■林蓉蓉

（1.福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所；2.福建省公路水運(yùn)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350004）

0 前言

MPE 瀝青混合料改性添加劑，是現(xiàn)在常規(guī)（PE/SBS 等）聚合物改性瀝青的一種全新的替代，MPE的應(yīng)用與對(duì)改性瀝青的替代除了具有明顯的技術(shù)特點(diǎn)外，還具有一定經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)與巨大的社會(huì)效益。

傳統(tǒng)的改性瀝青一般是在瀝青加工廠通過膠體磨等進(jìn)行高溫剪切，將有機(jī)高分子改性劑分散到瀝青基體中，使其被瀝青中的輕質(zhì)組分所溶脹，如SBS、SBR、EVA、PE 等改性瀝青。這類改性瀝青的缺點(diǎn)主要有：設(shè)備和加工條件復(fù)雜、需要特殊的加熱存儲(chǔ)系統(tǒng)、儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好、耗費(fèi)大量的能源、生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在環(huán)境污染等。本文中的MPE 改性添加劑是對(duì)常規(guī)廢舊聚乙烯（RPE）的改性，為固體顆粒、圓柱狀，采取直投式改性，即不在瀝青加工廠對(duì)瀝青改性，而在瀝青混合料拌和過程中加入，方便易行，既節(jié)約了大量的能源，減少二氧化碳排放，又降低了改性成本，同時(shí)改善了瀝青改性后存儲(chǔ)的穩(wěn)定性問題，以及穩(wěn)定問題帶來的環(huán)境污染。此外，MPE 瀝青混合料改性劑采用回收的塑料（以及回收輪胎粉復(fù)合）進(jìn)行生產(chǎn)，不僅降低制造成本，還能減少白色污染，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

1 經(jīng)濟(jì)效益

MPE 瀝青混合料與常規(guī)改性瀝青混合料的應(yīng)用建設(shè)成本有兩個(gè)方面不同，一是瀝青混合料中瀝青膠結(jié)料的成本，二是應(yīng)用環(huán)節(jié)上的生產(chǎn)成本。

1.1 MPE 材料成本效益

MPE 改性瀝青混合料的成本與SBS 改性瀝青對(duì)比如表1。

目前市場(chǎng)SBS 改性瀝青改性單價(jià)會(huì)在1200～1500元/t（遠(yuǎn)高于上表中的1000 元/t）。MPE 市場(chǎng)價(jià)按16000 元/t 算，其摻量取6%，則分?jǐn)偟矫繃崬r青的成本是960 元。僅此項(xiàng)瀝青改性材料即節(jié)省資金40～540元/t。按照國(guó)家年消耗400 萬(wàn)t 改性瀝青計(jì)，可直接節(jié)約改性材料成本約1.6～21.6 億元。

表1 MPE 改性的瀝青混合料材料成本 （對(duì)比SBS 改性的混合料成本）組成分析

根據(jù)表1，MPE 拌和的改性瀝青混合料，每噸最少節(jié)約3 元，我國(guó)目前每年生產(chǎn)的改性瀝青混合料大約6000 萬(wàn)t，換算成瀝青混合料的材料成本最少節(jié)約為1.8 億。

1.2 生產(chǎn)應(yīng)用效益

MPE 生產(chǎn)應(yīng)用效益，既有質(zhì)量等無形效益，也有生產(chǎn)能耗節(jié)約的直接效益，當(dāng)然也存在多個(gè)產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)的管理成本：

(1)瀝青混合料在實(shí)際中應(yīng)用簡(jiǎn)單，更易于施工應(yīng)用；

(2)瀝青混合料改性劑的供應(yīng)，無需另外準(zhǔn)備改性瀝青的存放罐，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)改性設(shè)備故障或產(chǎn)量不足影響瀝青路面施工的隱患；

(3)一般改性瀝青的存放需要高溫，直接的生產(chǎn)能耗成本高，還存在雨天存放的質(zhì)量衰減擔(dān)心；

(4)一般改性瀝青在存儲(chǔ)和使用時(shí)需要的溫度較重交瀝青高（大約30 度），需要的燃料及動(dòng)力成本高；

(5)使用MPE 要增加投料設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生一些動(dòng)力費(fèi)，以及人工費(fèi)用。

2 社會(huì)環(huán)境效益

2.1 CO2 排放

2007 年中國(guó)二氧化碳排放量為60 億噸，占全球排放的21%，超過美國(guó)成為世界上與能源相關(guān)二氧化碳排放第一大國(guó)。從1990 年到2007 年，中國(guó)二氧化碳排放幾乎增至三倍，尤其是近幾年增長(zhǎng)很快（2003、2004、2005 和2006、2007）。《世界能源展望》參考情景預(yù)測(cè)，中國(guó)的溫室氣體排放將以每年2.9%的速度緩慢增長(zhǎng)至2030。不過，即使是以這個(gè)速度緩慢增長(zhǎng)，到2030 年的排放水平將幾乎是2007 年的兩倍。未來世界將以低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo)，中國(guó)政府制定了到2020年低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo)，2020 年單位GDP 二氧化碳的排放量比2005 年降低40%～60%，即單位GDP 的二氧化碳排放降低50%左右，任重而道遠(yuǎn)。

使用MPE 替代改性瀝青，可以一定程度上降低CO2排放。單從道路石油改性瀝青和使用MPE 進(jìn)行對(duì)比，二氧化碳的排放差異計(jì)算如下。

2.1.1 一般改性瀝青與瀝青混合料改性劑MPE 在生產(chǎn)與應(yīng)用中能耗與CO2排放對(duì)比

計(jì)算依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)換算標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)通用的二氧化碳排放系數(shù)計(jì)算公式，節(jié)約一度電，相當(dāng)于減排0.997 千克二氧化碳，節(jié)約一升柴油，相當(dāng)于減排2.63 千克二氧化碳。

一般改性瀝青與瀝青混合料改性劑MPE 在生產(chǎn)與應(yīng)用中能耗與CO2排放對(duì)比如表2。

表2 一般改性瀝青與MPE 在生產(chǎn)與應(yīng)用中能耗與CO2排放對(duì)比

2.1.2 CO2排放差

綜合以上計(jì)算結(jié)果，用MPE 代替一般改性瀝青建設(shè)瀝青路面，每公里瀝青路面將減排CO2大約7000 千克。目前每年全國(guó)各種道路合計(jì)需求改性瀝青約400 萬(wàn)噸，即將合計(jì)產(chǎn)生33.8 萬(wàn)tCO2；如果400 萬(wàn)t 改性瀝青改為MPE 來替代，相應(yīng)MPE 用量約24 萬(wàn)t，相應(yīng)產(chǎn)生的CO2排放為5.74 萬(wàn)噸。全部應(yīng)用MPE 帶來的CO2排放每年大約可減少28 萬(wàn)噸t，約占改性瀝青生產(chǎn)CO2排放的83%，減排效果遠(yuǎn)高于國(guó)家制定的2020 年低碳經(jīng)濟(jì)減排40%～60%的總體目標(biāo)。減排對(duì)比如圖1 所示。

圖1 使用改性瀝青和MPE 的CO2 排放量對(duì)比

2.1.3 2020 年CO2排放

2006 年我國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值是21 萬(wàn)億元，世行統(tǒng)計(jì)的CO2排放是61 億t，單位GDP 的CO2排放高達(dá)2.90 萬(wàn)t。2009 年我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)33 萬(wàn)億元，單位GDP 的CO2排放約為2.78 萬(wàn)t，年排放CO2總量為91.7 億t。其中，道路改性瀝青的生產(chǎn)和使用排放的CO2約占總排放的0.0368‰。按照經(jīng)濟(jì)年平均增長(zhǎng)8%計(jì)，到2020 年，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)77 萬(wàn)億元。根據(jù)我國(guó)2020 年的碳排放目標(biāo)單位GDP 的二氧化碳排放要降到1.668 萬(wàn)t，則那時(shí)的總排放為128.4 億t。從2009 年至2020 年，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)達(dá)133%，而CO2排放總量只增加40%的前提下，企業(yè)的節(jié)能減排、新材料、新技術(shù)、新工藝的研究開發(fā)應(yīng)用在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中占據(jù)舉足輕重的地位。

2.2 回收材料再生

除減排CO2外，使用MPE 還可消除白色污染、廢舊輪胎等，實(shí)現(xiàn)廢物再生利用。

⑴應(yīng)用到的廢棄物

按照MPE 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工藝配方，MPE 中可以用到的回收材料主要有兩大類：LDPEHDPE 組成的廢塑料、大型車輛廢舊輪胎的輪胎粉。

⑵回收材料比例

MPE 中回收塑料（或塑料與輪胎粉的混合物）占其質(zhì)量比大于75%，最高可達(dá)90%，所以每噸MPE 產(chǎn)品中回收材料大約750～900 公斤。

⑶回收再生的愿景

按照我國(guó)目前每年200～400 萬(wàn)噸改性瀝青用量的工程建設(shè)市場(chǎng)量計(jì)，如果改用MPE 改性添加劑方式改性，MPE 按照瀝青用量的6%計(jì)，則每年可以處理掉約12～20 萬(wàn)t 的各種廢舊塑料（或塑料與輪胎粉的混合物）。

2.3 環(huán)境效益

由于SBS 改性瀝青，尤其成品供應(yīng)SBS 改性瀝青，為了確保質(zhì)量的存放穩(wěn)定性，都必須添加穩(wěn)定劑，或有時(shí)為了提高指標(biāo)降低成本，也會(huì)添加一些助劑。根據(jù)目前技術(shù)與成本，基本使用含硫磺（S）材料的穩(wěn)定劑或助劑，那么“S”在施工時(shí)危害人體健康，腐蝕設(shè)備，在道路應(yīng)用中會(huì)污染土壤與水源。用MPE 材料改性則不存在這個(gè)問題。

3 MPE 應(yīng)用情況

目前，MPE 已在我省的龍長(zhǎng)高速公路、福州灣邊大橋、福寧中修工程、莆秀高速公路、福州繞城高速公路等路段應(yīng)用。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析如表3。

在“大港口、大通道、大物流”的指引下，福建省高速公路迅速發(fā)展，現(xiàn)階段及未來幾年內(nèi)高速公路年通車?yán)锍叹?00km 左右。按照雙幅四車道單層改性計(jì)算，每公里大約需100t 改性瀝青，全省每年需要道路改性瀝青至少50000t。若采用MPE 改性方案，只計(jì)算MPE 改性在原材料上成本效益，按平均節(jié)省成本340 元/t 估算，則改性瀝青膠結(jié)料一項(xiàng)就可節(jié)省資金1700 萬(wàn)元。

在減排再生方面，若采用MPE 替代改性瀝青，標(biāo)準(zhǔn)四車道瀝青路面減排的CO2達(dá)7t/公里，新建高速公路全部使用MPE 將減排3500t CO2，減排幅度高達(dá)83%，效果遠(yuǎn)高于國(guó)家制定的2020 年低碳經(jīng)濟(jì)減排40%～60%的總體目標(biāo)，同時(shí)回收利用舊塑料2500t。還不包括高速公路養(yǎng)護(hù)、國(guó)省道改造等項(xiàng)目上消耗的改性瀝青。

4 結(jié)論

綜合上述分析，MPE 的研究和應(yīng)用意義重大，一方面可以使改性瀝青的應(yīng)用步入全新的技術(shù)領(lǐng)域，是我國(guó)瀝青路面建設(shè)技術(shù)、瀝青路面建設(shè)材料一大突破。另一方面MPE 材料改性可以節(jié)省大量的建設(shè)成本，是一項(xiàng)十分重要的節(jié)能、環(huán)保技術(shù)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，為促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)貢獻(xiàn)巨大力量。

表3 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

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