沥青面层施工能耗计算及其影响因素

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
论文写作指导请加QQ 303745568

  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。
  参考文献
  [1]王新岐,陈姣,王朝辉,等.沥青混合料施工机械能耗量评价研究[J].筑路机械与施工机械化,2015,32(11):4548.
  [2]朱浩然,蔡海泉,卢勇,等.基于LCA的沥青路面养护能耗测算及软件开发[J].交通建设与管理内刊,2014(22):293298.
  [3]王贺礼,谢运生,罗成龙,等.交通运输业温室气体排放现状及减排对策[J].能源研究与管理,2011(3):911.
  [4]蔺瑞玉,沙爱民,杨发林,等.沥青路面温室气体排放评价方法[J].长安大学学报:自然科学版,2014,34(6):1926.
  [5]杨博,张争奇,张慧鲜.沥青路面节能减排量化评价方法[J].公路交通科技,2014,31(1):3238.
  [6]程玲,闫国杰,陈德珍,等.温拌沥青混合料摊铺节能减排效果的定量化研究[J].环境工程学报,2010,9(4):21512155.
  [7]宋静静.不同拌和类型沥青混合料能耗排放研究[D].西安:长安大学,2015.
  [8]丁智勇,谢永平,王宝金,等.热拌沥青混合料生产和施工全过程能耗与排放评价[J].筑路机械与施工机械化,2016,33(2):113116.
  [9]扈惠敏,沙爱民,孙业香.沥青面层集料级配分布特征与质量控制[J].长安大学学报:自然科学版, 2009,29(5):1216.
  [10]张争奇,张苛,姚晓光,等.厂拌热再生技术能耗与排放量化分析[J].江苏大学学报:自然科学版, 2015,35(5):615620.

转载请注明来源。原文地址:http://www.lw54.com/20161109/6469678.html   

沥青面层施工能耗计算及其影响因素相关推荐


联系方式
QQ:303745568
热点论文
工作日:8:00-24:00
周 日:9:00-24:00