引言
本文主要研究了路面生产过程中的能耗和二氧化碳排放，回顾了热拌沥青、温拌沥青、沥青橡胶混合物、再生沥青路面、硅酸盐水泥混凝土和回收利用等基本道路路面技术。全面考虑整个生产和施工过程，即提取集料、铺设新路面和路面修复。道路由多个结构层构成，包括路基、底基层、基层和面层。这些结构层共同构成了路面。路面可以由多种材料和由砾石、岩石、沥青、混凝土或改良土壤组成的材料混合物建造。路面层的材料类型和厚度根据预期的交通量确定。路面主要分为三种类型，即柔性（沥青路面）、刚性（硅酸盐水泥混凝土路面）和复合材料（同一路面上的柔性和刚性层）。因此，选择在道路上使用的路面类型涉及许多因素，例如交通、材料性能、设计和道路位置。传统上，选择一种路面类型的过程通常是由负责道路建设的交通部门来确定和选择最耐用、最具成本效益、性能最好的路面结构，以用于新道路。沥青路面采用沥青（石油产品）将集料（沙子和碎石）粘合在一起。这种混合物是在沥青厂生产的。在现场，混合物在路基上铺展并压实。另一方面，混凝土路面需要硅酸盐水泥和水来粘合骨料。在现场，将混凝土放入钢模中直至固化。
1 能耗和排放
1.1 能耗
一般来说，路面施工的能耗主要发生在两个阶段，即材料生产和施工阶段。材料生产阶段包括骨料、沥青、水泥和其他辅助材料(如橡胶屑或水泥外加剂)的提取和初始加工。这一阶段的过程包括原材料的获取，原材料的运输从工厂和到工厂，以及材料制造。制造材料从施工现场运输到施工现场通常被认为是施工阶段。
Santero et al.将路面的生命周期分为5个阶段，即(1)原材料和生产，(2)施工，(3)使用，(4)维护，(5)寿命结束。每个阶段由不同的组成部分组成;每一个都代表了道路和环境之间独特的相互作用。每个阶段代表了能源消耗和排放的一部分，以获得最终产品，即道路路面。
减少能源消耗的另一种办法是在基础设施建设和修复中使用废弃材料。当沥青路面达到其设计寿命结束时，路面会被碾磨，产生一种碾磨废料，称为再生沥青路面。再生的沥青路面材料包含骨料和沥青，被运送到沥青工厂回收。由于集料材料是不可再生的自然资源，使用再生沥青路面的主要好处是减少了对新集料的提取和垃圾填埋场废物处理的需求。
Chiu et al.表示，使用再生沥青混合料存在能源消耗问题，因为工厂必须安装额外的加热装置，以有效地混合再生材料。可以评估项目寿命可能延长与生态负担可能增加之间的平衡。
另一种选择是降低温度。一些技术是使用天然蜡开发的，通常称为温拌添加剂，能够在较低的温度下混合和压缩混合物，因此，减少能源消耗。另一种方法是使用乳化剂在水中制造沥青乳液。这种方法通常被称为冷拌，其中沥青与水通过发泡过程混合。
因此，对部分沥青路面和硅酸盐水泥路面的能耗和排放量进行了比较。
Zaumanis在比较温拌沥青和热拌沥青时估计节省了5%的能源。理论计算表明，降低28℃的温度可以节省11%的石油燃料。
基于同样的研究，与参考案例(5%含水率)相比，含水率为1%的沙子可节省高达14%的能源。因此，使用干砂可节省大量成本。Bueche和Dumont分析了集料的初始和最终温度，得出的结论是:
（1）与参考工况(15℃)相比，5℃集料初始温度使能耗提高3%;
（2）集料初始温度为25℃时，能耗比参考工况降低3%;
（3）集料最终温度每升高25℃(180℃)所需能量比参考情况(155℃)多12%。将聚合体加热到210℃可增加26%的能源消耗;
（4）平均而言，水分含量减少1%意味着能耗减少3.5%。
根据Bueche和Dumont，选择了一些生产温拌沥青的工艺，并对额外的半温拌沥青进行了试验，以与参考热拌沥青进行比较。可以看出:
（1）温拌沥青工艺ET-C、ET-P和EST具有相似的能耗。与参考热拌沥青相比，节能12% ~ 13%;
（2）从理论角度看，温拌沥青生产所带来的节能效果较弱;
（3）EBT工艺具有最高的节能(43%)，因为在这种混合(半温混合)中不需要干燥和加热填料和沙子。
1.2 排放
路面施工中使用的各种各样的材料，以及工程机械和回收工厂使用的燃料和电力，对环境有重大影响。环境影响包括排放到空气中，排放到水中，以及产生固体废物。
Kucukvar和Tatari研究了硅酸盐水泥路面和热拌沥青的大气排放。他们得出的结论是，硅酸盐混凝土路面比热拌沥青路面多排放大约2.6倍大气污染物。生命周期排放阶段表明，材料生产和运输是两种路面设计大气排放的主要阶段，这可能是由于原材料的提取和加工以及在这些阶段和过程中的能源使用。
然而，根据Santero等人的观点，从能源和空气排放的角度来看，污染源和使用地点之间的距离较远所带来的交通影响也很重要。通常情况下，运输只占材料和建设阶段能耗的一小部分;距离的增加反过来又会增加可归因于交通的影响比例，也许是显著的。集料占路面材料质量主要部分（沥青约占95%，混凝土约占80%，骨料基层约占100%），所以它们运输距离的任何变化都会主导生命周期的运输部分。
对于混合物的生产(表2)，与粉煤灰和硅酸盐水泥混凝土(0.0743kg CO2当量%重量)、热拌沥青(0.0238kg CO2当量%重量)和沥青橡胶(0.0299kg CO2当量%重量)相比，硅酸盐水泥混合物的总二氧化碳排放量(0.1055kg CO2当量%重量)更大。
Peng等人评估了沥青混合料生产过程中的碳排放。生产过程分为加热集料、沥青加热和混合过程，分别占总碳排放量的67%、14%和12%。
Sharma和Lee在沸石(CaZ)中加入Ca(OH)2制备温拌沥青，以研究节能和减少CO2排放。结果表明，CaZ添加剂可使常规热拌沥青的混合温度降低60℃，常规温拌沥青的混合温度降低20℃。在沥青混合料中加入6%的添加剂后，二氧化碳排放减少了约93%，并在14万吨/年的沥青混凝土生产中节省了高达24831 GJ/年的能源。
2 结论
本文对道路路面生产过程中的能源消耗和二氧化碳排放进行了综述。近几十年来，人们对道路基础设施如何对生态系统产生负面影响的认识不断加深。因此，努力减少道路路面材料的能源消耗和二氧化碳排放。
沥青混合料工厂的排放主要来自于干燥机。一般来说，间歇装置排放的污染物比滚筒装置多。集料含水率是控制沥青生产性能的重要参数，直接影响干燥过程所需的能量。硅酸盐水泥混凝土比热拌沥青消耗更多的能源和工业能源。根据沥青混合料的生产温度，可以显著降低能耗。与热拌沥青相比，温拌沥青技术的使用可以减少能源消耗，主要是因为降低了混合温度的产生和放置。因此，排放量也减少了。
路面施工中使用的各种各样的材料，以及工程机械和回收工厂使用的燃料和电力，对环境有重大影响，如排放到空气中，排放到水中，将产生固体废物。硅酸盐混凝土路面比热拌沥青路面对大气的污染更大。以天然气为燃料的沥青工厂排放的二氧化碳是最低的。另一方面，基于电力的工厂应该避免，因为它们排放的二氧化碳最多。与刚性路面相比，柔性路面的碳排放较低。虽然在生产原材料和混合料的过程中会产生一定量的二氧化碳，但考虑到生产水泥时释放的二氧化碳量，它远远低于硅酸盐水泥混凝土的生产。
参考文献
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