝青混合料節(jié)能減排效果的測(cè)試與分析［J］.公路交通科技，2009，26(8):33-37.

［2］龔忠友，蔡聲鎮(zhèn)，羅可桃.高校學(xué)生公寓太陽(yáng)能與建筑一體化設(shè)計(jì)與節(jié)能分析［J］.福建建設(shè)科技，2009(3):31-33.

［3］陳曉光，丁 樸，熊 杰.乳化瀝青冷再生技術(shù)分析［J］.公路與汽運(yùn)，2006(4):105-107.

［4］JTG F41-2008，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］白洪嶺，趙幼林.集約環(huán)保型公路改造技術(shù)——瀝青路面冷再生［J］.交通節(jié)能與環(huán)保，2006(6):5-7.