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基于绿色材料的低碳道路沥青路面施工技术研究
摘要:低碳道路建设是实现交通运输可持续发展的重要举措,合理运用绿色材料。优化沥青路面施工技术,对于降低能耗、减少碳排放具有重要意义,本文分析了常见绿色沥青路面材料的特性及在路面施工中的应用优势,探讨了绿色材料在沥青路面碳减排中的效益。从绿色材料沥青混合料配比优化、低温施工工艺质量控制、废旧路面材料再生利用等方面,提出了低碳道路沥青路面施工的关键技术与实施策略,以期为建设资源节约型、环境友好型公路提供参考。
关键词 低碳道路;沥青路面;绿色材料;施工技术
随着低碳经济理念的深入人心,交通运输行业碳减排备受关注,公路建设作为交通基础设施的重要组成部分,其碳排放量不容小觑。传统沥青路面施工能耗大、污染重,亟需引入绿色低碳理念和技术,运用新型环保材料替代传统石化基原料,优化路面结构,改进施工工艺。能显著降低成本,减少废气、废渣排放,实现公路建设与运营全寿命周期的节能减排。
一、绿色材料在低碳道路沥青路面施工中的应用现状
(一)常见绿色沥青路面材料类型与特性
绿色沥青路面材料具有低能耗、低排放、可再生、高性能等优点,代表了沥青路面发展的大势所趋。废旧橡胶粉改性沥青、固态废弃物掺量沥青混凝土、温拌沥青混合料等已在工程中得到广泛应用,废旧橡胶粉改性沥青利用废旧轮胎橡胶替代部分石油沥青。具有弹性恢复性能好、低温抗裂性能优异等特点,可降低公路的燃油消耗。解决了废旧轮胎污染问题,固态废弃物掺量沥青混凝土以建筑垃圾、钢渣等作为集料,在满足路用性能的同时,大幅减少天然矿料开采,节约资源,减少固废排放。温拌技术通过添加表面活性剂等外加剂,使沥青混合料拌和、碾压温度降低20-40°C,可减少燃料消耗30%左右,显著降低碳排放。
(二)绿色材料在沥青路面中的技术优势
与传统材料相比,绿色材料具有显著的路用性能优势和环境效益。许多绿色材料在高温稳定性、疲劳耐久性等方面表现出色,如橡胶沥青路面更加耐磨防滑,使用寿命更长,再生沥青路面以废旧料为原料,性能与热再生方法生产的新沥青混凝土相当,无机结合料稳定类材料耐久性好、强度高,路面更加平整耐用。绿色材料在降低碳排放、保护环境方面优势明显,据测算,掺加废橡胶的沥青混凝土,每吨可减少0.62吨二氧化碳当量;温拌沥青混合料生产时的二氧化碳、硫化物等有害物排放量仅为热拌沥青的50%,显著降低了环境负荷,以再生沥青混合料铺筑的路面,材料生产阶段的温室气体排放量较新材料减少61%[1]。
(三)绿色沥青路面材料的碳减排效益分析
采用绿色材料是实现公路全生命周期碳减排的重要抓手。在原料开采、材料生产、运输等阶段,绿色材料能有效减少化石能源消耗,从源头上降低碳排放,如利用钢渣替代天然集料,每生产1吨沥青混合料可减排二氧化碳26kg,改用温拌工艺,可使沥青混合料拌和温度降低20-40°C,碳排放下降30%以上。铺筑绿色沥青路面,可降低车辆滚动阻力,减少车用燃料消耗,进而减少公路运营期碳排放[2]。
二、低碳道路沥青路面施工关键技术与实施策略
(一)绿色材料沥青混合料配比优化技术
优化混合料级配是发挥绿色材料性能优势的关键,废橡胶等新材料掺量过高,易导致路面开裂、渗水。掺量过低,改性效果又不明显,难以实现减碳目标,因此,要在确保路用性能的前提下,优选最佳掺量,通过正交试验等方法比选最优级配,平衡路用性能与环保效益,混合料设计还应兼顾工程所在区域的温度、湿度、交通荷载等因素,因地制宜确定配合比。在配比设计时,还要注重新旧材料的相容性,通过合理搭配,在确保混合料性能的同时,最大限度提高新材料掺量,减少天然材料消耗,试验表明,当橡胶粉添加量为沥青质量的15%-20%时,混合料的高温稳定性和低温抗裂性能最佳,再生利用率也达到较高水平[3]。
(二)低温沥青路面施工工艺与质量控制
温拌技术是降低沥青路面施工碳排放的重要手段,与传统热拌工艺相比,温拌沥青混合料的生产和摊铺温度更低。可减少燃料消耗30%以上,显著降低碳足迹,但温拌工艺对原材料、配比、设备等要求更高,影响因素更多,亟需加强质量控制。要优选外加剂品种,宜选择与沥青相容性好、温度敏感性低的表面活性剂。拌和温度要严格控制,温拌剂与沥青混合料拌和时,温度应控制在130-140°C,确保外加剂与沥青充分融合,改性效果更佳,再者,碾压温度和碾压厚度也要把关,温拌混合料初始碾压温度应高于100°C,并适当增大碾压遍数,提高压实度。铺筑层厚度以3-5cm为宜,分层摊铺,避免温度骤降影响路面平整度,在施工过程控制中,还要加强温度、压实度等关键指标动态监测,及时优化工艺参数,只有在各工序严把质量关,才能确保路面使用性能,释放温拌技术的减碳效益。
(三)废旧沥青路面材料再生利用技术
合理利用废旧路面材料,对于节约资源、减少废弃物排放具有重要意义。就地冷再生技术通过特种设备将旧路面铣刨料与新材料、添加剂等拌和,直接在路面上摊铺碾压,实现废料的高效循环利用,该工艺不仅避免了运输环节,还减少了加热用能。可使材料生产阶段的碳排放降低50%以上,在再生料掺配比例方面,热再生技术可将再生料添加比例提高至60%以上,而就地冷再生工艺由于施工温度较低。再生骨料的活化程度受限,再生料掺量一般在30%-50%,但国外研究表明,提高水泥、乳化沥青等结合料掺量,可显著改善再生混合料的力学性能,使再生料掺量提高至70%以上,在再生施工过程控制中,应严把再生料筛分、搅拌时间等关键工序,确保新旧集料充分融合。提高厚层摊铺能力,采用大型摊铺设备,强化碾压,提高路面密实度,在养护阶段,还应延长养生时间,适当洒水降温,确保再生路面内部水分蒸发,强度充分发展。
结语
在碳达峰、碳中和目标引领下,低碳道路建设已成为交通运输行业的重要使命。本文分析了绿色材料在低碳道路沥青路面施工中的应用现状,阐述了绿色材料在减少能源消耗、降低环境负荷等方面的技术优势,并对其碳减排效益进行了定量评估,提出了低碳道路沥青路面施工的关键技术与实施路径,以期为科学指导绿色材料应用、加快推进公路工程减碳提供参考。低碳道路建设涉及材料、结构、工艺、管理等多个方面,需要施工、设计、管理、科研等各方协同发力,加大绿色材料和节能减排技术的研发与推广力度,完善低碳公路标准体系,建立减碳激励约束机制,为公路工程高质量发展贡献智慧和力量。
参考文献
[1]乔建刚,李志刚,程璨,刘轲.温拌阻燃SMA沥青混合料应用性能研究[J].新型建筑材料,2019,46(04):140-143+155.
[2]刘其亮,王振江,王兆辉.“绿色材料”破碎卵石在高等级沥青混凝土路面中的应用[J].施工技术,2016,45(S1):379-381.
[3]陈美祝,米轶轩,刘至飞,吴少鹏.道路沥青混凝土的绿色化探讨[J].武汉理工大学学报,2009,31(04):41-44+52.
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