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观点|立波节能数据库:泡沫沥青厂拌冷再生技术在陕西的应用
日期:2016-07-25 09:41:54   能源管理体系网    阅读:
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专家点评
一、项目概述
      道路在维修养护过程中,将产生大量的旧沥青路面材料。通过对回收的旧沥青路面材料进行破碎、筛分,再与泡沫沥青、水泥、新集料和水按适当配比拌和,可成为具有良好路用性能的泡沫沥青再生混合料,用于各等级公路的维修、改扩建及新建工程的下面层和基层,实现资源循环利用、节能减排等目的,经济社会效益显著,推广应用前景广阔。
      项目结合陕西西潼、西宝等高速公路的维修和改扩建工程,对泡沫沥青再生混合料的配合比进行了优化;对再生混合料的路用性能和施工技术进行了研究;对泡沫冷再生混合料技术的节能减排效果进行了评价;并编制了《施工指南》和《施工工法》。至2011年底,实施单位在陕西西安-阎良、西安-宝鸡、西安-潼关等10多项高速公路的维修和改扩建工程中施工泡沫沥青冷再生混合料总量近300万平方米,应用效果良好。
二、项目评价
1.项目先进性和技术成熟度评价
      泡沫沥青冷再生技术具有明显的技术优势,已在西潼、西宝、西阎等高速公路的大修及改扩建工程上实施,实践证明,该技术先进、成熟。
2.项目节能环保潜力评价
      项目生产泡沫沥青厂拌冷再生料近100万吨,与施工ATB相比,直接节约燃料油消耗约7000吨。随着我国经济的快速发展,公路交通量大幅增加,公路的维修及改扩建工程日益增加。泡沫沥青冷再生技术作为一种环保节能型路面维修技术,具有巨大的发展前景和节能减排潜力。
3.项目经济效益评价
      采用该技术可大量减少新石料的开采和旧沥青路面材料的废弃,大量节约运输费用和土地占用,有明显的资源节约和环境保护效果,经济社会效益巨大。
4.项目的推广应用条件
      施工单位需增加泡沫沥青冷再生设备,并对技术人员进行培训。
5.项目推广价值评价
      泡沫沥青厂拌冷再生技术具有节能减排、资源节约、环境保护等优势,在公路与城市道路大中修及改扩建工程中具有巨大的推广价值。
三、问题及建议
1.目前行业对泡沫沥青冷再生技术的认识和了解普遍不足,有待加强宣传和培训,提高有关单位对泡沫沥青冷再生技术的认同度,扩大实施规模;
2.泡沫沥青冷再生设备主要依赖进口,价格较为昂贵;
3.加强政府在税收、资金补助等政策方面的支持力度;
4.跟踪观测泡沫沥青冷再生混合料的长期使用性能,进一步总结经验。

一、项目概述
      泡沫沥青冷再生技术在国外被广泛应用于公路的维修和改扩建工程,技术成熟。在我国该技术刚刚起步,尚无大规模应用的成熟经验,实施单位通过在陕西等省高速公路的大修和改扩建多个项目的实际应用,积累了丰富的经验,为今后大规模施工提供了具有实用价值的依据,起到了很好的示范作用。
      泡沫沥青厂拌冷再生技术是指将旧沥青路面经过铣刨、翻挖、回收、破碎和筛分后,加入一定比例的沥青、新集料、水泥和水,经拌和、摊铺和碾压等工艺,形成满足性能要求的路面结构层。泡沫沥青冷再生技术,可实现节能减排、废旧资源循环利用、生态环境保护等目的,同时还可降低工程成本,该技术的推广应用,将产生巨大的经济效益和社会效益。
      至2011年底,中交二公局、四公局在陕西西潼、西宝、西阎等10多项高速公路维修和改扩建工程中施工泡沫沥青冷再生混合料总量近300万平方米,生产泡沫沥青厂拌冷再生料近100万吨,与施工ATB相比,直接节约燃料油消耗约7000吨。
      经研究应用,实施单位的泡沫沥青混合料技术成果获第十四批中国企业新纪录奖;编制的“泡沫沥青冷再生混合料施工工法”获中交级和2010年度国家一级工法;并获一项实用新型专利和一项发明专利。

二、节能原理
      泡沫沥青厂拌冷再生技术,是将要废弃的旧沥青路面,经铣刨、回收、破碎、筛分,用细集料(石屑)、泡沫沥青、水泥、水适当配合,重新拌制,形成符合路用性能要求的再生沥青混合料,用作沥青路面下面层、部分基层结构的整套技术。
      热拌沥青混合料生产时,石料、沥青等都需要高温加热,不仅需要消耗大量的加热燃油和电能,而且会产生大量的温室气体(CO2、SO2、NOX等)和沥青烟等有害、有毒气体,与之相比,冷再生沥青混合料则不需加热,可以节约大量能源。
      泡沫沥青冷再生混合料与传统的热拌沥青碎石混合料相比,在不影响路面使用性能的前提下,可节省加热能源80%以上,减少CO2排放量80%以上。与传统铣刨加铺方案相比,该工艺能有效利用废料,解决了旧料堆弃占地及环境污染的问题,可大量减少矿山开采,实现了资源再生利用和可持续发展。

三、技术内容
      泡沫沥青冷再生技术,其特征是利用沥青发泡技术将铣刨后的沥青混合料重新稳定,并通过摊铺和碾压形成具有良好路用性能的路面结构层。这项技术可以将废弃的沥青路面材料再生使用,变废为宝,从而达到保护环境、节约资源的目的;同时利用泡沫沥青再生技术可将传统的半刚性基层沥青路面结构改造成柔性路面结构,从而优化路面结构组合形式,延长路面使用寿命。
1、主要技术内容
泡沫沥青冷再生节能减排项目主要实施内容如下:
(1)采用泡沫沥青冷再生料对路况性能改善的研究;
(2)在高速公路不同结构层的应用和实例分析;
(3)泡沫沥青配合比优化,施工技术等研究;
(4)泡沫冷再生混合料路用特性研究;
(5)泡沫冷再生混合料实体工程应用节能减排效果研究与评价;
2、实施方案
      泡沫沥青冷再生技术的研发采用室内试验和现场试验并举的技术路线,通过和科研院校的合作,以及国内外有关权威专家的咨询,在参照《泡沫沥青冷再生技术手册》的基础上,开展理论结合实践的方法,通过大量试验和现场论证取得了泡沫沥青冷再生施工技术成果。本项目通过研究泡沫沥青混合料的配合比设计方法、强度形成机理、路用性能、施工成套技术,掌握了该技术的特性和施工工艺,验证了其路用性能,并研究了泡沫沥青冷再生技术的节能减排效果及经济社会效益。
3、设备照片

图1 冷再生拌和设备KMA220

图2 沥青发泡试验设备
             
图3、4 冷再生摊铺现场施工照片

4、技术创新和技术关键点
泡沫沥青厂拌冷再生施工技术主要创新点、关键点如下:
(1)提高了回收沥青路面材料(RAP料)的利用率。通过利用废旧路面材料可以最大限度将路面铣刨废料全部利用,达到节能减排和保护环境的目标。
(2)扩大了RAP料的应用范围。泡沫沥青混合料性能的研究、试验分析以及实体工程使用表明,泡沫沥青冷再生混合料作为一种柔性路面结构,既可用作高等级公路的基层或下面层,又可直接作为低等级路面的面层;可以代替部分路面结构层,如中、下面层结构,也可以做基层结构,具有稳定的力学性能。
(3)明确了不同路面结构层的铣刨、摊铺、碾压施工工艺及不同路面结构层回收材料组成控制标准。
(4)在满足施工质量前提和节能减排的情况下,编制《厂拌冷再生施工技术施工指南》和《厂拌冷再生施工技术施工工法》,为今后大规模推广做指导。
(5)提高了路面使用性能,延长了路面的使用寿命。

四、推广应用条件
1、推广条件
      泡沫沥青厂拌冷再生技术在实施单位已得到较大规模应用,并取得一定成果。在设备投入方面:在利用原有摊铺、碾压、破碎设备的基础上,配套增加了移动式厂拌冷再生设备和泡沫沥青发泡试验设备。在人员方面:通过技术培训和工程实践,使施工人员熟练掌握了该技术。
2、适用范围
      泡沫沥青冷再生技术适用于各等级公路RAP料的再生利用,再生后的混合料根据其性能和工程情况,可用于高速公路、一级、二级公路沥青路面的下面层及基层;三、四级公路或乡村道路的面层,适用面广泛。
3、应用情况
      实施单位至2011年底,共有13个项目采取泡沫沥青再生技术,累计施工近300万平方米。施工路段通过运行通车(西阎、铜黄通车近6年,渭潼路通车近5年,西宝专项通车近4年,西潼、西宝改扩建通车近2年),再生混合料路面路用性能已得到全面验证,各项指标满足要求,未出现坑槽、裂缝、网裂、推挤等不良病害,路面整体质量稳定。

五、效益分析
1、节能效益
(1)燃油消耗直接节约量
      泡沫沥青厂拌冷再生技术直接节能量主要体现在减少石料加热所需要的燃料消耗,以及就地取材,节约石料开采、生产、运输过程中的燃油消耗。实施单位在西潼、西宝等6个项目中泡沫沥青冷再生混合料施工总量为26.4万立方米,生产泡沫沥青冷再生料49.7万吨,直接节约燃料消耗约8000吨标准煤,减少CO2排放量2万吨。折合每生产一吨冷再生混合料节约标准煤0.015吨,减少0.037吨CO2的排放。
(2)间接节能量
      实施单位采用冷再生施工技术之后,不仅节能减排取得了很好的效果,在原材料(沥青、碎石)消耗及减少土地占用等方面也有一定效果;
      节约沥青资源,冷再生沥青混合料需添加的沥青为2-2.5%,计算时取2.25%,而ATB沥青混合料的沥青油石比为3.5-4.2%,计算时取3.75%;
      原材料碎石节约,冷再生主要采用铣刨料进行拌和,节省了新碎石材料的用量;
      土地资源节约,减少了80%以上废料的土地占用,节约了土地资源,减少了环境污染

表1以泡沫沥青再生层替代ATB沥青混合料的间接节能量计算
2、经济效益
(1)投资额
      冷再生施工与下面层ATB-30沥青混合料施工工艺相比,额外增加的费用即为投资额。每个项目泡沫沥青冷再生施工额外增加一台冷再生厂拌设备,一台泡沫沥青发泡机,一个水泥罐,一个沥青罐,每个项目投资总计为750万元。
(2)投入产出比
按每年生产10万吨料计算,生产1吨料的利润为22元,设备折旧按10年平均折旧。
投入产出比=平均每年投资额:增加值=75:220=1:3.75
(3)投资回收期
按每年生产10万吨料,生产1吨料的利润为22元,则投资回收期为
投资回收期=投资总额/每年利润总额=750/220=3.41年。
(4)投资前后效益分析
      潼西、西宝等6个项目采用泡沫沥青冷再生替代ATB沥青混合料下面层施工,施工方量为263659立方米,节约投资计算见下表。

表2 泡沫沥青冷再生节约投资情况
3、社会效益
(1)节能减排、资源的循环利用。
      泡沫沥青冷再生沥青混合料与传统的热拌沥青碎石(ATB-30)混合料相比,同属于柔性基层结构,而前者在不影响路面使用性能的前提下,可节省加热能源80%以上,减少CO2排放量80%以上。与传统铣刨加铺方案相比,该工艺能有效利用废料,解决了旧料堆弃占地及环境污染问题,可大量减少石料开采,节约用于堆放废旧沥青材料的土地,实现了资源再生利用和可持续发展。
(2)降低道路运营成本,延长了路面寿命。
      该技术有效解决了半刚性基层的反射裂缝和路基的不稳定沉降问题,延长道路使用寿命;有效防止反射裂缝,减少路面水损坏,延长沥青面层使用寿命,降低道路运营全寿命成本。
(3)控制路面标高,快速恢复交通
      泡沫沥青冷再生方案可以较好地控制路面标高,解决道路上方设有立体交叉和沿线穿镇路段不允许抬高路面标高的难题,快速恢复交通。
(4)减少石料开采,保护生态环境
      该技术能够充分利用原有路面材料、节省材料开采、保护资源、节约道路建设成本并有效保护环境,缩短施工工期。
(5)保畅有利,促进发展经济
      泡沫沥青冷再生方案可以缩短20%工期,这将减轻施工中的安全维护压力,有效保证车辆通行,解决快速道路抢修,减少施工安全维护经费,同时有助于保障道路畅通和安全,给高速公路快速养护、沿线乡镇地方经济发展赢得宝贵时间。


【专家简介】
      刘立波:刘老师是能源管理体系网能源专家顾问,中国能源管理体系标准发起人之一,自2005年开展能源管理体系研究工作。发起并起草了能源管理体系系列技术规范6份,包括:能源资源管理体系要求、能源资源管理体系实施指南、耗能耗材过程及节约潜力识别与评价指南、能源资源节约项目技术经济性评价指南、能源资源管理体系统计指南和节约型组织评价通则。
      著有《能源管理体系的建立与运行》、《节能管理法规标准实用手册》、《能源管理体系内审员教程》、参与编著《国际标准化组织ISO9001审核实践指南》、《管理体系认证审核典型案例分析与点评》。
 
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