沥青混合料建设过程碳排放计算模型研究

通过对沥青混合料建设过程碳排放源的调查分析,采用清单分析法,构建沥青混合料建设过程碳排放评价体系,以此为基础建立碳排放量数学计算模型,以每延米高速公路碳排放量为计量单位,计算典型高速公路的碳排放量并确立碳排放关键环节。结果显示,碳排放关键环节是混合料生产阶段和原材料生产阶段,分别占总碳排放量的67.88%、28.58%。     

高速公路沥青路面施工机械碳排放测算模型

为了降低高速公路沥青路面碳排放,对沥青路面各施工机械设备消耗的电能和燃油进行分析,根据燃油和电能的热值与碳排放因子,采用理论法构建了沥青路面施工机械碳排放测算模型。在满足益娄高速公路路面施工沥青混合料供给以及施工工期的情况下,介绍了3个不同型号组合的沥青路面施工机械设计方案。通过运用沥青路面碳排放测算模型,测算得到施工机械方案1、方案2和方案3碳排放当量分别为:21 869、23 722和29 346 t。研究表明,方案1施工机械碳排放当量为最小方案,是最适合益娄高速公路路面施工的施工机械方案。此外,计算结果表明,在沥青路面施工碳排放总量中,沥青拌和站碳排放量所占比例大于87. 0%,是影响沥青路面碳排放的关键施工机械,为此,本文提出了3个降低沥青拌和站碳排放措施,为沥青路面低碳施工提供理论依据。     

高速公路建设期内源性碳排放对比分析

截至2009年6月中国已建成高速公路达到7.5万km左右,居世界第二,但是建设过程中的能源消耗和对环境的影响越来越突出.以重庆某高速公路为例,以各单位工程建设期内源性碳排放为研究对象核算高速公路碳排放量.首先依据气候变化专门委员会推荐方法,确定了施工机械、人工活动、资源性改变是碳排放源的三大主体;其次,采用碳足迹理论的评价技术,对各单位工程碳排放量进行核算;最后,对比分析各单位工程碳排放量,以期为设计阶段优化方案和建设期节能减排提供理论支持.     

冷拌再生沥青混合料能耗与碳排放量分析

为了掌握冷拌再生混合料能源消耗与碳排放规律,将其建设周期划分为原材料生产、拌和、运输、摊铺及碾压5个阶段,依据IPCC定义了碳排放评价量化指标(当量CO_2),建立了基于碳排放因子的冷拌再生沥青混合料碳排放模型。以热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料作对比,全面计算分析了冷再生沥青混合料施工过程中各环节能源消耗与碳排放情况。研究结果表明:冷再生沥青混合料总能耗与碳排放较热拌沥青混合料分别降低了56%和50%。其中冷拌再生沥青混合料在原材料生产阶段能耗与排放最大,占整个过程的62.1%和67.2%;施工阶段次之,占15.8%和13.2%。研究成果对于冷拌再生沥青路面建设中各阶段的能源消耗与碳排放控制具有指导意义。     

基于LCA的沥青路面施工期碳排放模型及特征研究

沥青路面建设产生大量的温室气体排放,是交通领域节能减排的重点。通过分析沥青路面施工期碳排放来源,结合IPCC及CLCD数据库等资料提供的碳排放因子,采用LCA构建沥青路面施工期碳排放计量模型,基于典型路面结构方案得出原材料生产、场外拌和、运输和现场施工阶段碳排放量及特征规律。结果表明：沥青面层施工过程中,原材料生产阶段碳排放量最高,占总排放量的47.52%;混合料拌和阶段次之,占总排放量的44.71%,节能减排措施以采用清洁燃料,提高施工机具生产效率为主。水稳基层/底基层铺筑过程中,碳排放量占比最高同样为原材料生产阶段,高达总量的90%,节能减排措施以选用低碳水泥为主。     

高速公路服务区污水处理站全过程碳排放特征和碳减排模式研究

高速公路服务区污水处理降耗减排是实现污水处理站碳中和运行的重要环节。以山西省某高速公路服务区为研究对象，对污水处理的全过程碳排放特征进行分析，研究污水处理各环节碳排放的主要影响因素，初步评估了不同碳减排方式应用于服务区污水处理的可行性。结果表明：(1)污水处理站碳排放量呈现出夏季高、冬季低的明显季节性特征，能耗碳排放和N₂O碳排放是污水处理站主要的碳排放环节；(2)经回归性分析可知碳排放量主要受污水处理量、进水BOD₅浓度、BOD₅和TN去除率的影响；(3)降低污水处理站电耗和污水再利用是减少碳排放的有效途径，经初步分析碳减排率可达19.59%。全过程碳排放变化规律的研究，为从多角度、多环节分析适用于服务区污水处理的碳减排模式提供了科学依据。     

基于LCA的温拌再生沥青路面建设期节能减排效果研究

为了研究温拌再生沥青路面建设期节能减排效果,基于生命周期方法,建立能耗和碳排放评价体系,分析了原路面铣刨运输、原材料生产运输、混合料生产、混合料施工四个阶段的能耗及碳排放,并对温拌再生技术能耗及碳排放影响因素进行敏感性分析。结果表明:温拌再生沥青路面建设期间,原材料生产运输及混合料生产的能耗及碳排放量占主要部分;与热拌技术相比,机械发泡类型温拌技术节能减排效果最为突出,节能率11.1%,减排率10.5%;新集料含水率提高2%,能耗值增加11.42 MJ,碳排放当量增加0.89kg;旧料掺量提高10%,能耗值减少40.97MJ,碳排放当量减少2.27kg;无论从能耗角度还是从碳排放当量角度,四种影响因素敏感度排序为:能源类型旧料掺量温拌剂类型新集料含水率。     

未确知测度理论在高速公路沥青路面损坏状况评价中的应用

针对当前国内对于沥青路面损坏状况评价少、评价指标与方法有待完善和改进的情况,基于沥青路面损坏状况信息不确定性特点,将未确知测度理论应用到沥青路面评价中。选取高速公路沥青路面的车辙状况、裂缝状况、坑槽状况和修补状况建立评价指标体系,并根据实际调查数据建立单指标未确知测度函数,通过熵权理论确定各指标权重,同时按未确知测度大小及置信度识别准则,确定出沥青路面损坏状况级别及损坏严重程度排序情况。实例证明,该理论具有较高的准确性和实用性。     

未确知测度理论在高速公路沥青路面损坏状况评价中的应用

沥青路面损坏状况评价是制定路面养护策略和确定最佳养护时机的前提,针对当前国内对于沥青路面损坏状况评价少、评价指标与方法有待完善和改进的状况,基于沥青路面损坏状况信息不确定性特点,将未确知测度理论应用到沥青路面评价中。选取高速公路沥青路面的车辙状况、裂缝状况、坑槽状况和修补状况建立评价指标体系,并根据实际调查数据建立单指标未确知测度函数,通过熵权理论确定各指标权重,同时按未确知测度大小及置信度识别准则,确定出沥青路面损坏状况级别及损坏严重程度排序情况。最后,通过实例验证,该理论具有较高的可靠性和实用性,值得在沥青路面评价方面推广和应用。     

多步法就地热再生工艺中的沥青路面加热速度

针对就地热再生过程中沥青路面加热速度慢、严重影响再生施工速度提升这一问题,从改变施工工艺的角度出发研究提高沥青路面加热速度的方法。建立了沥青路面温度场数值计算模型,求解得出单步法和多步法再生加热过程中沥青路面内部温度场变化趋势,并通过实验室模拟试验对数值分析结果进行了验证。结果表明:沥青路面加热速度慢的主要原因在于沥青路面传热性能差导致的加热过程中沥青路面内部沿深度方向温度梯度大,并且传统单步法就地热再生工艺中单次加热的厚度过大;多步法再生工艺中通过铣刨移除上部已达到再生温度要求的沥青路面材料,从沥青路面内部直接输入加热能量,减小了沥青路面厚度及沥青路面传热系数对沥青路面加热速度的影响,能够以更少的加热能量和更快的速度完成沥青路面加热;多步法就地热再生工艺中完成4cm厚沥青路面加热所需时间仅为传统单步法就地热再生工艺中沥青路面加热所需时间的43%,所需能量仅为单步法就地热再生工艺中所需能量的70%。     

基于LCA的沥青路面设计参数对碳排放的影响

公路设计与施工一般都以结构性能与经济指标作为主要标准。而公路建设过程中将产生大量的气体碳排放,这一影响环境的指标却没有考虑。因此,对公路建设中的碳排放进行量化与分析并以此作为一个设计指标考虑是很有必要的,符合可持续发展战略的要求。本研究以国内高速公路的典型沥青路面结构为基础,通过对3种沥青路面结构类型的全寿命周期评价(LCA)的碳排放评估,分析不同沥青结构层设计参数对碳排放特征化结果的影响程度。研究内容包括:LCA的技术内容介绍,沥青路面设计参数与LCA的碳排放评估参数的选定,不同沥青路面结构的LCA碳排放评估,不同沥青层设计参数对LCA的碳排放的特征化结果影响分析等。研究结果表明,在沥青面层建设期中对温室效应的影响最为严重,其占比达到了95%以上,其中生产阶段的碳排放对温室效应影响的比重最大。改变沥青层的类型对碳排放的影响表现为大幅度地提高了沥青面层生产阶段的碳排放。而改变沥青层厚度对于碳排放的影响是对于各阶段的碳排放都有大致相同比例的影响。在目前的时代背景下,建设绿色、低碳公路成为公路行业必然前进的方向,建议在沥青路面建设中应将其全寿命周期内的碳排放考虑其中,建议沥青路面建设应该大力推广使用新型能源以降低沥青路面的碳排放。     

高速公路沥青路面改造工程旧路面利用方案研究

在高速公路沥青路面改造过程中,老路面是否保留继续利用及如何保留成为关键。以某一高速公路沥青路面为例,通过旧沥青路面性能状况的检测、分析和评价,提出了老路面改造利用方案,并取得良好效果。     

基于碳排放评价的桥梁路基建设方案比选优化研究

为推进土木工程行业低碳化发展进程，以碳排放评价作为切入点，开展高速公路桥梁和路基建设方案比选研究。依托德余高速公路工程，将建设过程碳排放边界定为材料生产、运输和机械运行等3个阶段，从减少材料生产和运输碳排放角度出发，提出隧道洞渣填方路基代替桥梁的建设方案，并基于敏感性分析法和KCO模型对爆破参数进行优化以避免洞渣二次破碎，采用碳排放系数法对比分析了两种方案的碳排放，结果表明：材料使用量对桥梁施工阶段碳排放影响较大，材料生产碳排放占比81.2%,桩基和上部结构占据碳排放绝大部分比例；施工机械运行是路基施工阶段碳排放产生的主要原因，碳排放占比95.4%。路基方案的总碳排放量较桥梁方案降低90%,通过减少路基材料生产降低碳排放效果显著，为类似工程建设方案比选提供了新思路。     

基于模糊理论的沥青路面热风加热多参数优化

为了优化就地热再生热风加热参数，提高热风加热沥青路面的加热效果，基于有限元方法，建立了热风加热装置加热沥青路面的模型，模拟计算了热风加热沥青路面的过程，通过试验验证了仿真模型及参数设置的正确性。采用正交试验设计方法研究了热风温度、热风速度、出风孔离地高度对加热效果的影响。提出了基于模糊理论的热风加热效果评价方法，引入综合模糊评价指标代替沥青路面温度场、对流换热系数和加热过程中的能量利用率等单一评价指标对沥青路面加热效果进行评价，采用独立性权系数法确定了各指标的权重系数，仿真分析验证了综合模糊指标评价方法的有效性。结果表明：在加热装置的设计参数范围内，热风温度对沥青路面表面温度及分布均匀性影响最大，热风速度对换热系数影响最大，出风孔离地高度对能量利用率影响最大。以沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率等单一指标为优化目标获得的最佳加热参数组合，仅能保证各自指标最优，但其他指标较差；以综合模糊评价指标E_CFI为优化目标得到的最佳热风加热参数组合，可以同时获得较好的沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率。研究方法和结论为沥青路面热风加热参数的选择和加热效果的评价提供了一种有效可行的途径。     

基于MOVES的高速公路纵坡段载重柴油车辆碳排放预测模型的研究

为研究高速公路纵坡路段的碳排放规律,以西安绕城高速为依托工程进行现场试验,采用MOVES进行碳排放模拟,并利用试验核算的碳排放数据评估模拟结果。基于MOVES模型得到我国高速公路不同纵坡情况下的碳排量数据库文件,建立高速公路纵坡路段的载重汽车的碳排放模型,并对碳排放模型进行敏感性分析。研究结果表明:高速公路纵坡路段的碳排放量以初速度、坡度、坡长为自变量作多元非线性函数形式的变化;高速公路上坡路段是机动车产生碳排放的主要路段,累计碳排量对坡度i_(上坡_∈[3%,6%]的敏感性居第一位次,对坡长l_(上坡)的敏感性居第二位次,反映出路线设计过程应尽量采用较小纵坡,避免长大纵坡的设计方案;在高速公路下坡路段,累计碳排放对坡度i_(下坡)∈[-3%,-6%]的变化最敏感,坡长次之。     

基于最小能耗的沥青路面就地热再生加热机组优化控制

原路面加热是沥青路面就地热再生的核心工艺环节,为探寻就地热再生加热机组运行速度及加热功率的合理组合,根据能量守恒定律建立了沥青路面就地热再生加热过程的传热模型,结合就地热再生原沥青路面加热特点,将传热模型转化为沿路面深度方向的一维传热,并依托沥青路面就地热再生实体工程,通过现场埋置温度传感器,监测加热机不同加热功率下路...     

基于清单分析的高速公路运营期碳排放评价

高速公路运营期CO_2排放显著,目前中国尚无全面的高速公路运营过程温室气体排放评价体系。基于生命周期理论中的清单分析,根据高速公路运营过程中的能源活动工作分类及植被的碳汇功能划分了评价体系边界,提出了公路资产、养护维修、交通通行3大板块碳排放评价指标,研究了碳排放指标及碳清除量的测算方法,以此为基础建立了中国高速公路运营期碳排放指标的综合评价体系,为高速公路运营期节能减排绩效评价提供理论基础。     

足尺加速加载试验环道路面初步设计方案研究

文章针对中国现在阶段高速公路沥青路面建设养护中存在的问题和路面技术发展的需求,对不同省区的沥青路面现状和关注问题的调研和分析,通过充分征求全国各省区市的意见,掌握目前业内对高速公路路面设计的关注点以及对高速公路路面试验研究应解决的问题,从而确定足尺路面加速加载环道的试验内容,使环道路面试验能满足路面科学研究及全国交通建设需要,提高环道路面试验的科学合理性。     

沥青路面结构类型对建设期碳排放影响分析

为研究沥青路面结构类型对建设期碳排放的影响,该文基于碳排放因子法,结合路面工程相关定额,建立沥青路面碳排放二级评价模型,选定3种典型路面结构方案,分析各路面结构中原材料生产、原材料运输、路面施工3个阶段建设期整体的碳排放情况。结果表明:沥青路面结构对各阶段建设期整体碳排放有显著影响,其中原材料生产阶段是建设期碳排放主体,原材料生产与运输碳排放与路面结构层厚度呈正相关,沥青层厚度是路面施工阶段碳排放的主要影响因素。建设期3个阶段中,主要碳排放过程分别为水泥生产、集料运输、混合料拌和。     

高速公路路面离析的成因及控制方法探讨

通过调查高速公路路面施工现场实际过程分析离析现象产生的原因,阐述克服离析现象的措施,以供路面施工参考。分析表明:高速公路沥青路面的一些早期损坏:水损害造成的网裂、坑洞、局部严重车辙、局部泛油、新铺沥青路面的构造深度不均都与离析现象有关。在沥青路面施工各环节的质量过程控制,可有效减小沥青路面的损坏,延长沥青路面使用寿命。