沥青混合料低碳减排技术

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1、沥青混合料低碳减排技术摘要：介绍了三种沥青混合料的低碳减排技术：热拌沥青混合料、温拌沥青混合 料和冷拌冷铺沥青混合料的适用情形、路用性能以及低碳减排效果。分析评 价了三种工艺的优劣。关键词：沥青混合料 碳减排 沥青改性剂根据 2014 年中国国家统计年鉴，截至 2014 年我国公路里程数达到 446.39 万公里，其中高速公路 11.19 万公里1。在公路建设过程中沥青混合材料得到了 广泛的运用，同时改进沥青混合材料的性能以达到各项工艺指标的研究也得到了 发展。就沥青混合材料在道路建设过程中的碳排放问题，已经有多种改性沥青加 工、优化道路铺设的工艺在实际建设中得到了运用，其中效果显著且得到认可

2、的 有热拌沥青混合料、温拌沥青混合料和冷拌冷铺沥青混合料。1、冷铺沥青混合料储存式冷铺沥青混合料2是事先将沥青混合料预拌好，用袋装好贮存起来， 当发现路面上出现坑洞时，随时运到现场，进行路面修补，具有高效、节能、快 速、及时等优点，可满足高等级公路修补的需要，因此，近年来，国内外纷纷开 展了储存式冷铺沥青混合料的研究，取得了一定的成果，但其性能仍有待进一步 提高。本次提及的储存式冷铺沥青混合料，经过试验路的修补试验，取得了良好 的效果。冷铺沥青混合料采用国产AH-70沥青为基质材料,AC-5-1型玄武岩碎石为矿 质混合料，掺入SBS、混合溶剂、增粘剂、增塑剂、防水剂、补强剂等配制出冷 铺沥青混

3、合料专用的冷铺沥青添加剂,通过调整添加剂和0#车用柴油间的比例来 配制出适应不同气温条件的产品。沥青混合料在拌和过程中的能耗主要是用于集料加热，而冷拌冷铺沥青混合 料几乎可以在任何气候条件下使用，无需像普通热拌沥青混合料那样必须具有较 高的拌和、摊铺温度。集料加热能耗量主要与集料加热温度及集料含水量等因素 有关，如果假定集料的比热容不变，则集料加热过程中能耗量与温度成正比。将 每吨沥青混合料节约热量换算为不同能源的消耗量，如表1所示表 1 冷铺沥青混合料各能源节约能耗量换算能源名称节约能耗量原煤（KJ/Kg）5.966.93洗精煤（ KJ/Kg）4.745.5原油（KJ/Kg）2.993.43

4、燃料油（KJ/Kg）2.993.43煤油（KJ/Kg）2.903.37柴油（KJ/Kg）2.933.40液化石油气（KJ/m3）2.942.89天然气（KJ/m3）3.214.50煤焦炉气（KJ/m3）6.958.67实际上，由于拌合过程中混合料加热时间缩短，辐射损失的热量少，实际节 约的能耗量比参考值更大。但是冷铺技术在大工程量的状况下难以发挥优势，因 此更多用于分散地段、小工程量的路面维修。2、温拌沥青混合料温拌沥青与传统的热拌沥青混合料相比，施工工艺简单，便于操作，可以极 大地减少工厂的排放物，温度越低，烟雾越少，温度每降低10C ,CO2和沥青烟 雾的排放量会随之减半。由于控制气体的排

5、放，在沥青厂，可以节省 30%50% 的间接成本3。由于对排放物的控制，可以在更多的地区，例如，在限制空气污 染地区建立沥青厂，减小有害气体和气味对施工人员身体健康的影响，并且混合 料中液态沥青的轻质烃部分不会被加热驱除掉，还可以加强路面的耐久性。目前，温拌技术主要采用掺加温拌剂来实现沥青混合料高温粘度的降低。相 对较为成熟的温拌剂有 Evotherm ,Sasobit 和 Aspha-min 等。采用不同的温拌剂及 辅助剂能够达到不同效果的减排效果，具体汇总结果如表 2 所示表 2 温拌沥青混合料低碳减排效果4研究或应用工 程温拌剂类型拌合温度/C节能效果/%NOx/%减排率CO2减排率/%

6、交通部公路科学研究院Evotherm12022.972.660长安大学Evotherm01301431.2561.5长安大学Aspha-min0130143057.6长安大学WES14025.465.3751.5同济大学Evotherm14521.5754.515.6由表2可知，温拌沥青混合料的拌和温度主要集中在110C 140C之间，相 较于热拌沥青混合料可降低 30%50%，这使得拌和过程中的能耗量大幅下降， 节约能耗20%30%，甚至30%以上。同时，温拌技术也大大减少了 NO和CO2x2等污染气体的排放量，CO2的最大减排率可达78%，随着拌和温度的升高，污染 气体减排率逐渐降低。3、

7、热拌沥青混合料热拌沥青混合材料是近年来的热门研究项目，其中应用最为广泛的改性剂为 Tourmaline。Tourmaline改性沥青热拌减排功能主要源于其具有极强的压、热电性能，在 Tourmalineline 改性沥青及其混合料生产、拌和过程中， Tourmaline 改性沥青在温度为160C 180C时，会有大量沥青烟产生，此时Tourmaline所 处的温度场活性较高，拌和机械对Tourmaline持续性作用，使Tourmaline内部 应力不断发生变化， Tourmaline 发挥极强的压电效应，并释放出大量负离子等。 在Tourmaline改性沥青混合料摊铺过程中，Tourmalin

8、e的温度持续下降，碾压机 械对Tourmaline改性沥青混合料阶段性作用，使得Tourmaline内部的应力瞬间 变化，Tourmaline晶体自发极化瞬间增强，压电、热电性能得到充分的发挥。当Tourmaline改性沥青温度改变时，Tourmaline极化强度发生变化，原先的 自由电荷不能再完全屏蔽束缚电荷，于是表而出现自由电荷，自由电荷与排放的 带正电的颗粒物吸附而沉降。二次极化在Tourmaline附近空间形成电场，对沥青 混合料排放物中带电的微粒有吸引或排斥作用，从而致使质量较小带电微粒被吸 附到电场周围，沥青烟中的粉尘颗粒被吸附沉降。Tourmaline产生的负离子可以 分散、还原

9、沥青烟中的有机分子，并直接还原沥青烟中的某些分子达到热拌减排 的目的。从实验数据5能够得到以下结论：Tourmaline改性沥青及其混合料具有明 显的热拌减排效能，减排率最高可达77%以上，且随着掺量的增加，二者的减排 功效均不断提高。当掺量达到 20%以后，减排率变化不再明显。 (2)在相同掺量及 沥青种类条件下，Tourmaline负离子粉改性沥青及其混合料的热拌减排效果优于 Tourmaline粉改性沥青及其混合料。对普通SBS改性沥青混合料与掺加 Tourmaline的复合改性沥青混合料进行路用性能试验，结果显示Tourmaline的添 加可以显著改善沥青混合料的路用性能。 (4)混合

10、料拌和及试验路摊铺时 Tourmaline改性沥青混合料减排效果良好，表明采用Tourmaline作为沥青添加剂 有利于建设环境友好型道路。总结：对于不同的沥青道路建设需要，冷拌冷铺、温铺以及热铺工艺能够发挥其各 有的优点。冷拌冷铺在小规模道路建设和道路维修方面体现出灵活多变、高效快 速的特性；温铺工艺鉴于对大型工程建设的适用性，能够更大程度上的增加碳减 排量，但其在设备方面的额外基础投资应当给予考虑；热铺工艺的理论碳减排量 虽然可观，但是在该工艺的关键环节改性剂方面依旧有待进一步发展，既解决铺 设环节的碳减排问题，也要注重改性剂对于道路质量和挥发性有机物的影响问题。 总之，沥青混合料道路铺设

11、过程的碳减排工艺还有广阔的发展空间，值得我们去 探索发现。参考文献1中华人民共和国国家统计局 2刘大梁，刘小燕，罗立武，赵峰.存储式冷铺沥青混合料的研制和应用J.中 外公路. 2005, 25(2): 118-120.史志攀.不同温拌沥青混合料施工工艺的应用研究J.物流工程与管理.2015. 37(4): 140-142.4 葛娟, 陈森, 高志伟, 苑红凯, 狄升贯. 沥青混合料低碳减排技术效果评价现状与展望J.公路交通科技.2014(5):38-44.5 王朝晖, 李彦伟, 葛娟, 王鹏, 石鑫. Tourmaline 改性沥青及其混合料热拌减排性能J.中国公路学报.2014, 27(11):17-24.