低碳减排热拌沥青混合料研究成果

根据上文集料加热环节的碳排放量计算模型可知，沥青混合料碳排放集料加热环节的影响因子有沥青混合料的油石比、集料级配中矿粉的含量、集料的含水量、气候条件、集料的初始温度、集料的加热温度、干燥滚筒的性能参数（滚筒每小时烟气排量、滚筒的热交换率等）、重油的各种指标（发热量、密度、标号等）、重油的能量利率。

对沥青拌和设备中干燥滚筒的性能参数以及重油的参数指标、能量利用率属于机械方面的范畴，暂不考虑。从沥青混合料的配合比及施工条件方面考虑，主要的影响因子有集料的加热温度、集料的含水量、沥青混合料的油石比、集料级配中的矿粉含量。

现以西铜高速路面工程第二标段为例，理论分析沥青混合料关键环节中主要影响因子对碳排放量的影响，提出对应的低碳减排措施。

（1）基于集料加热温度的低碳措施研究。西铜高速路面工程第二标段的施工场地，沥青混合料集料加热温度t=175℃，西安地区，常温t0=25℃，C=22.02kg/t。由集料加热环节的碳排放计算模型理论分析可得不同的集料加热温度对应的碳排放量，见表7.1和图7.1。

表7.1　不同加热温度对应的重油消耗量及碳排放量

从表7.1和图7.1中可以得出，当集料的加热温度/沥青混合料的拌和温度降低时，生产沥青混合料过程中的CO2排放量也随之降低。集料加热温度每降低10℃，重油消耗量约降低0.33kg/t，CO2排放量约降低1kg/t。

综上所述，温度因素对沥青混合料碳排放的影响相当大，尤其是集料的加热温度。

所以，控制集料的加热温度是减少碳排放量最直接、最显著的方法。故我们要采取各种有效的技术措施，降低沥青混合料生产中的沥青与集料的加热温度。因此，我们想到了冷拌沥青混合料能降低混合料生产、施工中的温度。

然而，冷拌沥青混合料尽管在环保、节能等方面有显著优势，但是由于其路用性能很难满足热拌沥青混合料路用性能的设计要求，因此只能用于低交通量路面的各个结构层、中重交通量路面的下面层与基层、沥青路面的修补等。如何保证传统沥青混合料路用性能良好的优点并克服其存在的不足，或从另外一个角度分析，如何在确保冷拌沥青混合料节能环保方面优势的同时克服其路用性能存在的差距就显得尤为重要。在这样的条件下，温拌沥青混合料应运而生。

图7.1　不同加热温度对应的重油消耗量及碳排放量

温拌沥青混合料是在通过添加剂结合拌和工艺较低程度的改造和调整，在基本不改变沥青混合料材料配合比和施工工艺的前提下，能够在明显低于热拌沥青混合料温度条件下实现沥青路面正常摊铺的沥青混合料。其原理是降低沥青混合料在压实成型时的黏度，进而降低压实温度。温拌沥青混合料的设计技术指标和路用性能指标全部达到所有同配合比的热拌沥青混合料的标准。这在实现了确保沥青混合料节能环保方面优势的同时又保证了路用性能的满足，为我国发展低碳环保绿色公路的建设工程建立了一座丰碑。

（2）基于集料含水量的低碳措施研究。西铜高速路面工程第二标段的施工场地，集料的含水量w=4.2%，碳排放量C=22.02kg/t。由集料加热环节的碳排放计算模型理论分析可得不同的集料含水量对应的碳排放量，见表7.2和图7.2。

表7.2　不同含水量对应的重油消耗量及碳排放量

由表7.2和图7.2可以得出，当集料的含水量降低时，生产沥青混合料过程中的CO2排放量明显降低。含水量每降低1%，重油消耗量约降低0.53kg/t，CO2排放量约降低1.6kg/t。

所以，控制集料的含水量对于降低沥青混合料碳排放有着举足轻重的意义。为此我们应该在集料存放过程中，采取一切可能的措施，确保集料的含水量最低。

首先，集料应该存放在一个干净、干燥、稳定的表面上，而且不允许外界材料例如灰尘、泥或者杂草所污染。其次，集料储藏区域之间应该可以自由排水，对料堆存放区域进行修正硬化也可以利于排水。而且，每天应该至少5次测定每个集料的含水量，尤其是潮湿状况改变时，如下雨后。应将进入干燥滚筒的集料混合料的含水量输入设备控制系统，计算进入的集料干重，决定设备的生产率。最后，遮盖集料堆，特别是细集料，应考虑用屋顶遮盖减少料堆集料的含水量。(www.xing528.com)

图7.2　不同含水量对应的重油消耗量及碳排放量

（3）基于油石比的低碳措施研究。西铜高速路面工程第二标段的施工场地，沥青混合料油石比b=4.3%，碳排放量C=22.02kg/t。由集料加热环节的碳排放计算模型理论分析可得不同的沥青混合料油石比对应的碳排放量，见表7.3和图7.3。

表7.3　不同油石比对应的重油消耗量及碳排放量

图7.3　不同油石比对应的重油消耗量及碳排放量

由表7.3和图7.3可以得出，当沥青混合料的油石比降低时，生产沥青混合料过程中的CO2排放量降低不明显。油石比每降低0.5%，重油消耗量约降低0.03kg/t，CO2排放量约降低0.1kg/t。

（4）基于矿粉含量的低碳措施研究。西铜高速路面工程第二标段的施工场地，集料级配中矿粉含量k=3.5%，碳排放量C=22.02kg/t。由集料加热环节的碳排放计算模型理论分析可得不同的沥青混合料矿粉含量对应的碳排放量，见表7.4和图7.4。

表7.4　不同矿粉含量对应的重油消耗量及碳排放量

图7.4　不同矿粉含量对应的重油消耗量及碳排放量

从表7.4和图7.4中可以得出，当集料级配中矿粉的增加时，生产沥青混合料过程中的CO2排放量随之降低。矿粉含量每增加1%，重油消耗量约降低0.06kg/t，CO2排放量约降低0.16kg/t。

在沥青混合料配合比设计中，油石比及矿粉含量对沥青混合料的碳排放有着不同的影响程度。在以后的配合比设计中，建议在考虑满足沥青混合料路用性能的同时，有可能地降低油石比、提高矿粉含量，最终降低沥青混合料建设过程中的碳排放。

综上所述，由以上4个图表数据可知，集料混合料的含水量和集料的加热温度对集料在干燥滚筒加热环节所消耗的能量以及CO2的排放量的影响比较大，沥青混合料的油石比和矿粉含量对集料干燥环节的影响较前两个因子影响较小。

所以，在沥青混合料的施工过程中，控制集料加热温度与含水量是降低碳排放最直接、最高效的节能减排措施。