瀝青路面現場熱再生“節能減排”環保效益突出
摘 要:瀝青路面進入大修期后,為節約維修資金,同時減少大量廢料對環境的污染,熱再生技術在養護工程中越來越受到青睞,本文著重分析熱再生的節能環保效益。
關鍵詞:瀝青混凝土路面熱再生 節能減排 經濟效益
隨著我國國民經濟的高速發展,我國公路建設實現了跨越式的發展。大發展早期投入使用的道路,近年已相繼進入維修養護期,養護維修量成直線上升趨勢。
為響應交通部提出的“建設是發展,養護也是發展”的建養觀念,積極參與資源節約型、環境友好型交通運輸行業建設,內蒙古高等級公路建設開發有限責任公司與山東高速路橋集團合力進行了高速公路路面現場熱再生維修工程,并于2008年初次在G6京藏高速呼和浩特到包頭段使用了熱再生技術。通過對原路面的適用性調查與研究、再生瀝青混合料配合比設計到施工工藝控制、質量管理及路面跟蹤檢測后評估等工作逐漸形成一套完善的再生應用體系,再生應用技術已經成熟。
針對瀝青路面材料無論是從材料性狀角度視其為不可調和的多相平衡體系的膠結結構,還是具有溶解、沉淀等熱力學可逆過程的高分子聚合物,瀝青老化并未改變其結構特征本質,因此,舊瀝青材料是一種可以進行再生設計與利用的材料資源,完全可以再生利用。基本做法是對原路面進行可行性調查分析,進行目標、生產配比設計,確定添加混合料級配和再生劑、瀝青添加量等,然后對路面進行分層加熱、分層銑刨、再生攤鋪。路面熱再生應用技術節能效果明顯,主要表現為社會效益和經濟效益兩方面。
1 社會效益分析
1.1 從節約資源方面分析
瀝青路面就地熱再生技術能更大限度地利用廢舊混合料,直接完成就地路面修復,節省了大量的砂石料和瀝青資源,同時有效制止了開采礦山和挖除廢棄舊料而占用大量土地資源。
1.2 從環境保護方面分析
瀝青路面就地熱再生技術通過重復利用瀝青混合料,免去了瀝青混凝土廢料對棄置場所及其周邊環境的污染,同時通過減少石料的開采,能有效保護林地,維護自然景觀和生態環境。由于瀝青的化學惰性使其難于分解,長期影響堆填區及其周邊的生態和居民食物和飲水健康,因此不妥善解決瀝青混凝土廢料的處置問題,就無法滿足環保要求。
1.3 從技術方面分析
對于瀝青路面再生技術的可靠性問題,澳洲AUSTROADS在其1997年的《瀝青混凝土路面再生指南》中指出,利用60% RAP(瀝青路面回收料)的瀝青路面使用壽命與傳統瀝青路面相同,而抗車轍能力卻得到增強;美國在20世紀80年代中后期到90年代發表的系列研究報告表明,再生瀝青路面與全新料瀝青路面比較,路用性能和使用壽命并沒有明顯的區別,NCAT的《國家和地方政府路面再生指南》也闡明了同樣的觀點;日本道路協會的《廠拌再生瀝青鋪裝技術指南》也認為,將熱拌再生瀝青混合料應用于條件苛刻的重交通道路路面的調查結果表明,只要對熱拌再生瀝青混合料進行恰當的質量控制管理,鋪裝后的性能與只用新料鋪裝的路面性能沒有區別。
歐、美、日等發達國家和地區目前在再生瀝青混合料的生產工藝以及與之配套的各種挖掘、銑刨、破碎、拌和等機具的研制與開發方面均取得了顯著的成就,經過近30年的大規模生產實踐,已證明了瀝青路面再生利用在技術上的可行性,并形成了系統的瀝青路面再生技術,且達到了規范化與標準化的成熟程度。
1.4 從交通堵塞分析
在公路施工過程中,不可避免地會影響到車輛的正常通行,在交通高度發達的當代,交通堵塞會帶來幾倍于維修成本的經濟損失。如果加上潛在的經濟效益,損失是無法估計的。故而,縮短道路維修時間,盡可能的減少公路養護對交通的影響,是對公路養護部門提出的新要求。相對于傳統的養護方式而言,就地熱再生養護方式具有施工時間短,對交通影響少的特征。能創造很高的社會效益。
2 經濟效益分析
瀝青路面再生技術的直接經濟效益主要體現在三個方面:節約砂、石、瀝青材料費和廢料的運輸費、堆棄費,節約人力資源。但是,該技術需要較大的固定資產投資,主要包括再生混合料加熱、銑刨和再生設備,所需投資額較高。再生1噸廢料將直接節約150元左右。雖然再生設備投資較高,但是隨著再生工程量的增加,設備的折舊費、托運費分攤的比例越來越小,再生單價會大幅下降,此時大量的廢舊瀝青混合料得到再生利用的經濟效益則極其可觀。
因此,無論從節約能源、環境保護、技術、經濟效益等各個角度來看,瀝青路面就地熱再生技術的研究都具有很好的可行性。
現分別對面層重鋪X和就地熱再生Y兩種工藝綜合效益P進行計算分析,養護維修工程價值構成分析模型將各種影響因素產生的社會效益、時間效益及生態效益分解量化,其中主要是對各種成本的分解、量化。養護維修工程價值主要構成有:
2.1 維修成本
包括燃油、人工費用、設備租賃費用、設備折舊、材料費、管理費用、合理利潤等,可以合計計算得出。本文主要從管理單位方向考慮,不再分別計算,以維修合同價格作為成本來計算。
2.2 維修時間
維修速度對管理單位通行費收入影響很大,維修期間車輛分流明顯。維修工程應盡量縮短維修時間,盡快恢復正常通行,減少對通行車輛的影響時間,提高社會效益。
2.3 廢料污染成本
大量瀝青路面廢料的堆放將使資源的有效利用、廢料存放的場地及環保等問題越來越突出,瀝青路面廢料堆放成本越來越高,廢料處理在未來幾年將不單單是技術問題,而是一個社會問題。
2.4 效益分析
根據各種因素對效益的影響程度,對它們分配不同的權重系數,其中費用D1影響更大,維修時間D2影響次之,廢料污染成本D3影響更小。假設面層重鋪綜合效益指數P=1,考慮不同路段的維修成本,維修時間,廢料污染成本均有所變化,應分別計算。計算熱再生綜合效益指數為P1:
變量如表6.1所示。就地熱再生綜合效益計算公式為:
3 效益分析實例
以今年內蒙古某高速公路維修施工為例,選取1km施工段落計算熱再生工藝的綜合效益,比較評價兩種維修方式的效益差異。面層重鋪的工藝為:銑刨舊瀝青面層,鋪設封層,攤鋪瀝青混凝土面層。
3.1 維修成本
市場銑刨舊瀝青面層單價約為96元/m3,攤鋪瀝青面層單價約為1600元/m3,封層單價為12元/m2,綜合考慮燃料等其他費用,熱再生單價為43.62元/m2。
面層重鋪:銑刨舊瀝青面層96元/m3×4m×1000m×0.04m=15360元,攤鋪瀝青面層1600元/m3×4m×1000m×0.04m=256000元,封層12元/m2×4m×1000m=48000元,合計
3.2 維修時間
面層重鋪:銑刨時間1000m÷3.5m/分鐘=286分鐘,攤鋪時間1000m÷2.5m/分鐘=400分鐘,準備時間60分鐘,道路封閉時間60分鐘,另有銑刨后晾干時間1小時,封層撒布時間以及間隔時間4小時。合計
就地熱再生:再生時間:1000m/3.0m/分鐘=333.3分鐘,準備時間60分鐘,道路封閉時間60分鐘。合計
3.3 廢料污染成本
面層重鋪:廢料4m×1000m×0.04m=160m3,堆高4m,占地40m2,占地費用約500元/年×5年(一個中修年限)=2500元
3.4 綜合效益分析
根據各種情況對效益的影響程度,對各種影響因素分配不同的權重系數,其中費用影響更大D1=0.7,維修時間影響次之D2=0.2,廢料污染成本影響更小D3=0.1。假設面層重鋪綜合效益指數P=1,計算熱再生綜合效益指數為:
3.5 單項指標增加效益
3.6 綜合效益提高
通過一段熱再生施工工藝的效益計算來看,采用就地熱再生技術比面層重鋪工藝,可以降低維修成本45.37%,節約維修時間58.69%,減少廢料污染成本100%。
可以通過上述公式對長距離的熱再生工藝維修和面層重鋪工藝維修進行綜合效益比較,得出路面熱再生工藝提益的具體數據。
實踐證明,路面熱再生施工能處理很多路面常見病害,與傳統養護相比,路面熱再生能大幅節約資金投入,每公里單車道累計節約材料超過14萬元,節約二分之一以上的維修時間,同時路面廢料得到充分利用,消除了路面廢料對環境的污染,總體提益53.5%。
總之,瀝青路面熱再生技術可以帶來相當大的社會效益和經濟效益,節能效果明顯,有效減少了污染,對我國的公路養護事業具有重大意義。
參考文獻:
[1] 《瀝青路面熱再生施工技術規范》.
[2] 《瀝青混凝土路面再生指南》.
[3] NCAT的《國家和地方政府路面再生指南》.
[4] 《G6高速公路呼包段竣工資料》.2008年.( 來源: 中國公路網 作者:沈志鵬 李志國 李艷芳 )
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