母其章 顾 剑
(1.云南云岭高速公路养护绿化工程有限公司，云南 昆明 650032;2.云南省交通运输厅工程造价管理局，云南 昆明 650031)
乳化沥青厂拌冷再生技术是指在工厂采用专门的设备将回收的RAP进行破碎筛分，并与一定比例的新集料(如需要)、再生稳定剂、活性填料和水在常温下进行拌和、摊铺和碾压，形成路面结构层的一项技术。厂拌冷再生技术具有如下几个显著优点:1)可在不改变路面纵横线形的前提下处治多种类型的路面病害，改善路面结构承载力;2)与传统的路面维修技术相比，该技术可减少路面施工过程中对集料、沥青和能源等资源的消耗，从而降低工程成本;3)该技术可节约自然资源的消耗，解决废物堆置问题等，可以减少环境污染，具有重要的环保意义。
乳化沥青厂拌冷再生技术已在陕西、江苏、北京进行了推广，主要运用层位为下基层，在云南昆玉大修项目中，将此技术运用于下面层的铺筑中，取得了良好的效果，本文将对乳化沥青厂拌冷再生技术节能减排效果进行定量的分析。
1 项目概况
云南昆玉高速公路于1999年4月建成通车，自开通以来，经过多年的运营，全线出现了不同程度的裂缝、坑槽、车辙等病害，影响了行车安全性和舒适性，同时也导致路面维修量和养护费用大量增加。为了使昆玉高速公路提供一个良好路面使用质量，2012年6月～9月对其进行了大修维护。项目起点位于昆明市境内的余家海互通，项目终点位于玉溪市境内的北城互通，上下行线均进行养护维修，总长为47.7 km。
2 乳化沥青厂拌冷再生路段结构设计方案
本项目中对于乳化沥青厂拌冷再生路段采用的结构设计方案为:对原路面结构进行铣刨后，铺筑18 cm水泥稳定碎石基层，路面结构为:4 cm细粒式SBS改性沥青混合料AC-13C+6 cm厂拌热再生沥青混合料AC-20C+8 cm乳化沥青厂拌冷再生混合料，维修后的路面结构图见图1。
图1 结构层方案
对乳化沥青厂拌冷再生技术，经过配合比设计，最终确定的生产配合比为:0号～10号∶10号～30号=50∶50，乳化沥青掺量为3.7%，水泥掺量为1.5%，水掺量为1.5%。
3 冷再生混合料与热拌混合料节能减排效果对比分析
本次分析中，假设冷再生结构层部分由热拌混合料AC-25铺筑，运输和碾压过程中对燃料的消耗一致，只分析混合料生产过程中的节能减排效果。
3.1 乳化沥青厂拌冷再生生产过程分析
本次大修中采用了德国维特根公司的KMA220生产乳化沥青冷再生混合料，KMA220具有两个料仓，分别容纳0号～10号和10号～30号的RAP料，乳化沥青、水、水泥分别通过精确计量的供应系统，喷洒进搅拌锅，在这些过程中并不需要对原材料进行加热，大大节省了资源。KMA220采用柴油驱动，理论每小时可生产220 t混合料。在实际工程中，经过实测，得到每小时产量为:m1=120 t，耗费柴油为m2=21.5 kg，根据柴油与标准煤之间的折算系数 γ =1.451，得到标准煤用量 m3=21.5 ×1.451=31.2 kg，假设混合料单位产量为1 t，则标准煤消耗量为m4=0.26 kg。
3.2 热拌AC-25生产过程分析
倘若使用乳化沥青冷再生技术的路段采用热拌AC-25沥青混合料，假设使用西安筑路机械有限公司的4000型拌合楼生产，AC-25的油石比为a=4%，本项目中选用的集料(包含水分在内)加热前温度统一取20℃，计算过程中集料含水量约为4%，综合考虑到在Tw=130℃时水分蒸发吸热及水蒸气散失带走的热量情况。假设出料温度为160℃，此时集料需要加热到Ta=195℃。同时，可以认为集料加热过程所需能量包含集料自身消耗的能量Ea和水分蒸发耗能Ew，根据混合料油石比，能耗计算用参数见表1［1］。
表1 能耗计算用参数
假设单位产量为1 t，则混合料中集料质量为:ma=1000/(1+a)=1000/(1+0.04)=962 kg。
在生产过程中，所消耗的能量为:Er=Cama1(Ta－Tq)+Cwmw1(Tw－Tq)=920×962×(195－20)+4190×962×0.04×(130 －20)=154882000+17735432=172617432 J。
利用表1的参数，可得出单位(1 t)热拌AC-25柴油消耗量为:
mr=172617432/(42.5 ×106×0.9 ×0.6)=7.52 kg;
则标准煤用量为:m5=7.52 ×1.451=10.9 kg。
3.3 项目节能减排效果分析
1)单位标准煤节约量m6:
m6=m5－ m4=10.9 －0.26=10.64 kg。
节能比率为:α=100% ×m6/m5=100% ×10.64/10.9=97.6%。
2)项目标准煤节约量m9。
在本项目中，乳化沥青厂拌冷再生下面层施工面积为S=323750.5 m2，厚度h=0.08 m，假设乳化沥青冷再生混合料密度为 ρ1=2.266 t/m3，热拌 AC-25 沥青混合料密度为 ρ2=2.451 t/m3，得到不同混合料的质量为:乳化沥青冷再生混合料:m7=h×S×ρ1=0.08 ×323750.5 ×2.266=58689.49 t;
AC-25:m8=h ×S × ρ2=0.08 ×323750.5 ×2.451=63480.99 t;
项目标准煤节约量m9:m9=m5×m8/1000－m4×m7/1000=10.9 × 63480.99/1000 － 0.26 × 58689.49/1000=691.94 －15.26=676.68 t。
3)碳及各气体排放降低量计算。
根据表2标准煤与碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物之间的换算系数，可以得出各气体减排量［2］。
表2 标准煤与碳及各气体间的折算系数 kg/kg
因此本项目中使用乳化沥青厂拌冷再生技术后碳及各气体减排量为:
碳减排量为:mC=m9×KC=676.68×1000×0.68×10－3=460.14 t;
二氧化碳减排量为:mCO2=m9×KCO2=676.68×1000×2.493 ×10－3=1686.96 t;
二氧化硫减排量为:mSO2=m9×KSO2=676.68×1000×8.5×10－3=5751.78 t;
氮氧化物减排量为:mNOx=m9×KNOx=676.68×1000×7.4 ×10－3=5007.43 t。
4 结语
1)乳化沥青厂拌冷再生混合料与AC-25混合料相比，每吨材料在制备过程中可节约标准煤10.64 kg，在整个项目中可节约标准煤676.68 t。2)利用计算的方法得出了碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物的减排量，分别为:460.14 t，1686.96 t，5751.78 t，5007.43 t。乳化沥青冷再生技术节约了标准煤的用量，并且显著降低了碳、温室气体——二氧化碳及有害气体——二氧化硫、氮氧化物的排放，具有明显的经济和环保效益。
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