劉鑫

（榆林市公路局神木公路段，陜西榆林719000）

0 引言

當(dāng)前，全社會(huì)都在關(guān)注能源節(jié)約、低碳減排。隨著全球能源開采與供應(yīng)日趨緊張，人們不僅要“開源”，更要在使用過程中“節(jié)流”?？紤]到公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工作中存在較大的能源消耗問題，現(xiàn)代建筑企業(yè)越來越意識(shí)到節(jié)能減排的重要性。在循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)中，如何提升能源的利用率已經(jīng)成為全人類面臨的共同問題。在公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)階段，為深化應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)，降低現(xiàn)代交通運(yùn)輸行業(yè)中的能源消耗，推進(jìn)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)方式的轉(zhuǎn)變，并貫徹落實(shí)當(dāng)代節(jié)能減排工作的具體要求，可以通過溫拌瀝青、冷再生技術(shù)等新技術(shù)促進(jìn)節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)建設(shè)方應(yīng)在公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工作中做好統(tǒng)籌管理工作，加強(qiáng)對(duì)各類數(shù)據(jù)的對(duì)比，以觀察節(jié)能減排的效果。

1 溫拌瀝青技術(shù)在節(jié)能減排中的應(yīng)用

1.1 技術(shù)的主要內(nèi)容與原理

該項(xiàng)技術(shù)的原理是在瀝青材料中摻入一定比例的外加劑，以此來控制瀝青的黏度，使之能夠在較低的溫度下與其他礦料進(jìn)行攪拌，達(dá)到公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)的材料要求。國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果顯示，不同的攪拌方法中對(duì)瀝青材料的溫度要求也是不同的[1]。為實(shí)現(xiàn)瀝青材料的溫拌，通過對(duì)WMA 混合料的攪拌技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，可以將其分為四種類型：礦物攪拌的方式；在瀝青材料中攪拌混合料泡沫的方式；向其中添加熔點(diǎn)較低的有機(jī)添加劑；使用乳化瀝青混合料。這四種技術(shù)，本質(zhì)上都是通過降低瀝青材料本身的黏度來實(shí)現(xiàn)溫拌的方式，從而有效增強(qiáng)材料的裹附能力。與此同時(shí)，在攪拌過程中，瀝青混合料自身產(chǎn)生的能源消耗能得到有效降低，而攪拌過程中的廢氣排放量也能被有效降低。在配置混合料的過程中，軟瀝青與硬瀝青要同時(shí)放入拌和機(jī)中，配置溫度為100～120oC，經(jīng)過拌和機(jī)的配置就可以得到WMA 瀝青混合料。

1.2 節(jié)能減排的應(yīng)用

圖1 為該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用流程。在瀝青材料的攪拌過程中，加熱環(huán)節(jié)與拌和環(huán)節(jié)是最容易出現(xiàn)能耗的，而拌和環(huán)節(jié)與攤鋪環(huán)節(jié)則最容易產(chǎn)生廢氣。在具體的公路工程施工中，建設(shè)方技術(shù)人員應(yīng)注意對(duì)圖1中的六個(gè)環(huán)節(jié)加以控制。其中，運(yùn)輸環(huán)節(jié)造成的能源消耗比較少，但也需要技術(shù)人員采取必要的保護(hù)措施，盡可能降低運(yùn)輸過程中產(chǎn)生不必要的廢氣排放。就混合料在加入過程、拌和過程中產(chǎn)生的能耗及污染問題，技術(shù)人員應(yīng)做出具體分析，并根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)不同的能耗與污染問題的特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的解決措施[2]。

圖1 溫拌瀝青技術(shù)應(yīng)用的具體工藝流程示意圖（參考）

1.2.1 加熱環(huán)節(jié)、拌和環(huán)節(jié)的能耗

從理論的角度分析，混合料在拌和之前屬于常溫狀態(tài)的應(yīng)用材料，建設(shè)方通常會(huì)使用儲(chǔ)藏罐保存瀝青材料。在混合料拌和過程中，技術(shù)人員以干拌和濕拌相結(jié)合的方式，使混合料攪拌均勻。通常，技術(shù)人員會(huì)先以干拌的方式攪拌15s，再以濕拌的方式攪拌45s，此時(shí)混合料已經(jīng)被攪拌得相對(duì)均勻，可以從攪拌站運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。技術(shù)人員還會(huì)使用紅外線溫度測(cè)試儀檢查混合料的溫度，同時(shí)也要檢測(cè)能量的消耗情況，具體數(shù)值如表1所示。其中，集料在混合料加熱過程中吸收的熱量計(jì)算公式見下式（1）：

表1 混合料攪拌過程中集料與瀝青材料各階段的溫度（單位：oC）

式（1）中：Q 為集料所吸收的熱量（kJ）；c 為集料的比熱容（kJ/kg·oC）；m 為集料的質(zhì)量（kg）；T1 和T2 為集料在加熱過程中的溫度變化。就實(shí)際情況而言，瀝青材料的比熱容為1.34kJ/（kg·oC），如果按照1 噸的標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算集料和瀝青，則可以根據(jù)式（1）計(jì)算得出HMA 混合料集料吸收的熱量為145kJ，瀝青吸收的熱量為54kJ，WMA 混合料中集料吸收的熱量為115kJ。由此可見，WMA 混合料在加熱過程中熱量的損耗更小，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的施工目標(biāo)[3]。

1.2.2 加熱環(huán)節(jié)、拌和環(huán)節(jié)、攤鋪環(huán)節(jié)的廢氣

某建設(shè)公司從拌和廠的運(yùn)行參數(shù)中選擇了部分參數(shù)，作為評(píng)價(jià)的參考依據(jù)，將混合料的熱拌形式與溫拌技術(shù)的應(yīng)用參數(shù)統(tǒng)計(jì)到一起，形成了表2。從表2 中可以看出，在公路工程混合料攪拌過程中采用溫拌瀝青混合料技術(shù)，可以在拌和材料及攤鋪材料的過程中降低各項(xiàng)廢氣的排放，從表2 中二氧化碳、一氧化碳等參數(shù)的變化就能夠看出，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用具有改善工程施工環(huán)境、保護(hù)周圍區(qū)域自然環(huán)境的重要作用，能有效降低各項(xiàng)廢氣排放的數(shù)值，從而也說明該項(xiàng)技術(shù)具有重要的環(huán)保作用，是實(shí)現(xiàn)“減排”的有效方式[4]。

表2 熱拌方式與溫拌技術(shù)的排放量與攤鋪排放量各項(xiàng)數(shù)值（參考）

1.3 實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)與方案

1.3.1 高節(jié)能性與低排放性

適用于溫拌技術(shù)的瀝青混合料，溫度應(yīng)控制在130～150oC 之間，與傳統(tǒng)的熱拌形式相比，混合料在溫拌過程中節(jié)省了40MJ 的熱量，節(jié)能效果明顯。國(guó)內(nèi)的建筑領(lǐng)域?qū)＜以谘芯咳榛癁r青攪拌技術(shù)時(shí)，在試驗(yàn)路段的鋪設(shè)過程中也得出了相應(yīng)的分析結(jié)果——該方法可節(jié)省30%左右的燃料，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。從溫拌瀝青技術(shù)拌和與攤鋪環(huán)節(jié)中的各項(xiàng)數(shù)值可以看出，拌和過程中二氧化碳的排放量約減少了45%，一氧化碳排的放量約減少了63%，二氧化硫的排放量約減少了58%，其他參數(shù)的排放量也相應(yīng)減少。在試驗(yàn)路段的具體研究中還發(fā)現(xiàn)，拌和廠排放的二氧化碳可減少35%，一氧化碳可減少8%，一氧化氮可減少60%。其中，一氧化氮與二氧化碳的排放量減少的程度最大，二氧化硫的排放量也減少了約20%。

1.3.2 具體應(yīng)用方案

溫拌技術(shù)與傳統(tǒng)的熱拌方式相比，具有較為明顯的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)，在公路建設(shè)性能的恢復(fù)方面應(yīng)用程度較高。比如，在國(guó)內(nèi)一些人口密度較大的城市，公路建設(shè)過程中對(duì)周圍環(huán)境的要求較高，路面承受的交通壓力也比較大，傳統(tǒng)的熱拌方式必然會(huì)造成一定的環(huán)境污染，此時(shí)就需要采取有效的技術(shù)手段降低污染，該項(xiàng)技術(shù)就成為了首選。也就是說，將公路建設(shè)中所需的拌和料先在廠中集中溫拌，再應(yīng)用到隧道工程路面的施工中，即便處于低溫季節(jié)或者寒冷地區(qū)，瀝青路面也會(huì)呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的性能。隨著我國(guó)瀝青路面施工工藝體系的逐步完善，該項(xiàng)技術(shù)還有較大的應(yīng)用空間，國(guó)內(nèi)的技術(shù)專家也針對(duì)各類瀝青混合料的基本性能，做出了更深層的技術(shù)研究，以擴(kuò)大該項(xiàng)技術(shù)在公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)過程中的環(huán)保減排優(yōu)勢(shì)[5]。

2 冷再生技術(shù)在節(jié)能減排中的應(yīng)用

2.1 技術(shù)的主要內(nèi)容與原理

該項(xiàng)技術(shù)主要被應(yīng)用于二次改造工程中的舊路面施工，舊瀝青路面在改造施工中經(jīng)過重新翻挖與破碎后，技術(shù)人員可篩分其原料，回收可用的原料，并向其中添加再生劑、新集料等成分進(jìn)行重新拌和，從而得到具有良好性能的瀝青混合料，這樣可以在公路養(yǎng)護(hù)工作中體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)。公路的養(yǎng)護(hù)工作需要對(duì)一些廢棄的瀝青路面進(jìn)行處理，但原有的材料經(jīng)過粉碎后仍有一定的利用價(jià)值，如果直接廢棄不用，就會(huì)造成浪費(fèi)，而在冷再生技術(shù)的支持下，原路面材料也可以被回收利用，這在一定程度上提高了公路工程建設(shè)材料的利用率。

2.2 節(jié)能減排的應(yīng)用

交通荷載會(huì)對(duì)路面形成一定的壓力，導(dǎo)致路面在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)裂縫、波浪等形式的病害問題，使得路面的質(zhì)量持續(xù)降低。多數(shù)的路面問題都是因?yàn)闉r青材料老化所引起的材料黏性過高而導(dǎo)致的，而該項(xiàng)技術(shù)的原理就是通過逆向應(yīng)用瀝青材料老化的規(guī)律，在其中添加一定的試劑，恢復(fù)已經(jīng)老化的瀝青材料的黏性與韌性，使舊路面依然可以保持理想的使用性能。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，關(guān)鍵在于向銑刨、破碎后的舊瀝青材料中添加新骨料和其他試劑，用于恢復(fù)舊瀝青材料的基本性能。

2.3 實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)與方案

2.3.1 實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)

該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中具有較為明顯的資源節(jié)約優(yōu)勢(shì)。對(duì)舊瀝青資源進(jìn)行回收利用，可以降低公路養(yǎng)護(hù)工作的造價(jià)，通過增強(qiáng)舊材料性能的方式提升公路路面的等級(jí)，而且該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用流程簡(jiǎn)單、清晰，施工工期不長(zhǎng)，不需要在施工過程中加熱材料，從而有效減少了材料拌和過程中對(duì)環(huán)境造成的廢氣污染等問題。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵在于充分利用舊材料，能夠減少改造工程施工中對(duì)其他石料的開采程度，而且該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中，并不需要對(duì)原工程的路基部分進(jìn)行回填，只需要對(duì)路面存在的問題進(jìn)行部分銑刨、重鋪，就能在保證該路段承載能力的前提下，提升原公路段的等級(jí)。

2.3.2 具體應(yīng)用方案

現(xiàn)代公路工程承受的交通壓力越來越大，所以建設(shè)中也更加重視對(duì)公路的養(yǎng)護(hù)工作，從而導(dǎo)致維修道路的工作量越來越大。應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，可以降低養(yǎng)護(hù)成本，還能夠充分利用舊材料，經(jīng)過該項(xiàng)技術(shù)處理后的公路段，應(yīng)用性能得到了有效提升，這使得該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，成為建設(shè)方的首選方式。早在20世紀(jì)80年代，國(guó)外專家就對(duì)該項(xiàng)技術(shù)中應(yīng)用到的穩(wěn)定劑與再生劑進(jìn)行了大量研究，以美國(guó)為首的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，為提升交通業(yè)發(fā)展水平，對(duì)瀝青穩(wěn)定劑的研究持續(xù)深入，提出了泡沫瀝青穩(wěn)定劑的概念，并嘗試在各州的公路施工中進(jìn)行應(yīng)用。

我國(guó)在20世紀(jì)90年代末，將該項(xiàng)技術(shù)引入公路養(yǎng)護(hù)工程中，并從實(shí)踐中獲得了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)。比如，在杭州市某公路工程中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)改造了約3km 長(zhǎng)的路段，試驗(yàn)路段以15cm 為基層厚度標(biāo)準(zhǔn)，使用冷再生柔性基層技術(shù)提升了試驗(yàn)路段的整體性能。之后，在邯鄲某公路改造工程的試驗(yàn)路段中，建設(shè)方嘗試將水泥作為穩(wěn)定劑，使用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)舊路面進(jìn)行改造，并取得了較為理想的效果。

3 結(jié)語

隨著我國(guó)現(xiàn)代公路工程的建設(shè)數(shù)量越來越多，原有的部分公路也已經(jīng)進(jìn)入重要的養(yǎng)護(hù)階段，這需要建設(shè)方從節(jié)約能源的角度出發(fā)，積極引入新技術(shù)、新材料，與各項(xiàng)技術(shù)相互配合，積極推廣、應(yīng)用各項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)，敢于嘗試，并從實(shí)踐中獲取經(jīng)驗(yàn)，不斷完善公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)中的節(jié)能減排技術(shù)體系，使之為我國(guó)的公路事業(yè)發(fā)展提供助益。