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再生技术对沥青混凝土生命周期环境负荷的影响
2019年04月08日    阅读量:2783    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

废旧沥青混合料再生是将从沥青路面回收的废弃沥青混凝土与新集料新沥青再生剂等按一定比例拌合,重新用于沥青路面的铺筑根据废旧沥青混合料再生工艺的不同,可将再生技术分为厂拌热再生就地热再生厂拌冷再生和就地冷再生厂拌热再生技术是将需要再生的废旧沥青混合料从路面现场运送到拌和厂进行再生,制成热拌再生沥青混合料;就地热再生技术是在路面现场,采用专用就地热再生设备对路面进行一定处理后直接再生;厂拌冷再生技术是将沥青混合料旧料运送到拌和厂,在常温下进行拌和再生制成冷拌再生沥青混合料;就地冷再生则是采用专用就地冷再生设备,在路面现场常温下进行再生中国沥青网sinoasphalt.com


生命周期评价(LCA)是一种对产品生产工艺从原材料的采集到产品生产使用直至废弃回收整个生命周期过程中物质消耗能源消耗和环境损害等综合环境负荷进行定量化评价的方法该方法作为一种重要的环境管理工具已被广泛应用于产品的生态设计清洁生产技术评价与研发环境标志与声明环境政策制定等诸多领域在沥青路面材料环境影响评价中,LCA分析也越来越多地被纳入考量范畴刘钢应用LCA对不同道路新技术进行了能耗和环境影响评估,结果表明,直投式改性方案从能耗方面具有很大的优势王红芬等分析了LCA在绿色建材评价方法的应用优势和不足,探讨了绿色建材评价体系未来方展方向


本文基于LCA方法,分析评价了不同再生技术对沥青混凝土生命周期中环境负荷的影响


研究方法


根据ISO1404014044规范,LCA技术框架由4个相互关联的部分组成:


(1)目标与范围的定义包括研究背景研究目的研究对象研究范围及功能单位的确定(2)清单分析通过量化待研究产品系统的原材料能量的消耗和废弃物排放情况,建立此系统的整个生命周期清单(3)影响评价以清单分析中列出的资源能源消耗和污染物排放清单为依据,对清单分析的结果进行定量或定性分析(4)结果解释对数据呈现的结果进行分析,找出产品系统的环境改善潜力,并提出有效可行的建议


本文主要考虑不可再生资源消耗(ADP)温室效应(GWP)酸化效应(AP)光化学烟雾(POPC)和人体健康损害(HT)5种环境影响类型现场数据主要通过调研获得,背景数据主要来源于公开数据库运用生命周期评价方法对所收集数据进行清单分析和影响评价,从而获得1功能单位不同再生技术生产的沥青混凝土的各类环境影响指标值及各生产阶段的环境影响程度


再生沥青混凝土LCA评价


目标与范围定义


目标定义


对我国4种不同再生技术沥青混凝土进行生命周期评价,以期为本地化再生沥青混凝土LCA数据库的建立及低碳建筑生命周期环境负荷评价提供基础数据


功能单位的确定


规定铺筑1km结构为4cmAC-13上面层+6cmAC-20中面层+8cmAC-25下面层宽为3.75m的沥青路面单行车道所需的沥青混凝土总量为1功能单位


系统边界确定


研究范围包括废旧沥青混凝土运输重新拌合沥青路面摊铺和碾压主要考虑沥青混凝土生产工艺过程及与沥青路面建设相关的原料开采能源生产及运输过程产生的环境影响


沥青混凝土生命周期中环境负荷评价的具体项目如下:(1)能源消耗:重油和电力的消耗;(2)污染物排放:COCO2SO2NOXNMVOCCH4和颗粒物


清单分析


通过对我国典型沥青混凝土进行深入调研,得到采用不同再生技术获得的1功能单位再生沥青混凝土在不同建设阶段的资源消耗能源消耗和污染物排放的生命周期清单,其中再生沥青混凝土中的旧沥青混凝土掺量为30%计算时,原煤原油和天然气的能源热值分别取21MJ/kg42MJ/kg39MJ/kg,以分析采用不同再生技术制备的沥青混凝土在生产过程中的能耗情况


可知,4种不同的再生技术中,厂拌热再生的能耗最高,为1.27×106MJ,厂拌冷再生技术的能耗为1.07×106MJ,就地热再生和就地冷再生的能耗均较少,分别为1.03×106MJ9.45×105MJ


影响评价与结果解释


对采用不同再生技术生产的1功能单位再生沥青混凝土进行生命周期评价分析,并对其不可再生资源消耗温室效应酸化效应人体健康损害和光化学烟雾影响进行特征化表征,得到沥青混凝土在生命周期不同阶段的ADPGWPAPHTPOPC功能单位特征化计算结果。


对采用不同再生技术生产1功能单位再生沥青混凝土生命周期各类环境影响类型特征化结果进行归一化


可知,对不可再生资源ADP影响最大的是厂拌热再生,占35.5%对温室效应GWP影响最大的也是厂拌热再生,占28.7%对酸化效应AP影响最大的是就地热再生,占66.7%热再生能耗大,消耗的燃料多,燃烧过程中会产生更多的污染性气体,因此对环境的影响较大


通过实际应用调研可知,新拌沥青混凝土路面的寿命最长,可达到8再生沥青混凝土铺筑的路面寿命均有一定程度的缩短,厂拌热再生沥青混凝土路面寿命可达到6年,其次为厂拌冷再生沥青混凝土路面和就地热再生沥青混凝土路面,使用寿命均为4年,就地冷再生沥青混凝土路面的使用寿命最短,为2


依据不同再生沥青混凝土铺筑路面的使用寿命,可以计算出不同再生技术生产的沥青混凝土的年平均环境影响


可知,厂拌热再生沥青混凝土的年平均环境影响最小,其次为厂拌冷再生就地冷再生,就地热再生沥青混凝土的年平均环境影响最大


结论


(1)运用全生命周期评价方法研究了厂拌热再生厂拌冷再生就地热再生和就地冷再生4种再生技术生产的沥青混凝土的资源能源消耗和污染物排放,得出了其生命周期总能耗:厂拌热再生厂拌冷再生就地热再生和就地冷再生的能耗分别为1.27×106MJ1.07×106MJ1.03×106MJ9.45×105MJ


(2)不同再生技术制备再生沥青混凝土对环境负荷的影响为:就地热再生影响最大,其次分别为厂拌热再生厂拌冷再生就地冷再生,但综合考虑不同再生技术生产的再生沥青混凝土所铺筑路面的使用寿命,按年平均环境负荷影响计算,则厂拌热再生的影响最小,其次为厂拌冷再生就地冷再生,就地热再生影响最大


标签:道路建设再生沥青
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