沥青面层施工能耗计算及其影响因素

刘亚涛++刘会琦++武民乾++王永浩��

摘要：为全面了解沥青路面面层修筑的能耗水平，通过建立基于定额法的沥青面层施工能耗计算方法，计算了典型路面结构的沥青面层施工能耗并分析了其影响因素。结果表明：在混合料的生产、运输、摊铺及碾压等环节中，混合料生产过程的能耗最大；运输能耗随着汽车载重量的增大而降低；沥青面层施工能耗与机械设备的生产能力密切相关，其中拌和能耗随着拌和设备生产能力的提高逐渐降低。

关键词：沥青面层；施工能耗；计算方法；定额法

中图分类号：U416.217文献标志码：B

0引言

沥青路面是中国高等级公路的主要路面形式，占中国高等级公路的90%以上。沥青路面面层修筑过程的拌和、运输、摊铺与碾压均需消耗设备的燃油与电能，且排放大量的CO2等温室气体[13]。因此，测算沥青面层施工过程的能源消耗并分析其影响因素，全面了解沥青路面面层修筑的能耗水平，为路面材料的生态设计和清洁生产提供依据，实现施工工艺的低碳化设计，降低施工企业的生产成本，其意义显著。

本文在对比分析的基础上，优选出基于施工定额的沥青面层施工能耗的计算方法，并分析其影响因素。

1沥青路面施工阶段能耗的计算方法

根据数据来源及适用范围的不同，可将沥青面层施工阶段的能耗（以下称为施工能耗）计算方法分为3种，分别是理论计算法、现场实测法和定额法，3种方法计算能耗的流程，如图1所示[45]。

图1能耗计算方法流程

理论计算法是指以机械设备额定参数为基础建立能耗计算方法。现场实测法是指通过调查沥青面层现场施工的全部能耗，获取基准参数，并据此建立单位质量沥青混合料的能耗计算方法[6]。定额法是指以中国现行的《公路工程预算定额》（JTG/T B0602—2007）[7]和《公路工程机械台班费用定额》（JTG/T B0603—2007）[8]为基础，在计算出单位沥青混合料机械台班数之后，结合机械设备单位台班的能源消耗参数，进一步计算单位沥青混合料的能耗。

综合对比3种方法，现场实测法体现了机械设备运行的实际情况，调查计算结果精确，更接近实际情况，但现场实际情况复杂难以全面调查[9]；理论计算法与现场实测法正好相反，是根据机械设备的额定参数进行计算，但当设备的生产功率、设备老化情况、单耗或综合油耗等发生变化时，能耗计算结果会发生变化[10]；定额法由于通过多年计算与分析，结合当地历史经验，考虑到了施工机械、施工地区及混合料类型的差异性，具有可靠度高、可行性好的特点。综上，本文采用定额法计算沥青路面面层的施工能耗。

2沥青路面面层施工能耗的计算方法

沥青路面面层施工能耗，主要包括沥青混合料的生产、运输、摊铺及碾压的能源消耗，以重油、柴油等液体燃料消耗以及电力消耗为主。本文以细粒式沥青混合料为例，详细说明定额法的计算过程。

2.1沥青混合料生产能耗

通过预算定额确定生产 1 000 m3细粒式沥青混合料所需的机械台班数量，机械台班费用规定了每一机械台班的液体燃料及电力消耗量，由此可计算生产1 000 m3细粒式沥青混合料所需的液体燃料和电力消耗量，结果如表1～3所示。按照不同能源的热值，计算生产1 000 m3细粒式沥青混合料的总能耗，结果如表4所示。

2.2沥青混合料运输能耗

预算定额确定了运输 1 000 m3细粒式沥青混合料所需要的运输车辆台班数，机械台班费用定额规定了每一运输车辆每台班的柴油消耗量，由此可计算沥青混合料运输的能耗，结果如表5所示。

2.3沥青面层摊铺能耗预算定额确定了摊铺1 000 m3细粒式沥青混合料所需要的摊铺机械台班数，机械台班费用定额给出了每一摊铺机械台班的燃料消耗量，由此则可以计算摊铺1 000 m3细粒式沥青混合料的能耗，结果见表6、7所示。

2.4沥青路面碾压能耗

预算定额确定了碾压1 000 m3细粒式沥青混合料所需要的碾压台班数量，机械台班费用定额给出了每一碾压机械台班的燃料消耗量，由此则可以计算碾压1 000 m3细粒式沥青混合料的总能耗，结果见表8。

3典型结构沥青面层施工能耗计算与影响因素分析

3.1沥青路面工程项目简介

某高速公路全长20 km，双向四车道，路面宽为28 m，其中车道宽15 m、中央分隔带3 m、两侧路缘带15 m、硬路肩70 m、土路肩15 m，沥青面层所需材料数量如表9所示。上面层采用改性沥青细粒式沥青混凝土AC13，中面层为基质沥青中粒式沥青混凝土AC20，下面层为基质沥青粗粒式沥青混凝土AC25。

3.2沥青面层施工能耗计算与分析

沥青混合料生产设备为西筑4000型拌和楼，额定生产能力为320 t·h-1。根据基于施工定额的沥青面层施工能耗的计算方法，进一步计算出上、中、下面层沥青混合料的生产总能耗，结果如表10所示。

拌和楼生产能力为320 t·h-1，使用2台型号为LT6000型摊铺机。根据摊铺能耗的计算方法，可计算该工程的摊铺能耗，结果如表12所示。

基于施工定额的沥青面层施工能耗汇总结果见图2。由图2可知，在混合料生产、运输、摊铺及碾压4个环节中，能耗最大的为混合料生产环节，占总能耗的88.4%；其次为混合料运输环节，占总能耗的58%；碾压环节占44%，摊铺环节占44%。

3.3沥青面层施工能耗的影响因素分析

基于定额法的计算结果可得生产1 000 m3细粒式沥青混合料的总能耗，如图3所示。可见，拌和设备的生产能力越高，意味着生产效率也越高，生产单位沥青混合料的能耗也越低，生产能力为320 t·h-1的拌和设备比30 t·h-1的能耗降低了17.8%。

1 000 m3沥青混合料的运输油耗如图4所示。由结果可知，单位质量混合料的运输总能耗随着运距的增加产生线性增加；随着汽车载重量的增大，汽车空返次数减少，总能耗也随之降低，载重20 t的运输总能耗是载重10 t的70%左右。

当拌和设备生产能力提高时，为适应生产效率，必须配备更大型的摊铺碾压设备与之配套。生产效率的逐渐提高，使得单位质量沥青混合料的摊铺与碾压能耗降低，如图5、6所示。

4结语

（1）通过对比理论计算法、现场实测法与定额法的优缺点，因定额法具有适用性广、可靠度高等优点，推荐采用定额法计算沥青面层的施工能耗。

（2）计算了典型路面结构的沥青面层施工能耗，发现在混合料生产、运输、摊铺及碾压4个过程中，混合料生产过程能耗最大，占总能耗的88.4%，其他3个过程仅占11.6%。

（3）沥青面层施工能耗与机械设备的生产能力密切相关，拌和能耗随着拌和设备生产能力的提高逐渐降低；拌和设备生产能力提高时，为适应生产效率，必须配备更大型的摊铺与碾压设备，使得摊铺与碾压能耗随之降低；运输能耗随着汽车载重量的增大而降低。

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[责任编辑：杜敏浩]