《公路节能绿色施工问题研究11000字（论文）》

公路沥青面层节能绿色施工技术研究报告TOC\o"1-3"\h\u9218引言 引言在沥青路面的施工过程中，不仅消耗了大量的资源和能源，还释放出大量的温室气体，如二氧化碳和其他有害气体，这带来了环境问题，不容忽视。根据世界银行的统计，截至2016年，中国的化石燃料能源消耗率已超过90％，年二氧化碳排放量猛增，远高于其他发达国家的平均水平，如图1.1所示。因此，迫切需要解决交通建筑行业的节能降耗和改善环境质量的问题。（a）化石燃料消耗占比（b）CO2排放量图1.1世界各国历年能耗与排放变化趋势近年来，有关沥青路面施工能耗和碳排放的一些研究取得了一些进展。然而，大多数关于路面施工能耗和排放的研究缺乏具体的定量分析，导致缺乏针对性，并且不足以发展低碳环保沥青路面技术。评估等问题。因此，通过识别，量化和评估沥青路面资源的消耗以及潜在的环境影响，提出了一种用于沥青表层的低碳建筑技术，以实现高速公路建设的可持续发展。有鉴于此，通过测量沥青路面施工过程的能耗并分析其影响因素，全面了解沥青路面施工的能耗水平，为路面材料的生态设计和清洁生产提供依据，实现低能耗。碳设计施工工艺，降低施工成本；为政府制定可持续发展政策法规提供依据，为道路材料的研发和环境质量管理体系的建设提供技术支持。一、沥青面层施工能耗调查分析与评价体系根据沥青面层的建设流程，采用基于该流程的分析方法，可以确定分析评价周期和范围，在评价范围内调查分析整个路面建设过程的施工工序及能耗，进而建立沥青路面能耗评价体系。（一）沥青面层施工能耗评价周期确定我国沥青面层以传统的热拌沥青混合料为主，其建设过程主要包括：原材料生产及运输、沥青混合料生产、运输、摊铺及碾压过程。原材料生产包括沥青生产、集料生产及矿粉生产。沥青生产阶段包括原油运输、沥青生产；集料生产包括矿山开采、石料运输、破碎加工与筛分；矿粉生产包括原料装备与研磨。沥青混合料生产包括集料堆放、沥青脱桶加热、冷料上料、集料干燥与加热、拌和；运输阶段包括原材料与混合料运输。理论上，沥青路面全寿命分为建设阶段、运营阶段、养护维修和废弃阶段。沥青路面养护维修具有周期性，施工工期短、工程体量相对较小、能耗降低，而建设阶段是材料消耗、机械设备使用最为频繁的阶段，能源损耗也最为显著。因此，本文重点关注和研究沥青路面建设周期中原材料生产加工阶段和现场施工阶段的能耗。（二）沥青面层施工能耗调查分析沥青混凝土面层（上、中、下面层）建设过程主要包括：原材料生产及运输、沥青混合料生产、运输、摊铺及碾压5个阶段。因此，按照每个阶段的生产流程及工艺，确定各阶段发生的能耗，是进行能耗量化分析的基础。1、原材料生产能耗沥青面层原材料包括沥青、集料和矿粉。而原材料开采及加工过程中的能耗类型主要为燃料和电能。（1）集料生产①集料生产工艺流程该流程主要分准备工作、石料开采、集料加工三个阶段。准备工作：施工便道修筑、临时截排水和防护工程、钻机供风系统、临时供水、供电等。石料开采：采用凿岩机或爆破方式。凿岩机开采安全稳定，但能耗较大，成本也相对较高。本文研究主要考虑爆破开采技术。石料加工：主要流程为：喂料机—颚式破碎机—圆锥破碎机—反击式破碎机—振动筛—输送系统—控制系统。为保护环境，可配备辅助的除尘设备。其流程如图2.1所示。图2.1石料加工流程②集料生产能耗集料生产阶段能耗源具体情况见表2.1。表2.1集料生产能耗源类型统计施工过程能耗源能源类型准备阶段自卸汽车、压路机、推土机、卡车柴油开采阶段钻机、风、水、电系统电能正反铲运机、自卸汽车柴油爆破炸药加工阶段振动喂料机、颗式破碎机、反击式破碎机、整形机、管磨机、振动筛运料小车、吸尘器电能（2）沥青生产沥青路面用沥青种类主要有：普通道路石油沥青、改性沥青、乳化沥青等。下面按照石油→常减压渣油→普通石油沥青→改性沥青/乳化沥青的生产流程进行分析。①生产工艺及流程我国沥青生产工艺主要采用氧化法和溶剂法，生产原料为减压渣油（图2.2）。图2.2沥青生产工艺流程A.减压馏分提取常减压蒸馏属于物理过程，包括3个流程：原油脱盐、脱水，常压蒸馏，减压蒸馏。原料油在馏分塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的馏分。其中小部分经调和、加添加剂后以产品形式出厂，大部分作为后续加工装置的原料。B.氧化沥青生产目前，氧化法分为单塔氧化、双塔氧化和连续塔式氧化法三种，其中连续塔式氧化法工艺应用范围较广，包括4个工序：原料加热、氧化、成型及尾气焚烧。C.溶剂脱沥青生产该方法充分利用溶剂选择性溶解特性，将沥青从其它油品中分离出来，常用溶剂为丙烷和丁烷。该工艺由抽提和回收系统组成（图2.3），原料为减压渣油。D.改性沥青生产沥青改性工艺主要分物理法和化学法两种。目前大多数改性沥青属于物理改性。化学法则是通过添加剂或引入可以与沥青反应的活性官能团等方法使沥青与聚合物在共混过程中发生交联、接枝等化学反应，在沥青与聚合物之间引入化学键，形成的网络结构可以大幅度改善改性沥青性能。图2.3溶剂脱沥青生产工艺E.乳化沥青生产目前常用的乳化沥青总体上有两大类:普通乳化沥青和改性乳化沥青。普通乳化沥青包括阴、阳离子乳化沥青和非离子乳化沥青，改性乳化沥青一般指的是阳离子改性乳化沥青。乳化沥青生产工艺如图2.4所示。图2.4乳化沥青工艺流程②沥青生产能耗沥青生产能耗源分为生产设备电能以及化石燃料消耗，见表2.2。表2.2沥青生产能耗源能耗源能耗类型常减压渣油生产设备(热交换器、电脱盐罐、初馏塔、常压塔、减压塔、常压炉、氧化塔)电能、燃料沥青生产设备(深拔装置、氧化塔、溶剂脱沥青设备、改性沥青生产设备、乳化沥青生产设备)电能（3）矿粉生产道路工程用矿粉以碳酸钙为主要成分，由石灰岩等碱性石料经磨细加工得到的矿物质粉末。①矿粉生产工艺及流程矿粉生产包括原料处理、粉磨过程。破碎后的碎石由高效锤式破碎机破碎，利用高效筛分超细磨，将细粒径碎石送入磨机粉磨，磨好的成品存放于圆库内，用包装机包装好送成品库储存。②矿粉生产能耗矿粉生产能耗源主要是粉磨设备的电耗。常用设备有球磨机、立磨、辊压机、环辊磨等。球磨机粉磨工艺简单，但效率低、单位产品电耗高，立磨、辊压机、环辊磨生产效率高、单位产品电耗低、噪音小，适用于大型工厂化加工。表2.4矿粉生产能耗源能耗源能耗类型原材料生产燃油、电能、炸药粉磨机电能2、沥青混合料生产能耗沥青混合料生产流程分为：集料堆放、沥青脱桶加热、冷料上料、集料干燥与加热、拌和。其中拌和工艺最为复杂，能耗也最大。一般以柴油、重油、渣油及电力作燃料。（1）沥青混合料生产工艺流程目前，沥青混合料生产一般均采用集中厂拌法，拌和站系统如图2.5所示，沥青混合料拌和楼由四部分组成，包括中央控制室、干燥机组、搅拌机组和辅助机组、其中中央控制室是沥青拌和楼的中枢部分，混合料拌和生产工艺如图2.6所示。图2.5沥青混合料拌和站系统图2.6沥青混合料拌和工艺流程（2）沥青混合料生产能耗①集料堆放集料的堆放能耗主要由机械设备产生大量的燃油消耗构成。在调查机械的燃油消耗量时，需要考虑机械组合、型号、吨位、使用年限、工作能力及单位时间燃油消耗量等数据。②沥青脱桶加热此工艺是通过燃料加热导热油，由导热油中的热量通过管道转移到沥青来实现。通过调查可知，这一工序的能源消耗类型包括柴油、重油、煤。在调查能源消耗量时，需要考虑沥青加热过程中，拌和设备使用期、机械状况、加热方式及温度、能源热值等参数。③冷料上料该阶段主要由装载机向冷料仓喂料，主要能源消耗为装载机的燃油消耗。在装载机的燃油消耗调查过程中，需要考虑沥青拌和站生产功率与装载机的组合情况。调查的主要对象为各型号机械设备生产效率以及燃油消耗。④集料干燥加热间歇式拌和设备采用干燥滚筒烘干集料。对于这一工序消耗的能源类型包括柴油、重油、煤。在调查能源的消耗量时，需要考虑干燥滚筒的机械状况、干燥滚筒性能参数、热交换效率、集料加热温度、沥青混合料油石比、矿粉含量、含水量、能源热值及燃烧能有效利用率等数据。⑤拌和及其他过程沥青混合料生产的其它环节主要包括：热料提升机提升集料、振动筛进行筛分、集料称称量、搅拌器搅拌等。此过程主要消耗为电能，且与沥青拌和站的功率有关。混合料生产的能耗汇总见表2.3所示。表2.3混合料生产机械设备能耗统计生产环节能耗源能耗类型集料堆放装载机、铲运机柴油沥青脱桶加热沥青导热油加热系统重油、柴油、燃煤冷料上料装载机、铲运机柴油集料干燥与加热干燥滚筒、燃烧器重油、柴油、燃煤拌和拌和楼系统电能沥青混合料生产的主要能耗是电耗。沥青混合料拌和设备中所有电气设备的额定功率总和为装机功率，通过调查得到的国内目前常用国产和进口沥青混合料拌和设备的装机功率与额定生产率等参数，可以计算出沥青混合料拌和设备生产单位质量沥青混合料所消耗的电能，见表2.4。表2.4沥青混合料拌和设备装机功率参数设备型号装机功率kw额定生产率tlli能耗率kw-h/t日工NBD160ABZ5001603.13日工NBD240ABZ6002402.5日工NBD320ABZ7503202.34德基DG50009403802.47三一重工LB20004651602.91三一重工LB30006502402.71三一重工LB40007503202.34中交西筑J2000420120~1602.63~3.50中交西筑J3000700200~2402.92~3.50中交西筑J4000845280~3202.64~3.02中交西筑J50001003360~4002.51~2.79南方路机LB20005101603.19南方路机LB30006852402.85南方路机LB40008653202.73、运输能耗（1）原材料运输能耗一般地，路面工程材料主要的运输方式为公路运输、铁路运输和短程运输船运输。铁路运输能耗类型为电能和燃料，公路及水运消耗柴油。液体粘稠沥青运输方式主要采用散装热运，包括铁路罐车、汽车罐车和沥青船。铁路罐车因其容量大、保温性能好、卸车方便、运距长等优点得到广泛应用；在有江河和海岸线的地区，利用沥青船散装热运，运费低、运量大、加热方便，可满足长距离运输要求，同时能有效缓减铁路运输压力，使有限的运输资源效益最大化。公路运输虽然灵活、方便，但运量小、运距短、沥青需重复加热，因而使用受限。一般情况下块状石料采用自卸汽车运输，矿粉等粉料运输时容易产生污染，一般采用专用运输罐车。各种运输方式下能耗见表2.5。表2.5原材料运输能耗类型运输方式原材料能耗类型铁路运输石油电能消耗电力传输公路运输石油、石料、矿粉燃油泄漏柴油消耗水路运输石油、石料、矿粉柴油消耗燃油泄漏部分原材料运输设备的能源消耗基准值见表2.6。表2.6原材料运输能耗基准产品名称型号运量综合油耗（L/KM）能耗当量（MJ/tKM）自卸车辆HFC3252KR1K31320.30.58ND32500B38J71322.40.65BDD3250BJ60Q13240.69LZ3250PDG13240.70DFV3310G1627.60.63EQ3259GF1323.8.0.67HN3201Z21C2N31023.20.84HFC5202XQYKRILT1028.81.06ALA5310GFLB31531.80.79DQJ5258GGSND1229.10.7ND42500B32J2438.50.59DYX5250GSS38YP1328.20.81CXQ5250GRYHFC1527.60.68ALA531OGYYDFL32031.90.59CGC1250PA41WPD3C1528.30.67一般运输车辆--0.80一般短程运输船--0.13（2）混合料运输能耗沥青混合料运输设备一般均指自卸汽车，其载重量应大于150KN为宜，以消除或减少摊铺机短时换车卸料对路面铺筑质量的影响。为保证沥青混合料运输到摊铺现场的时效性，一般在摊铺机前保持有4～5辆车等待卸料，沥青混合料运输过程包括四个主要环节：等待装料→运输→卸料→空回。运输过程中能耗主要来自燃油消耗。首先需对运输车辆进行燃油消耗的定量计算。燃油消耗得到定量之后就可以进一步通过能耗因子（见表2.7）换算得到能耗定值。表2.7运输能耗基准产品名称型号运量综合油耗（L/KM）能耗当量（MJ/tKM）自卸车辆HFC3252KR1K31320.30.58ND32500B38J71322.40.65BDD3250BJ60Q13240.69LZ3250PDG13240.70DFV3310G1627.60.63EQ3259GF1323.8.0.67HN3201Z21C2N31023.20.84HFC5202XQYKRILT1028.81.06ALA5310GFLB31531.80.79DQJ5258GGSND1229.10.7ND42500B32J2438.50.59DYX5250GSS38YP1328.20.81CXQ5250GRYHFC1527.60.68ALA531OGYYDFL32031.90.59CGC1250PA41WPD3C1528.30.67一般运输车辆0.80一般短程运输船0.13混凝土搅拌运输车ALA531OGYYDFL31129.10.98BJ5253GJB-21029.21.05CLY5317GJB51431.40.82AH5250GJB11230.10.79TZ5257GJBZ4N3050.01.31CTY5251GJBZ51430.20.79HDJ5251GJBHI13280.73一般混凝土搅拌运输车--32.60.924、摊铺能耗为保证沥青混合料摊铺质量，国内多采用性能更优的摊铺机，如沃尔沃ABG、福格勒VÖGELE和戴纳派克Dynapac等。针对目前我国沥青混合料摊铺施工现状以及摊铺机械使用中的相关规定，国内常用沥青混合料摊铺机基本属于定额中“12.5m以内”类型。此过程中能耗主要以摊铺机燃料消耗为主。摊铺作业时一般投入两台摊铺机以上联合工作，成阶梯型，前后相距5~8m。自卸汽车在摊铺机前方20~30cm空挡停车，由摊铺机推动卸料车，速度与摊铺机速度协调。沥青混合料摊铺前需提前30分钟到达现场加热熨平板，熨平板加热程度不低于100℃。保养、安装找平装置等做好摊铺前准备。摊铺机开始作业时调整好行走方向，摊铺机行驶速度应与拌和设备生产能力相匹配，不得中途随意停车或变换速度。在铺筑过程中应随时检查摊铺层厚及路拱横坡，不符合要求时应及时调整。5、碾压能耗沥青路面的路用性能与压实度关系密切，为保证压实效果，常用机械主要包括大吨位的双钢轮振动压路机和胶轮压路机。沥青混合料的压实过程一般包括三个环节：初压→复压→终压。碾压机械主要借助外力多次重复作用将松散的沥青混合料碾压密实，以满足设计的压实度、强度和稳定性要求。压路机的种类和数量配置需考虑摊铺宽度，并保证压实温度满足规范要求。压路机的碾压速度、压实次数、机具组合等参数均可控制。沥青混合料碾压过程中，能源消耗主要为柴油。（三）沥青面层施工能耗类型汇总因此，沥青面层施工过程的能耗主要分为5个部分：原材料生产阶段能耗、沥青混合料生产、运输、摊铺和碾压阶段能耗，各个过程的能耗可作为一级评价指标见表2.8。集料生产能耗是指集料生产炸药和集料生产设备能耗。其中集料生产设备能耗包括：集料生产准备阶段机械设备能耗（推土机、压路机、自卸汽车、载货汽车）；集料开采阶段的机械设备能耗（挖掘机、装载机、自卸汽车、爆破器材运输车、洒水车、电动空压机、潜孔钻机等）；集料加工阶段的机械设备能耗（喂料机、破碎机、运料车、吸尘器等）。矿粉生产能耗主要指矿粉生产设备的能耗。沥青生产能耗包括：常减压渣油装置能耗、溶剂脱沥青生产装置及改性沥青、乳化沥青生产装置能耗。沥青拌和设备能耗包括拌和楼能耗和配套使用的装载机能耗。原材料运输能耗包括铁路、公路、海运等运输方式下的能耗及采石场自卸车运输石料和矿粉运输专用罐车等运输设备能耗，混合料运输能耗主要指运输沥青混合料的自卸车，运输船等工具产生的能耗。沥青混凝土摊铺机械能耗指各类摊铺机产生的动力能耗。沥青混凝土碾压机械能耗指各类压路机产生的动力能耗。表2.8沥青面层能耗指标一级指标二级指标能耗类型原材料生产集料柴油沥青电能、燃料矿粉电能混合料生产集料堆放柴油沥青脱桶加热电能、燃料(柴油、重油、煤)冷料上料柴油集料烘干加热柴油、重油、煤拌和电能运输原材料电能、柴油混合料柴油摊铺柴油碾压柴油（四）小结（1）按照沥青面层施工阶段以及每个阶段的生产流程、工艺和不同类型机械设备配置，确定能耗类型；（2）确定了沥青面层施工能耗两级评价体系。一级评价指标有5个：原材料生产、沥青混合料生产、运输、摊铺与碾压能耗。原材料生产能耗二级评价指标分为沥青生产、集料及矿粉生产能耗；沥青混合料生产能耗二级指标分为集料堆放、沥青脱桶加热、冷料上料、集料干燥与加热、拌和机拌和；运输能耗二级指标包括原材料运输与混合料运输能耗。二、沥青面层节能施工技术研究本章分别从温拌技术、改进生产工艺、租赁新施工设备与提高设备生产能力4个方面，分析节能降耗效果与造价，并提出沥青面层低能耗及低碳施工技术关键控制指标，利于指导施工。（一）沥青路面温拌技术以降低沥青高温粘度为目标的温拌沥青混合料（WMA），可以在很大程度上降低能耗、减少废气排放，削弱对周围环境和施工人员的危害程度。一般地，相比于传统的热拌沥青混合料（HMA），WMA拌和、摊铺和碾压温度可降低20℃~50℃。目前市场上温拌添加剂主要有4种类型：①沥青-矿物法该方法作用机理是通过将一种人工合成的含水沸石加入沥青中，使沥青发泡，泡沫起到润滑作用，有利于混合料低温拌和。目前，常用的矿物类温拌添加剂包括德国的“Aspha-Min”、武汉理工大学研发的沸石温拌添加剂、美国PQ公司的沸石温拌添加剂，其中德国的“Aspha-Min”应用较为广泛。②泡沫沥青温拌法该方法主要是将软质沥青结合料与硬质泡沫沥青结合料分别在不同拌和阶段加入到混合料中，相比于传统热拌沥青，其拌和温度仅为100~120度，摊铺温度为80度左右。目前，WAM-Foam主要由壳牌公司(SHELL)和挪威Kolo-Veidekke公司开发，但限于其施工成本较高，施工技术复杂，成规模工程实体生产较少，应用性研究较多。③触变有机添加剂该方法是将低熔点的有机添加剂加入到混合料中，就物理化学方面而言，此方法可有效改变沥青的粘温曲线，降低沥青粘度。常用添加剂包括南非Sasol公司生产的Sasobit、RH温拌改性剂、EC120温拌沥青改性剂，其中Sasobit的科研、应用较为广泛。④乳化沥青类温拌法其作用机理为：将特殊的化学表面活性剂配制成皂液，以液体的形式直接加入拌和桶，再与沥青﹑石料进行搅拌，相对于热拌混合料，可有效降低碾压温度30～50℃。该方法代表产品为美国“Evotherm”、LBW-1温拌沥青添加剂、KZW-501温拌剂。1、节能减排分析假设热拌沥青混合料拌和温度控制在155℃左右，集料初始温度为25℃，则节省的能耗可用式（6.1）计算。（6.1）式中：；；；见表6.1；。表6.1道路材料的比材料种类比热容(kJ/kg.℃)沥青混凝土0.84~1.09石油沥青0.92SBS改性沥青1.39焦油沥青1.47角闪岩0.84辉长岩0.8砂岩0.92花岗岩0.79石灰岩0.84玄武岩0.84方解石0.8蛇纹岩1.09长石0.8砂子0.8由此可计算每吨热拌沥青混合料能耗为1.09×1000×(155-25)=141700kJ。节省的能耗换算为重油消耗量如式6.2。（6.2）式中，m重为重油等效替换量，kg；q为重油发热系数，见表3.1。节省碳排放量采用式6.3计算。（6.3）式中，mc为碳排放量，kg；η为重油发热系数，见表3.1。通过上述计算公式可计算每吨温拌沥青混合料的节能减排量，见表6.2。表6.2每吨温拌沥青混合料能耗分析温拌技术沥青-矿物法Sasobit泡沫沥青DAT降低温度(℃)10152540节省能耗(kJ)10900163502725043600与HMA相比的节能减排效果(%)7.711.519.230.8节约重油(kg)0.270.400.671.08减小碳排放(kg)0.831.242.073.302、经济性分析温拌剂的添加会引起混合料费用的增加，且其费用增量远大于重油节约费用，假定重油价格:4700元/吨，则每吨温拌沥青混合料的费用分析见表6.3。表6.3每吨温拌沥青混合料费用分析温拌技术沥青-矿物法SasobitDAT(浓缩液)掺量(%)混合料的0.3%沥青的3%沥青的5%添加剂用量(kg)3.01.42.4价格(元//t)45003000018000外加剂费用(元)13.542.942.9重油节约费用(元)1.261.905.06由表6.3可以看出，沥青-矿物法、Sasobit、DAT（浓缩液）三种温拌技术中温拌剂的最佳掺量各不相同，就材料单价而言，Sasobit价格最高，DAT（浓缩液）其次，最便宜添加剂为沥青-矿物类，相对于热拌混合料，DAT（浓缩液）温拌技术节约重油费用最多，经济性最佳。（二）生产工艺改进1、控制集料含水量对集料含水量的有效控制，对节能减排非常重要。事实上，如果集料含水量较高（大于1%），则沥青混合料拌制时需提高加热温度，而温度升高又会导致生产能耗增加。假设热拌沥青混合料的油石比为4.0%，矿粉用量为4%，水的比热容为4.2kJ/kg.℃，集料含水量为1%。则由常温加热到100℃骨料中的水所需能量为：Q1=4.2×(1000×100/104.0×(1-4%)×1%)×(100-25)=2907.7kJ。已知水的汽化热为2298.6kJ/kg，则骨料中水从100℃加热到汽化所需能量为：Q2=mq=(1000×100/104.0×(1-4%)×1%)×2298.6=22140.9kJ。已知空气的比热容为1kJ/kg，则烟气加热所需能量为：Q3=1×(1000×100/104.0×(1-4%)×1%)×(155-100)=507.7kJ。则1%的含水量所引起的能耗增加值Q=Q1+Q2+Q3=25556.3kJ。进一步计算得到重油消耗增加值=25556.3/40500=0.63kg/t。通过调查：采用遮雨棚控制集料含水量，可有效降低成本，节能降耗效益显著。在西北干旱地区和东部多雨地区，架设遮雨棚后的集料含水率分别降低1.5%与2.5%，则生产每吨混合料重油消耗分别降低0.95kg与1.58kg。遮雨棚市场价格根据道路等级、材料、施工水平以及地区差异确定，一般在120元/m2左右。对于铺筑宽度22.5m、厚度18cm的双向四车道高速公路，每公里所需集料约8970t，则干旱地区和多雨地区可分别节约重油8.5t、14.1t，节约费用3.99万元、6.65万元。即在干旱地区修建6~12km、多雨地区修建3.6~7.2km即可收回遮雨棚成本，而且可以回收再利用。2、沥青加热工艺改进（1）红外辐射加热技术。理论上，采用该方法可将沥青加热能耗降低到传统加热法的50%~70%。相比于传统加热方式，辐射加热无需介质，具有加热快、温控灵敏、热损失小、效率高等优势。红外辐射加热的热源主要有两种：①电热或者载热体；②煤或者天然气。目前，常见的红外辐射加热方式有传统连续红外加热法和间歇式红外加热法，与红外辐射连续加热容易引起路面起火焦化、沥青受热不均匀、温度梯度大等特点相比，采用间歇式红外加热工艺可以使桶装沥青均匀受热，温度梯度更小、加热效果更佳，同时还可降低能源消耗。该技术已在取暖、工业生产、烤漆等行业推广应用。（2）高温超导热管加热新技术。该方法是在密闭的金属管内添加载热量较大的特殊介质，介质受热后立即产生高能物理变化，并迅速传递热量。与传统以水、油为介质为传热介质的加热方式，超导热管技术具有快捷、远距离、无需外载等优势，从而实现高效、节能、低耗、环保的目的。该介质传热速度优于其他导体材料，可达80~100cm/s；且传输过程近乎等温传热，热损耗可以忽略；使用寿命长；管内介质价格低廉，制作简单。近年来，超导热管技术已在许多领域广泛应用，如智能型超导热管沥青加热罐等。在实验室，该技术采用的热超导材料热量传递效率可达到90%，是传统沥青加热工艺热量传递效率的3倍，可以极大地提高燃料燃烧利用率，达到节能减排效果。（3）复合式太阳能加热技术。该技术是利用太阳能加热沥青，常见加热方式有直接加热和间接加热2种。直接加热法是沥青进入太阳能集热器受热融化，该方法是液体受热过程中效率最高的一种。间接加热法是利用太阳能集热器提供热量给热媒，该热媒再通过热交换器将热量间接传递到沥青罐。考虑到间接加热方式可以节约现有太阳能集热器改造费用，同时由于该系统稳定、可靠，可有效节约系统维护成本，应用前景良好。该技术加热过程兼备清洁、无污染、节能环保等优势，应用前景广阔。国内相关研究显示，采用此技术在沥青脱桶加热这一环节能耗约为17625kJ/t，相较于传统能耗70309.4kJ/t，可节约能源74.9%。3、沥青脱桶工艺改进目前国内沥青脱桶工艺发展方向为：①采用散装沥青，②沥青加热罐增设烟气余热脱桶装置。脱桶过程中，大约有3%的沥青出现损耗，为了达到节能环保目的，目前众多地区正在推广散装沥青，直接省去脱桶环节。采用散装沥青可节约能源近12%，利用热沥青燃料生产的余热与燃料复合加热，可大大降低需要消耗的能源，且两者节能环保效果最好。（三）机械设备优选调查发现，沥青混合料常用施工机械设备以柴油耗能为主，柴油能耗与柴油机功率和机械水平有关，而柴油机能耗水平和功率则与其使用年限及型号密不可分。1、装载机目前，一般工程选择95系列的装载机较多（比50系列先进），斗容量在3.0～4.5立方米之间，可根据拌和设备生产能力、产量及工况等因素选择合适装载机型号及其铲斗容量。装载机油耗与使用年限关系如图6.1所示，如果生产集料8970t，可计算使用3年的装载机比4~6年所节约的柴油量与费用见表6.4。图6.1装载机油耗与使用年限关系曲线图6.2自卸汽车油耗与使用年限关系曲线表6.4装载机油耗节约值对比年限456每吨混合料节约(kg/tkm）0.0210.0340.057节约柴油(t)2.03.35.5节约费用(元)12655.420489.834350.5由图6.1可知，三年使用期的装载机油耗维持在0.136kg/t左右，三年以后的机械油耗急剧增加至0.187kg/t，费用增加近2.5倍。因此，为节能降耗、控制成本，应优先考虑使用三年内的装载机。2、自卸汽车图6.2为双桥、后八轮、15t-45t自卸运输车使用年限与油耗关系。如果生产集料8970t，平均运距10km，则使用3年的比4~6年所节约的柴油量与费用见表6.5。从图中可以看出，3年使用期内自卸汽车油耗变化较小，不超过0.021kg/t·km，使用三年以后油耗非线性递增到第六年接近0.078kg/t·km，额外增加油耗费用达5倍。可见，选用三年之内车龄的运输车辆，既有利于节约能源、又可有效控制工程费用。表6.5自卸汽车油耗节约值对比年限456每吨集料节约(kg/t0.0100.0340.046节约柴油(t)0.0900.3050.413节约费用(元)556.11890.92558.23、摊铺机摊铺机型号的选择与拌和设备的生产能力必须匹配，而摊铺机摊铺速度、摊铺宽度、摊铺厚度、理论生产率等因素直接决定了摊铺机发动机型号、发动机功率、料斗容量等指标。事实上，摊铺机燃油消耗量是由其型号及功率决定，功率越高，单位混合料摊铺油耗也越大。根据摊铺机的各种型号，常用设备功率范围在130KW～180KW之间，每小时满负荷工作油耗约为10～20L。履带式摊铺机使用年限与油耗关系如图6.3所示。如果生产沥青混合料4050m3，可计算使用3年的摊铺机比4~6年所节约的柴油量与费用见表6.6。由图6.3可见使用3年为摊铺机能耗拐点，因此，尽量选用新型、使用期较短的摊铺机械有利于减少油耗。图6.3摊铺机油耗与使用年限关系曲线表6.6摊铺机油耗节约值对比年限456每吨集料节约(kg/m3)0.0770.1450.157节约柴油(t)0.310.590.64节约费用(元)1933.53641.03942.34、压路机同理，经过现场调查，针对宝马格双钢轮13t压路机和徐工XP301胶轮压路机。其三年以下的机械油耗平均在0.481kg/m3左右，使用期超过3年以上的油耗普遍达到了0.767kg/m3以上。因此，在施工条件许可时，应该尽量使用机龄为三年以下的压路机。（四）设备生产能力提升由基于定额法沥青混合料生产的能耗计算结果，生产10003中粒式沥青混合料拌和设备当量柴油与与当量重油消耗，分别如图6.4和6.5所示。由结果可知，拌和设备的生产能力的提高可有效降低单位沥青混合料的燃油能耗。图6.4拌和设备生产能力与重油油耗关系图6.5拌和设备生产能力与柴油油耗关系图6.6拌和设备生产能力与摊铺油耗关系图6.7自卸汽车载重与运输油耗关系图6.6表示摊铺机油耗与拌和设备生产能力关系，为适应生产效率必须配套大型摊铺设备，生产效率逐渐提高，单位质量沥青混合料的摊铺能耗降低。图6.7为自卸车运输油耗与载重量关系，单位质量混合料的运输油耗与载重量成反比例，载重量越大，汽车空返次数越低，总能耗也随之降低。（五）小结（1）分别从温拌技术、生产工艺改进、施工机械优选与设备生产能力提升4个方面，提出沥青面层低能耗及低碳施工措施，并分析节能减排效果与造价。4种低碳施工技术简单、可行、且易于实现。同一实体工程中既可以综合运用4种技术，也可以采用单一技术。（2）计算分析了不同温拌技术的节能减排效果，DAT温拌沥青混合料节能降耗效果最佳。采用遮雨棚可有效控制集料含水量、改进沥青加热工艺及沥青脱桶工艺均可达到良好的节能降耗效果，其中控制集料含水量最为经济、可行。（3）装载机、运输车、摊铺机及压路机油耗与使用年限密切相关，三年使用期为机械油耗拐点，因此优先考虑三年以内使用期的机械，或加强机械设备的保养和维护，使各类路用机械设备的工作状态保持如新的状态。（4）沥青面层施工能耗与拌和设备的生产能力密切相关。拌和设备生产效率越高，则生产单位