【摘 " "要】：全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊路面材料的全部就地循環(huán)利用，近年來在公路養(yǎng)護(hù)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但當(dāng)前尚缺少關(guān)于該技術(shù)的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益定量分析。通過計算不同路面結(jié)構(gòu)層的能耗及有害氣體排放量，量化分析了全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)的環(huán)境效益；通過全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)與傳統(tǒng)維修方法的造價對比分析，量化分析了該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】：全深式泡沫瀝青冷再生；廢舊路面材料；能耗；有害氣體排放量；經(jīng)濟(jì)效益

【中圖分類號】：U414 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：A 【文章編號】：1008-3197（2024）04-49-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.04.012

Quantitative Analysis of Environment and Economic Benefits of Full Depth Foam Asphalt Cold Recycling

ZHANG Yang

（China Railway Design Corporation，Tianjin 300308，China）

【Abstract】：The full depth foam asphalt cold recycling technology can realize the full on-site recycling of waste pavement materials， which has been widely used in the highway maintenance industry in recent years， but there is still a lack of quantitative analysis on the environmental and economic benefits of this technology. By calculating the energy consumption and harmful gas emissions of different pavement structure layers， this paper quantitatively analyzes the environmental benefits of full depth foam asphalt cold recycling technology; by comparing the cost of full depth foam asphalt cold recycling technology with that of traditional maintenance methods， the economic benefits of this technology are quantitatively analyzed.

【Key words】：full depth foam asphalt cold recycling; waste pavement materials；energy consumption；harmful gas emissions；economic benefits

公路養(yǎng)護(hù)過程中會產(chǎn)生大量的廢舊材料，如廢舊瀝青路面材料（RAP）、廢舊基層材料（RBP）等[1～2]。全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)是利用專用設(shè)備將舊瀝青路面面層與基層就地翻松，同時加入一定量礦料、水及泡沫瀝青等，成型為新的路面結(jié)構(gòu)層[3～4]；能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊路面材料的全部就地循環(huán)利用，同時將原有的半剛性基層轉(zhuǎn)化為柔性基層，改善路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)狀態(tài)，改善路面的長期性能，提高使用壽命，在常溫下生產(chǎn)施工，冷拌冷鋪、節(jié)能環(huán)保。因此，全深式瀝青路面冷再生技術(shù)較傳統(tǒng)路面維修方法在節(jié)能減排及提高舊料利用率方面具有顯著優(yōu)勢，但當(dāng)前尚缺少關(guān)于該技術(shù)能耗及經(jīng)濟(jì)效益的定量分析。

本文通過不同瀝青路面結(jié)構(gòu)層的能耗及有害氣體排放量計算，分析全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢，量化其環(huán)境效益；通過全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)與傳統(tǒng)維修方法的造價對比分析，量化其經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而明確該技術(shù)較傳統(tǒng)技術(shù)在環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益方面的定量優(yōu)勢。

1 環(huán)境效益定量研究

1.1 能耗及有害氣體排放量計算標(biāo)準(zhǔn)

能耗分析與有害氣體排放量檢測均以正常施工1 d的產(chǎn)量為研究對象，并以此換算成單位體積（m3）的能耗與排放量。

1.1.1 能耗分析標(biāo)準(zhǔn)

為統(tǒng)一再生過程中能耗分析標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)相關(guān)資料[5～6]對瀝青路面原材料能耗、施工設(shè)備能源能耗及材料密度進(jìn)行了約定。見表1-表3。

1.1.2 有害氣體排放量計算標(biāo)準(zhǔn)

有害氣體排放量計算暫不考慮原材料生產(chǎn)過程中的排放量，主要是機(jī)械設(shè)備在施工過程中發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）和一氧化碳（CO）等。發(fā)動機(jī)的排氣量按式（1）計算，排放系數(shù)為生產(chǎn)1 m3產(chǎn)品的排放量。

[V=0.5×R×D×10-3×60] （1）

式中：V為發(fā)動機(jī)排氣量，m3/h；R為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；D為排量，L。

有害氣體檢測分兩種情況：有條件測量的直接測量，無法直接測量的在空擋達(dá)到工作轉(zhuǎn)速時進(jìn)行排放量測量。測試結(jié)果為體積分?jǐn)?shù)，根據(jù)我國環(huán)保要求[7～8]，氣體濃度以大氣污染物的質(zhì)量濃度表示。

[C=M22.4×ppm×273273+T×p101 325] （2）

式中：C為質(zhì)量濃度，mg/m3；M為氣體分子量；ppm為測定的體積分?jǐn)?shù)，mL/m3；T為溫度，℃；P為壓力，MPa。

1.2 能耗及有害氣體排放量計算結(jié)果分析

1.2.1 各結(jié)構(gòu)層能耗及排放量

計算前，根據(jù)已有工程經(jīng)驗作如下假設(shè)：

1）水泥穩(wěn)定碎石基層中水泥用量按5%計；

2）瀝青混凝土中瀝青用量按4.5%計；

3）泡沫瀝青冷再生層中水泥用量按1.5%計，泡沫瀝青用量按2.1%計。

根據(jù)式（1）和式（2）分別計算得到各結(jié)構(gòu)層的能耗及有害氣體排放量。見圖1。

由圖1可知，各結(jié)構(gòu)層能耗主要集中在原材料階段，單位產(chǎn)量下泡沫瀝青就地冷再生混合料的能耗分別為熱拌瀝青混凝土層的29.5%和水穩(wěn)碎石基層的51.9%；排放系數(shù)較熱拌瀝青混凝土層同比降低20.7%，較水穩(wěn)碎石基層同比降低60.0%。

1.2.2 不同施工方案能耗及排放量對比

選擇3種施工方案進(jìn)行環(huán)境效益對比分析：

1）傳統(tǒng)施工工藝，18 cm水泥穩(wěn)定碎石與18 cm瀝青混凝土；

2）就地冷再生工藝1，19 cm泡沫瀝青就地冷再生與12 cm瀝青混凝土；

3）就地冷再生工藝2，25 cm泡沫瀝青就地冷再生與6 cm瀝青混凝土。

通過計算得到1 m2施工面積3種施工方案的能耗及有害氣體排放量。見圖2。

由圖2可知，進(jìn)行1 m3的施工，就地冷再生工藝1比傳統(tǒng)方案節(jié)約能耗194.82 MJ，降幅達(dá)37.64%；比傳統(tǒng)方案節(jié)約有害氣體排放5.21 m3，降幅達(dá)27.60%。就地冷再生工藝2比傳統(tǒng)方案節(jié)約能耗272.30 MJ，降幅達(dá)52.60%；比傳統(tǒng)方案節(jié)約有害氣體排放7.72 m3，降幅達(dá)40.89%。

2 經(jīng)濟(jì)效益定量分析

2.1 計算標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 人、材、機(jī)價格依據(jù)

1）人工費為134.13元/工日，依據(jù)：天津市交通運輸委員會關(guān)于執(zhí)行交通運輸部《公路工程建設(shè)項目投資估算編制辦法》、《公路工程建設(shè)項目概算預(yù)算編制辦法》補充規(guī)定的通知（津交發(fā)【2019】137號）。

2）PO 42.5水泥價格為470.25元/ t（不含稅）、石油瀝青價格為3 494.88元/t（不含稅），依據(jù)：《天津市政公路工程造價信息》材料指導(dǎo)價格2021年8月刊。

3）泡沫瀝青冷再生機(jī)廠家上報臺班費約36 000元。

4）壓路機(jī)臺班費，參照J(rèn)TGT 3833—2018《公路工程機(jī)械臺班費用定額》。

2.1.2 取費費率依據(jù)

1）措施費。JTG 3830—2018《公路工程建設(shè)項目概算預(yù)算編制辦法》及天津市交通運輸委員會關(guān)于執(zhí)行交通運輸部《公路工程建設(shè)項目投資估算編制辦法》、《公路工程建設(shè)項目概算預(yù)算編制辦法》補充規(guī)定的通知（津交發(fā)【2019】137號）。

2）企業(yè)管理費。JTG 3830—2018。

3）規(guī)費。天津市交通運輸委員會關(guān)于執(zhí)行交通運輸部《公路工程建設(shè)項目投資估算編制辦法》、《公路工程建設(shè)項目概算預(yù)算編制辦法》補充規(guī)定的通知（津交發(fā)【2019】137號），合計為40.1%。

4）利潤、稅金。利潤按照《營改增》規(guī)定的費用，定額直接費及措施費、企業(yè)管理費之和的7.42%計算。稅金調(diào)整至9%。

2.2 計算結(jié)果分析

傳統(tǒng)維修方案與再生維修方案的造價見表4。

由表4可見，雙層就地再生方案比傳統(tǒng)維修方案節(jié)約造價約113.1元/m2（36.5%），如果按照一個區(qū)域每年約1億元左右的高等級公路大中修成本計算，則每年可節(jié)約養(yǎng)護(hù)資金3 650萬元。

3 結(jié)論

各結(jié)構(gòu)層能耗主要集中在原材料階段，單位產(chǎn)量下泡沫瀝青就地冷再生混合料的能耗分別為熱拌瀝青混凝土層的29.5%和水穩(wěn)碎石基層的51.9%；而排放系數(shù)較熱拌瀝青混凝土降低20.7%，較水穩(wěn)碎石基層降低60.0%。對比傳統(tǒng)維修方案，單位產(chǎn)量下泡沫瀝青就地冷再生混合料的能耗分別降低37.64%和27.60%；有害氣體排放分別降低52.60%和40.89%；工程造價節(jié)約36.5%。

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