瀝青面層施工能耗計(jì)算及其影響因素

1、    瀝青面層施工能耗計(jì)算及其影響因素    劉亞濤+劉會(huì)琦+武民乾+王永浩摘要：為全面了解瀝青路面面層修筑的能耗水平，通過建立基于定額法的瀝青面層施工能耗計(jì)算方法，計(jì)算了典型路面結(jié)構(gòu)的瀝青面層施工能耗并分析了其影響因素。結(jié)果表明：在混合料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓等環(huán)節(jié)中，混合料生產(chǎn)過程的能耗最大；運(yùn)輸能耗隨著汽車載重量的增大而降低；瀝青面層施工能耗與機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力密切相關(guān)，其中拌和能耗隨著拌和設(shè)備生產(chǎn)能力的提高逐漸降低。關(guān)鍵詞：瀝青面層；施工能耗；計(jì)算方法；定額法中圖分類號(hào)：u416.217文獻(xiàn)標(biāo)志碼：b0引言瀝青路面是中國(guó)高等級(jí)公路的主要路面形

2、式，占中國(guó)高等級(jí)公路的90%以上。瀝青路面面層修筑過程的拌和、運(yùn)輸、攤鋪與碾壓均需消耗設(shè)備的燃油與電能，且排放大量的co2等溫室氣體13。因此，測(cè)算瀝青面層施工過程的能源消耗并分析其影響因素，全面了解瀝青路面面層修筑的能耗水平，為路面材料的生態(tài)設(shè)計(jì)和清潔生產(chǎn)提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)施工工藝的低碳化設(shè)計(jì)，降低施工企業(yè)的生產(chǎn)成本，其意義顯著。本文在對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)選出基于施工定額的瀝青面層施工能耗的計(jì)算方法，并分析其影響因素。1瀝青路面施工階段能耗的計(jì)算方法根據(jù)數(shù)據(jù)來源及適用范圍的不同，可將瀝青面層施工階段的能耗（以下稱為施工能耗）計(jì)算方法分為3種，分別是理論計(jì)算法、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法和定額法，3種方法計(jì)算能耗

3、的流程，如圖1所示45。圖1能耗計(jì)算方法流程理論計(jì)算法是指以機(jī)械設(shè)備額定參數(shù)為基礎(chǔ)建立能耗計(jì)算方法?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法是指通過調(diào)查瀝青面層現(xiàn)場(chǎng)施工的全部能耗，獲取基準(zhǔn)參數(shù)，并據(jù)此建立單位質(zhì)量瀝青混合料的能耗計(jì)算方法6。定額法是指以中國(guó)現(xiàn)行的公路工程預(yù)算定額（jtg/t b06022007）7和公路工程機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額（jtg/t b06032007）8為基礎(chǔ)，在計(jì)算出單位瀝青混合料機(jī)械臺(tái)班數(shù)之后，結(jié)合機(jī)械設(shè)備單位臺(tái)班的能源消耗參數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算單位瀝青混合料的能耗。綜合對(duì)比3種方法，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，調(diào)查計(jì)算結(jié)果精確，更接近實(shí)際情況，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況復(fù)雜難以全面調(diào)查9；理論計(jì)算法與現(xiàn)

4、場(chǎng)實(shí)測(cè)法正好相反，是根據(jù)機(jī)械設(shè)備的額定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，但當(dāng)設(shè)備的生產(chǎn)功率、設(shè)備老化情況、單耗或綜合油耗等發(fā)生變化時(shí)，能耗計(jì)算結(jié)果會(huì)發(fā)生變化10；定額法由于通過多年計(jì)算與分析，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史經(jīng)驗(yàn)，考慮到了施工機(jī)械、施工地區(qū)及混合料類型的差異性，具有可靠度高、可行性好的特點(diǎn)。綜上，本文采用定額法計(jì)算瀝青路面面層的施工能耗。2瀝青路面面層施工能耗的計(jì)算方法瀝青路面面層施工能耗，主要包括瀝青混合料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓的能源消耗，以重油、柴油等液體燃料消耗以及電力消耗為主。本文以細(xì)粒式瀝青混合料為例，詳細(xì)說明定額法的計(jì)算過程。2.1瀝青混合料生產(chǎn)能耗通過預(yù)算定額確定生產(chǎn) 1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料

5、所需的機(jī)械臺(tái)班數(shù)量，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用規(guī)定了每一機(jī)械臺(tái)班的液體燃料及電力消耗量，由此可計(jì)算生產(chǎn)1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料所需的液體燃料和電力消耗量，結(jié)果如表13所示。按照不同能源的熱值，計(jì)算生產(chǎn)1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的總能耗，結(jié)果如表4所示。2.2瀝青混合料運(yùn)輸能耗預(yù)算定額確定了運(yùn)輸 1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料所需要的運(yùn)輸車輛臺(tái)班數(shù)，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額規(guī)定了每一運(yùn)輸車輛每臺(tái)班的柴油消耗量，由此可計(jì)算瀝青混合料運(yùn)輸?shù)哪芎模Y(jié)果如表5所示。2.3瀝青面層攤鋪能耗預(yù)算定額確定了攤鋪1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料所需要的攤鋪機(jī)械臺(tái)班數(shù)，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額給出了每一攤鋪機(jī)械臺(tái)班的燃料消耗量

6、，由此則可以計(jì)算攤鋪1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的能耗，結(jié)果見表6、7所示。2.4瀝青路面碾壓能耗預(yù)算定額確定了碾壓1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料所需要的碾壓臺(tái)班數(shù)量，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額給出了每一碾壓機(jī)械臺(tái)班的燃料消耗量，由此則可以計(jì)算碾壓1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的總能耗，結(jié)果見表8。3典型結(jié)構(gòu)瀝青面層施工能耗計(jì)算與影響因素分析3.1瀝青路面工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介某高速公路全長(zhǎng)20 km，雙向四車道，路面寬為28 m，其中車道寬15 m、中央分隔帶3 m、兩側(cè)路緣帶15 m、硬路肩70 m、土路肩15 m，瀝青面層所需材料數(shù)量如表9所示。上面層采用改性瀝青細(xì)粒式瀝青混凝土ac13，中面層為基

7、質(zhì)瀝青中粒式瀝青混凝土ac20，下面層為基質(zhì)瀝青粗粒式瀝青混凝土ac25。3.2瀝青面層施工能耗計(jì)算與分析瀝青混合料生產(chǎn)設(shè)備為西筑4000型拌和樓，額定生產(chǎn)能力為320 t·h-1。根據(jù)基于施工定額的瀝青面層施工能耗的計(jì)算方法，進(jìn)一步計(jì)算出上、中、下面層瀝青混合料的生產(chǎn)總能耗，結(jié)果如表10所示。拌和樓生產(chǎn)能力為320 t·h-1，使用2臺(tái)型號(hào)為lt6000型攤鋪機(jī)。根據(jù)攤鋪能耗的計(jì)算方法，可計(jì)算該工程的攤鋪能耗，結(jié)果如表12所示。基于施工定額的瀝青面層施工能耗匯總結(jié)果見圖2。由圖2可知，在混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓4個(gè)環(huán)節(jié)中，能耗最大的為混合料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，占總能耗的88.4

8、%；其次為混合料運(yùn)輸環(huán)節(jié)，占總能耗的58%；碾壓環(huán)節(jié)占44%，攤鋪環(huán)節(jié)占44%。3.3瀝青面層施工能耗的影響因素分析基于定額法的計(jì)算結(jié)果可得生產(chǎn)1 000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的總能耗，如圖3所示?？梢姡韬驮O(shè)備的生產(chǎn)能力越高，意味著生產(chǎn)效率也越高，生產(chǎn)單位瀝青混合料的能耗也越低，生產(chǎn)能力為320 t·h-1的拌和設(shè)備比30 t·h-1的能耗降低了17.8%。1 000 m3瀝青混合料的運(yùn)輸油耗如圖4所示。由結(jié)果可知，單位質(zhì)量混合料的運(yùn)輸總能耗隨著運(yùn)距的增加產(chǎn)生線性增加；隨著汽車載重量的增大，汽車空返次數(shù)減少，總能耗也隨之降低，載重20 t的運(yùn)輸總能耗是載重10 t的70%

9、左右。 當(dāng)拌和設(shè)備生產(chǎn)能力提高時(shí)，為適應(yīng)生產(chǎn)效率，必須配備更大型的攤鋪碾壓設(shè)備與之配套。生產(chǎn)效率的逐漸提高，使得單位質(zhì)量瀝青混合料的攤鋪與碾壓能耗降低，如圖5、6所示。4結(jié)語（1）通過對(duì)比理論計(jì)算法、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法與定額法的優(yōu)缺點(diǎn)，因定額法具有適用性廣、可靠度高等優(yōu)點(diǎn)，推薦采用定額法計(jì)算瀝青面層的施工能耗。（2）計(jì)算了典型路面結(jié)構(gòu)的瀝青面層施工能耗，發(fā)現(xiàn)在混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓4個(gè)過程中，混合料生產(chǎn)過程能耗最大，占總能耗的88.4%，其他3個(gè)過程僅占11.6%。（3）瀝青面層施工能耗與機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力密切相關(guān)，拌和能耗隨著拌和設(shè)備生產(chǎn)能力的提高逐漸降低；拌和設(shè)備生產(chǎn)能力提高時(shí)，為適應(yīng)生產(chǎn)效

10、率，必須配備更大型的攤鋪與碾壓設(shè)備，使得攤鋪與碾壓能耗隨之降低；運(yùn)輸能耗隨著汽車載重量的增大而降低。參考文獻(xiàn)：1王新岐，陳姣，王朝輝，等.瀝青混合料施工機(jī)械能耗量評(píng)價(jià)研究j.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2015，32（11）：4548.2朱浩然，蔡海泉，盧勇，等.基于lca的瀝青路面養(yǎng)護(hù)能耗測(cè)算及軟件開發(fā)j.交通建設(shè)與管理內(nèi)刊，2014（22）：293298.3王賀禮，謝運(yùn)生，羅成龍，等.交通運(yùn)輸業(yè)溫室氣體排放現(xiàn)狀及減排對(duì)策j.能源研究與管理，2011（3）：911.4藺瑞玉，沙愛民，楊發(fā)林，等.瀝青路面溫室氣體排放評(píng)價(jià)方法j.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，34（6）：1926.5楊博，張爭(zhēng)奇，張慧鮮.瀝青路面節(jié)能減排量化評(píng)價(jià)方法j.公路交通科技，2014，31（1）：3238.6程玲，閆國(guó)杰，陳德珍，等.溫拌瀝青混合料攤鋪節(jié)能減排效果的定量化研究j.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，9（4）：21512155.7宋靜靜.不同拌和類型瀝青混合料能耗排放研究d.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2015.8丁智勇，謝永平，王寶金，等.熱拌瀝青混合料生產(chǎn)和施工全過程能耗與排放評(píng)價(jià)j.筑路機(jī)械與施工機(jī)械