2014年6月交通部发布的《国家公路网规划》指出，中国高速公路规划里程达11.8万km，预计高速公路投入约2.5亿元。随着高速公路的快速发展，沥青路面建设所造成的环境污染逐渐成为社会关注的焦点。有关资料显示，美国联邦政府每年需投入约3.5亿t的原材料用于公路建设与道路养护，并排放大量的温室气体中国沥青网sinoasphalt.com。为降低碳排放量，中美于2014年11月签署了《中美气候变化联合声明》：美国在2005年基础上计划于2025年实现26%～28%的减排目标；中国计划于2030年左右CO2排放达到峰值，并计划实现非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。

针对沥青路面建设所产生的温室气体，国内外学者也做了广泛研究。根据当地工程调查，建立了适用于本地区的沥青路面建设温室气体排放估算模型，用于潜在温室气体的评估；潘美萍运用生命周期方法划定了沥青路面碳排放范围，并对其进行了评价分析。然而，国内外对碳排放的研究局限于区域性，没有形成系统的计算体系。通过对沥青路面建设碳排放计算方法及低碳建设技术的研究，能够有效降低碳排放量，为中国高速公路的可持续建设提供一定的技术基础及理论依据。

沥青路面建设碳源清单

项目组对陕西、云南、甘肃、重庆、四川等多个省份10条高速公路进行了调查。在工程实际调查中，以沥青加热、集料加热、混合料的拌和、运输、摊铺、碾压等过程为基础，统计和计算沥青混合料各阶段的碳排放量。在能源消耗调查中，跟踪记录每个施工阶段施工机械日能源消耗量、生产能力、机械类型等，并选取可靠度高、离散性低的10组数据作为基础数据，取其平均值作为代表值，得到碳排放量清单。

碳排放计算方法

计算方法的建立

沥青混合料的生产、施工从原材料进场到沥青混合料的拌和、摊铺、碾压等包含多个施工工艺，涉及多种施工机械、多个施工环节。目前，中国沥青路面建设基本采用热拌沥青混合料，产生的温室气体主要包括CO2、CH4、N2O。在碳排放计算方法研究中，为了便于沥青路面建设过程中碳排放的比较，将CO2和由全球变暖潜值转化的二氧化碳排放量统称为碳排放量，有利于形成统一指标，便于各高速公路各环节之间的碳排放比较。

由于中国对沥青路面建设过程中碳排放研究较少，尚未形成中国独立的与环境相关的温室气体排放因子。采用政府间气候变化专门委员会提供的具有全球性、普遍性的碳排放因子作为中国高速公路能源碳排放因子，满足中国当前高速公路沥青路面碳排放的计算要求。运用全球变暖潜值将各种温室气体转换成二氧化碳当量，进行中国沥青路面建设过程中碳排放计算。

为了保证碳排放计算模型的科学性，研究采用生产、施工1t沥青混合料的碳排放量作为高速公路沥青路面建设的横向比较对象，以统筹沥青路面建设的能源消耗和碳排放状况，从而建立全面、可靠的碳排放量计算模型。

碳排放量计算

根据沥青路面碳源清单，运用所建立的碳排放计算模型，计算得到沥青路面建设过程中碳排放量。

可以看出：沥青路面建设各环节碳排放量差异显著。在沥青路面建设碳源调查中发现，碳排放与地域、施工工艺、施工水平、机械老化程度及原材料的选择等有很大关系。但高速公路G、H、I、J排放量明显低于其他6条高速公路排放量，结合碳源清单分析，燃料的选择是最为重要的因素。

碳排放关键环节分析

沥青路面建设过程涉及很多工序，每一工序都需要特定设备，消耗不同类型的能源，产生的碳排放量差异很大。通过对不同工序碳排放量分析，确定碳排放关键环节，为低碳建设技术的开发提供理论支撑，为控制碳排放量提供合理方案。

碳排放比重分析

沥青路面建设包括沥青加热、集料加热等8个环节，根据沥青加热和集料加热环节能源的不同，将10条高速公路划分为甲、乙、丙3类：甲为沥青加热环节燃料为煤，集料加热环节燃料为重油；乙为沥青加热和集料加热环节燃料均为重油；丙为沥青加热和集料加热环节燃料均为天然气。根据各环节碳排放计算结果，以平均值作为各类的代表值，得到各环节碳排放比重。

可知：尽管能源类型不完全相同，但各环节碳排放比重相近，且集料加热、沥青加热、拌和过程占据了整个过程碳排放量的90%以上，占碳排放总量的比重较大，集料加热环节碳排放占沥青路面建设碳排放比重最大，约为66.58%，是低碳建设技术措施主要实施对象。

碳排放权重计算

由于每个环节碳排放量比重不同，其对碳排放量的影响程度存在差异，应对各环节碳排放权重进行计算。通过权重的分析可以直观看出整个过程碳排放的关键环节，减少因信息的偏颇或缺乏而造成的影响。通过运用层次分析法，根据重要性标度。

满足一致性检验，结果具有可信度，并进行归一化处理，得到各环节的权重系数。

可知：集料加热环节的权重最大；其次是沥青加热环节和拌和过程；其他环节所占权重较小，对碳排放量总体贡献较小。

关键环节分析

根据碳排放比重分析和权重计算可知：虽然能源类型不同，但集料加热、沥青加热、拌和过程的碳排放占据整个过程碳排放量的90%以上，权重占整个过程权重的0.8以上，是沥青路面建设过程碳排放主要来源。所以将集料加热、沥青加热、拌和过程定义为沥青混合料碳排放关键环节。对关键环节碳排放量进行分析，对低碳建设技术方案的研究具有重要意义。

低碳效果及经济效益分析

改变能源类型低碳减排效果分析

通过市场调查，煤的市场价格约为500元/t，重油4　500元/t，天然气3.41元/m3，以生产1t沥青混合料为横向比较对象。

改变能源类型的低碳效果在铜黄高速公路建设中进行检验，在集料加热阶段，以重油为能源时，碳排放量为20　143　000mg，用天然气作能源时，碳排放量为5　005　572mg，减排幅度为24.51%；在沥青加热阶段，用煤作燃料时，碳排放量5　178　236mg，用天然气为能源时碳排放量3　193　579mg，减排幅度38.32%，减排幅度明显，应用效果良好。

降低含水量低碳减排效果分析

集料加热环节是沥青路面建设的关键环节，了解集料含水量与碳排放量之间的关系对减少碳排放有重要意义。在油石比为5.1%，矿粉含量4%，拌和楼生产能力为300t/h、集料加热温度为175℃的情况下，计算含水量降低1%时的能源消耗和成本变化情况，以生产1t沥青混合料所需的集料为横向比较对象。

可知：集料含水量对降低沥青路面建设的碳排放有着举足轻重的意义，降低含水量能够节约能源，降低集料加热环节的碳排放量。采取有效措施如搭建遮雨棚降低含水量，是减少碳排放的有效方法。

低碳建设技术方案

根据减排效果分析，提出关键环节的低碳建设技术方案。通过对关键环节的低碳减排控制，减少沥青路面建设过程中能源消耗，降低碳排放量。以生产1t沥青混合料为横向比较对象。

根据调查，遮雨棚市场价格为120元/m2，工地所用遮雨棚面积约3　000m2，搭建遮雨棚的成本约为3.6万元。搭建遮雨棚使含水量由3%降至2%，以沥青路面宽10m、厚18cm、油石比4.8%为例，则修建3.1km即可收回遮雨棚的成本，大大降低了集料加热环节的成本与碳排放量，而且遮雨棚可以重复利用，为后续工程的节能减排提供了可用资源。　

通过两种不同的低碳建设技术方案的实施，降低了沥青路面建设成本，减少了建设过程中的碳排放量。当沥青加热环节采用油改天然气时，成本降低幅度最大；煤改天然气时成本在增加，但总成本在降低，同时环境污染的后期治理成本也降低，节约了资源。改变能源类型、搭建遮雨棚等措施，不仅能够降低碳排放量，也能有效减少成本，是经济可行的低碳减排技术方案。

加热新工艺、新技术

随着高科技的发展，在沥青路面建设过程中出现了以红外辐射加热、高温超导热管加热、太阳能加热为代表的绿色、环保型加热新技术。这些新技术是未来发展的新方向，能够从根本上减少沥青路面建设所带来的环境污染。在不久的将来，新技术、新工艺成熟化、实用化后，将是公路建设行业的能源发展新方向。

结论

(1)通过对高速公路沥青路面建设过程能源消耗及碳排放调查分析，将沥青路面建设划分为集料加热、沥青加热等8个阶段，并确定了沥青路面建设各环节碳源清单。

(2)根据高速公路沥青路面建设阶段划分及工程实际调查，以生产、施工1t沥青混合料作为横向比较对象，结合国际能源碳排放因子及全球变暖潜值。

(3)通过碳排放计算模型，计算了各环节的碳排放比重，结合各环节权重系数，确定了集料加热、沥青加热、混合料拌和为沥青路面建设的关键环节，是碳排放的主要来源，占碳排放总量的90%以上。

(4)通过改变能源类型、降低含水量、搭建遮雨棚等措施的经济效益和低碳效果分析，提出了以改变能源类型、降低含水量为主要方向的两种低碳建设技术方案，碳排放减排幅度分别为32.30%和35.93%，成本降低幅度分别为18.58%和6.03%。节能减排方案能够有效降低碳排放量，节约成本，工程应用效果好。