沥青路面绿色养护技术创新应用及效益评估

沥青路面绿色养护技术创新应用及效益评估Innovation&Benefit Analysis of Green Preservation Technologies for Asphalt Pavement 曹荣吉曹荣吉RongjiRongji CaoCao新 型 道 路 材 料 国 家 工 程 实 验 室新 型 道 路 材 料 国 家 工 程 实 验 室National Engineering Laboratory for Advanced Road Materials苏交科集团股份有限公司苏交科集团股份有限公司JSTI Group内容 Outline一二四结语Conclusions三沥青路面绿色养护技术创新应用Innovation of Green pavement Preservation technologies行业背景Background沥青路面技术节能减排评价体系Evaluation of Energy Conservation and Emission Reduction行业背景 Background第一部分“十三五”时期，交通运输发展到了新的阶段 综合交通运输“十三五”发展觃划明确要求：“要丌断推进交通运输创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展”部公路局关于实施绿色公路建设的指导意见建设目标：“到2020年，绿色公路建设标准和评估体系基本建立，建成一批绿色公路示范工程，形成可复制、可推广的经验，行业推劢和示范效果显著”“十三五”时期绿色公路建设的主要仸务:1、统筹资源利用，实现集约节约；2、加强生态保护，注重自然和谐3、着眼周期成本，强化建养幵重；4、实现创新驱劢，实现科学高效5、完善标准觃范，推劢示范引领 政策导向行业背景 Background 绿色公路：通过技术创新和新材料、新设备、新工艺利用，使公路在全寿命周期内的觃划、设计、施工、运营、养护的能源消耗、污染物和碳排放量降低、环境效益改善的公路发展理念 江苏省绿色公路建设实施意见明确提出:“十三五期间，全面践行绿色公路建设理念，2016至2018年建成一批绿色公路示范工程，2019至2020年全面推广绿色公路重点项目”控制资源占有节约能源减少排放降低对生态环境影响减少道路使用者能耗 绿色公路建设理念行业背景 Background5沪宁高速公路G312镇江段G312苏州西段S237扬州段宁宣高速公路镇丹高速公路 江苏省已建（在建）的绿色示范公路行业背景 Background 江苏省高速公路沥青路面服役状况（截止2016年底）通车里程：4657km，完成80.3%路网建设（觃划2020年末5800km）通车时间：10年及以上里程比例72%，15年及以上里程比例30%。行业背景 Background01000200030004000500020002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016里程（km）通车里程新增里程通车里程535.4km,11.5%767km,16.5%1968km,42.3%1387km,29.8%030060090012001500180021000，5)5，10)10，15）15里程（km）通车年限（年）江苏省高速公路路面养护技术发展状况养护技术探索期养护技术发展期养护技术提升期养护方式较单一以传统铣刨重铺养护方式为主养护技术逐渐丰富微表处使用较多，开始采用HIR、薄层罩面“稳基层、保中层、修面层”理念HIR、薄层罩面等预防性养护技术大规模应用行业背景 Background 江苏省高速公路“十二五”路面养护总结 控股系统路面养护工程量共计单车道3433.47 km 铣刨重铺和普通罩面仍为主要的养护方式，共占总养护量的60%预防性养护比例达到40%，其中就地热再生应用最广，达到20%6.350.5020.176.496.0436.0724.38010203040所占比例（%）路面养护总体原则：路面养护总体原则：稳基层、保中层、修面层稳基层、保中层、修面层行业背景 Background沥青路面技术节能减排评价体系Evaluation of Energy Conservation and Emission Reduction第二部分节能减排评价指标评价指标体系 标准能耗：（单位：MJ/t），体现对能源的消耗情况；温室气体：二氧化碳（CO2）排放当量（单位：kg/t），体现温室气体的排放情况；循环利用率：（单位：kg/t），体现对自然资源的节约和废弃物的循环利用情况测算依据 相关标准觃范 权威的数据库：CLCD、Eurobitumen节能减排评价方法测算边界条件原材料生产原材料生产矿山矿山沥青厂沥青厂石料石料沥青沥青沥青拌和厂沥青拌和厂（拌合楼拌合楼）施工现场施工现场（摊铺机摊铺机、压路机压路机）材料运输材料运输铺筑路面铺筑路面铣刨工作铣刨工作（铣刨机铣刨机）外掺剂厂外掺剂厂外掺剂外掺剂沥青混合料沥青混合料混合料拌和混合料拌和材料运输材料运输柴油柴油、电力生产电力生产基础设施生产基础设施生产机械设备生产机械设备生产系统边界外系统边界外系统边界内系统边界内路面铣刨路面铣刨热拌沥青路面能耗及碳排放测算丌同类型沥青路面施工能耗之间的差异较大，SMA路面的施工能耗及碳排放最高沥青生产过程中的能耗占比较大，约20-30%施工各环节，拌和过程能耗最多，占40-50%，摊铺碾压过程比例最小，仅占3-4%02004006008001000上面层中面层下面层SMA路面能耗（能耗（MJ/t）碾压摊铺混合料运输混合料拌和原材料运输集料沥青020406080上面层中面层下面层SMA路面二氧化碳当量（二氧化碳当量（kg/t）碾压摊铺混合料运输混合料拌和原材料运输集料沥青节能减排评价由于施工温度降低，拌和阶段的能耗减少，但温拌剂生产需要一定的能耗，导致总体能耗未必降低沸石添加剂温拌的能耗，其生命周期能耗略高于热拌沥青混合料，机械发泡的温拌技术能耗及碳排放最低，有机和化学添加剂温拌技术具有一定的节能减排效益0100200300400500600700800化学添加剂沸石添加剂有机添加剂 机械发泡热拌沥青能耗（能耗（MJ/t）混合料拌和温拌剂集料沥青0102030405060化学添加剂沸石添加剂有机添加剂 机械发泡热拌沥青二氧化碳当量（二氧化碳当量（kg/t）混合料拌和温拌剂集料沥青温拌沥青技术效益评估节能减排评价每吨现场湿法混合料和成品湿法混合料分别可循环利用19.05kg和16.43kg废旧轮胎，相当于2-2.5条废旧轮胎通过废弃物的循环利用，降低了改性沥青生产能耗，橡胶沥青技术具有明显的节能效益，其中，成品湿法更为显著。0100200300400500600700800现场湿法AR-AC13S 成品湿法AR-SMA13改性沥青SMA13能耗（能耗（MJ/t）混合料拌和集料沥青010203040506070现场湿法AR-AC13S 成品湿法AR-SMA13改性沥青SMA13二氧化碳当量（二氧化碳当量（kg/t）混合料拌和集料沥青橡胶沥青技术效益评估节能减排评价养护结构再生方案铣刨重铺方案上面层养护4cmAC-13就地热再生4cmSMA-13就地热再生上面层铣刨重铺沥青面层养护4cmSMA-13 6cmAC-208cm厂拌热再生AC-25 4cmSMA-13 6cmAC-208cm厂拌冷再生AC-25 面层铣刨后重铺4cmSMA-13 6cmAC-208cmAC-25再生养护技术效益评估再生方案对比及评价节能减排评价不传统铣刨重铺养护方案相比，就地热再生可节约30%以上的能耗，具有显著的节能减排效益就地热再生工艺能够100%循环利用旧路面材料，节约了大量优质的沥青和石料资源，在循环利用方面的效益显著020406080100120改性沥青AC-13 改性沥青SMA-13 改性沥青AC-13 改性沥青SMA-13就地热再生铣刨重铺能耗（能耗（MJ/m2）加热铣刨复拌碾压摊铺混合料拌和运输集料沥青0246810改性沥青AC-13 改性沥青SMA-13 改性沥青AC-13 改性沥青SMA-13就地热再生铣刨重铺二氧化碳当量（二氧化碳当量（kg/m2）加热铣刨复拌碾压摊铺混合料拌和运输集料沥青 上面层养护节能减排评价各种面层养护方案相比，厂拌冷再生的节能减排效益最显著厂拌热再生随着RAP料掺量的增加，能耗及碳排放降低，RAP料掺量为10%时，能耗和碳排放略高于铣刨重铺方案，RAP掺量为30%和50%时，节能减排效益明显05010015020025030035040045010%RAP掺量 30%RAP掺量 50%RAP掺量 厂拌冷再生铣刨重铺能耗（能耗（MJ/m2）铣刨碾压摊铺混合料拌和运输水泥集料沥青051015202530354010%RAP掺量 30%RAP掺量 50%RAP掺量 厂拌冷再生铣刨重铺二氧化碳当量（二氧化碳当量（kg/m2）铣刨碾压摊铺混合料拌和运输水泥集料沥青 沥青面层养护节能减排评价01020304050607080能耗（能耗（MJ/m2）碾压摊铺混合料运输混合料拌和原材料运输集料沥青0123456二氧化碳当量（二氧化碳当量（kg/m2）碾压摊铺混合料运输混合料拌和原材料运输集料沥青薄层罩面和封层技术效益评估节能减排评价主界面节能减排评估软件开发 沥青路面养护技术节能减排评估软件（Energy and EmissionEvaluation System，EEES）为精确评估各种养护方案的节能减排效果提供数据和工具 http:/ of Green pavement Preservation Technologies第三部分宁宣高速公路：全国首条建成绿色公路32项节能减排技术涵盖8个大项的实施项目均具有较好的节能减排效益 路基路面 桥梁工程 交安设施 房建工程 施工过程 用户服务 运营养护 科普展示规划与设计绿色设计理念绿色低碳技术绿色低碳装备路基路面桥梁工程交安设施房建工程信息系统绿化环保施工工艺及标准化施工设备能耗管理施工过程组织管理用户效益运营与养护绿色低碳公路科普车辆能耗用户服务运营管理养护活动科普展示建设与施工运营与管理厂拌冷再生技术温拌沥青技术成品橡胶沥青技术高模量沥青混合料技术低碳桥面铺装技术低碳桥梁结构技术监控设备风光互补技术建筑墙体隔热技术耐久性路面结构不停车收费ETC技术LED节能照明技术太阳能光伏分布式电站地源热泵空调系统日光照明技术太阳能热水系统中水回用技术能效智能控制信息系统施工工艺及标准化建设施工设备能耗管理施工组织与管理养护策略碳汇林工程超限超载不停车预检系统路 政 交 警 联 合 执 法 制 度 及 体 系运营节能管理制度车辆出行能耗系统公众出行信息服务节能车速感知系统交通拥堵应急与节能预案绿色低碳公路科普展厅适宜绿化面积平整度提升沥青路面绿色养护技术沥青路面绿色养护技术循环利用高性能乳化沥青厂拌冷再生特点特点 高性能乳化沥青 抗车辙性能优，强度形成快 可用于基层或下面层 循环利用原路面铣刨料及常温施工典型级配典型级配 粗铣刨料：细铣刨料：新集料：水泥：矿粉=28%：47%：20%：2%：3%高性能乳化沥青掺量：4.3%最佳含水量：4.7%沥青路面绿色养护技术循环利用高性能乳化沥青厂拌冷再生性能性能设备设备试验项目试验结果技术要求动稳定度（60）（次/mm）养生48h35073000养生48h+5d9070600060浸水残留稳定度（%）88.375冻融劈裂强度比TSR（25）（%）83.170无侧限抗压强度（养生7d）（MPa）1.881.4-2.0厂拌冷再生拌合楼厂拌冷再生拌合楼移动厂拌冷再生机组移动厂拌冷再生机组转场方便转场方便生产效率高生产效率高沥青路面绿色养护技术循环利用高性能乳化沥青厂拌冷再生工程应用工程应用 2013年宁宣高速公路沥青路面大修工程（原路面上中下面层铣刨料大修后路面下面层）15劈裂强度：1.17MPa4cmSMA-13上面层4cmAK-16上面层8cmEME-14中面层6cmAC-20中面层9cm乳化沥青厂