沥青路面养护技术能耗及碳排放量化分析.pdf

第 19 卷 第 3 期2024 年 3 月Vol.19 No.3Mar.2024中 国 科 技 论 文CHINA SCIENCEPAPER沥青路面养护技术能耗及碳排放量化分析郑惠茹1，2，丁湛1，2，栗慧峰3，蒋双全3，4，窦妍1，2，栗培龙3（1.长安大学水利与环境学院，西安 710054；2.旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室（长安大学），西安 710054；3.长安大学公路学院，西安 710064；4.四川公路桥梁建设集团有限公司，成都 610041）摘 要：在沥青路面养护工程中，不同养护技术对能耗和碳排放等生态环境的影响存在差异，不同养护技术在不同生命周期阶段能耗与碳排放的特征也有所不同。为了对公路养护决策提供节能减排方面的指导，基于生命周期分析（life cycle analysis，LCA）理论，采用净发热值法和排放因子法分别建立了能耗与碳排放量化模型，对比分析了铣刨重铺、薄层罩面、微表处、同步碎石封层、稀浆封层5种养护技术在不同生命周期阶段的环境影响。结果表明：5种养护技术中，能耗最为密集的阶段均为材料物化阶段，该阶段的能耗占比均超过总能耗的60%；材料运输阶段的能耗值及碳排放量均最小，不到15%；建设施工阶段，混合料拌和环节对环境影响最为集中，其次是摊铺和碾压环节。5种养护技术的年均能耗值排序为：同步碎石封层微表处稀浆封层铣刨重铺薄层罩面；年均碳排放量排序为：铣刨重铺同步碎石封层稀浆封层薄层罩面微表处。因此，综合考虑节能减排及服役性能因素，薄层罩面技术表现最为优异。关键词：环境影响；养护；生命周期分析（LCA）；能耗；碳排放；量化模型中图分类号：U418.6 文献标志码：B文章编号：2095-2783（2024）03-0344-09开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Quantitative analysis of energy consumption and carbon emission of asphalt pavement maintenance technologyZHENG Huiru1，2，DING Zhan1，2，LI Huifeng3，JIANG Shuangquan3，4，DOU Yan1，2，LI Peilong3（1.School of Water and Environment，Chang an University，Xi an 710054，China；2.Key Laboratory of Subsurface Hydrology and Ecological Effects in Arid Region（Chang an University），Ministry of Education，Xi an 710054，China；3.School of Highway，Chang an University，Xi an 710064，China；4.Sichuan Road and Bridge（Group）Co.，Ltd.，Chengdu 610041，China）Abstract：Different maintenance technology for asphalt pavement maintenance engineering exhibit various impacts on the ecological environment such as energy consumption and carbon emission.In addition，the characteristics of energy consumption and carbon emission of different schemes are also different in different life cycle stages.In order to provide guidance on energy saving and emission reduction for road maintenance decision，based on the life cycle analysis（LCA）theory，the net heating value method and emission factor method were used in this paper to establish quantitative models of energy consumption and carbon emission respectively.The environmental impacts of five maintenance technologies，namely milling resurfacing，thin-layer cladding，microsurfacing，synchronous gravel sealing and slurry sealing were compared and analyzed at different life stages.The results show that the most energy-intensive stage of the five conservation schemes is the material production stage，whoes energy consumption accounts for more than 60%of the total energy consumption.The energy consumption and carbon emission in the material transportation stage are the smallest，less than 15%.In the construction stage，the environmental impact of mixing is the most concentrated，followed by spreading and rolling.The average annual energy consumption of the five maintenance technologies decreases in the order of synchronous gravel sealing，microsurfacing，slurry sealing，milling resurfacing，and thin-layer cladding.The average annual carbon emission of the five maintenance technologies decreases in the order of milling and resurfacing，synchronous gravel sealing，slurry sealing，thin-layer cladding，and microsurfacing.Therefore，considering the factors of energy saving，emission reduction and service performance，thin-layer cladding technology performs the best.Keywords：environmental impact；maintenance；life cycle analysis（LCA）；energy consumption；carbon emission；quantitative model收稿日期：2023-04-20基金项目：陕西省重点研发计划项目（2022SF-169）；四川省交通运输科技项目（2022-ZL-13）；四川公路桥梁建设集团有限公司科技研发项目（KY2021SRBG-10-11）第一作者：郑惠茹(1999)，女，硕士研究生，主要研究方向为道路生命周期评价通信作者：丁湛，副教授，主要研究方向为固体废弃物资源化、环保路面材料，郑惠茹，等：沥青路面养护技术能耗及碳排放量化分析第 3 期随着我国道路网络的不断延伸拓展，不同等级道路的养护需求也在日趋增多。截至2021年末，我国的公路养护总里程达525.16万km，占同年公路总里程的99.4%1。与道路新建工程不同，道路养护工程贯穿于道路的整个生命周期中，频率高，总工程量大，然而大规模的路面养护势必会对环境造成一定的负担。对一条长度为1 km的标准双向六车道半幅沥青路面在整个分析期内进行大修或预防性养护，2种养护方案的能耗均在2.0106 MJ以上2，与修建一条等长的全新标准双车道路面的能耗处于同一数量级。以往的养护决策更多地关注养护方案的效益与费用，往往忽视了不同方案在环境影响方面的表现。在如今低碳环保的绿色理念下，对沥青路面各种养护技术进行能耗与碳排放量分析具有重要意义。LCA是对道路工程进行环境影响评价的有力工具，已有学者应用LCA针对路面养护阶段或不同养护技术开展了节能减排分析研究。尚春静等3通过假设确定水泥混凝土路面在整个分析期内的大修次数，采用公路预算定额计算得出加铺沥青罩面层的能耗，认为公路养护阶段的能耗与建材生产阶段相当。刘士南等4参照新建路面的量化流程，将铣刨重铺与加铺罩面层2种养护方式对环氧再生沥青路面在30年寿命期内的养护维修碳排放进行了估算。李冠男等5同样参照沥青路面建设期的量化方法，计算了养护维修施工过程的能耗和CO2排放，其养护方案中仅包含大修铣刨重铺工程。邹晓勇6以能耗、CO2排放强度和年化CO2排放强度为指标，定量评价了多种养护技术的节能减排效果，其分析重点在于总量对比。唐皓等7采用公路养护技术能耗指数分析了不同养护技术的节能效益，其主要研究对象是再生、冷拌、温拌和热拌沥青混合料。Wang等8将HDM-4模型与MOVES模型相结合，在考虑路面滚动阻力的条件下定量评估了不同养护方案在不同交通量路段的节能减排效果，研究结果表明，对高交通量路段进行养护相较于低交通量路段来说环境效益更佳。齐小飞9对就地热再生、厂拌热再生、薄层罩面和微表处4种养护技术相对于铣刨重铺技术的碳排放量降幅进行了具体的计算与分析，文中未涉及多种养护技术能耗的计算与分析。潘美萍2以S型路面性能衰变曲线为基础，测算了路面大修与预防性养护2种养护方案的能耗与温室气体排放量，方案中涉及了雾封层、开普封层和铣刨重铺3种维修养护技术。现有研究中对于沥青路面养护工程的能耗与碳排放量分析多是根据新建路面的建设流程进行的，研究涉及的养护技术面较窄，所建立的养护工程量化模型较为简略，无法突出不同养护技术的环境特性。约90%以上的研究将温室气体排放量作为清单分析的主要对象，近40%的研究将能耗值作为环境影响分析的重要指标10，评价指标较单一，研究方向侧重于总量分析，尚未开展多种养护技术在生命周期内不同阶段的能耗与碳排放量对比研究。本文面向微表处、同步碎石封层、稀浆封层、薄层罩面与铣刨重铺5种养护技术，以其生命周期内的能耗值和碳排放（这里仅指CO2）量化评估为目标，涵盖材料物化、材料运输和建设施工等路面养护全过程，基于LCA理论，对各方案不同阶段的能耗与碳排放进行横向对比与总量对比，研究不同养护技术在各生命周期阶段能耗与碳排放的特征，分析各类养护技术能耗与碳排放的影响因素，明确不同养护技术能耗与碳排放的关键环节，提出针对不同生命周期阶段的节能减排建议。该研究旨在促进公路行业重视养护技术应用过程中的环境影响，为公路沥青路面养护决策提供更多环境效益方面的指导，进一步推动公路沥青路面养护绿色低碳化及可持续发展。1LCA模型基本条件各养护技术的系统边界规定见表1。研究的功能单位确定为宽3.75 km、长1 km的单车道路面，分别以MJ/（车道年）和kg/（车道年）为单位进行能耗和碳排放量分析。采用净发热值法与排放因子法分别进行材料物化、材料运输和建设施工阶段能耗及碳排放量的计算。1.1材料物化阶段材料物化阶段指筑路原材料从原料开采到成品售卖工厂的整个过程，由于追溯各原材料生产的上游过程均较为复杂，所以该阶段的具体量化计算相对困难，分析对比已有模型和公式11-14，选取式（1）和式（2）进行材料物化阶段能耗值和碳排放量的计算。Ewh=i=1nMiHia，（1）Qwh=i=1nMiFia。（2）式中：Ewh为材料物化阶段的能耗值，MJ/（车道 年）；表1养护技术的系统边界Table 1System boundary of maintenance technology生命周期阶段材料物化材料运输建设施工系统边界相关规定 考虑原材料的开采、加工及运输到成品厂区的过程，不考虑各类化石能源的生产阶段 考虑原材料直接运输至施工点或原材料运输至拌和厂、再由拌和厂运输至施工点的过程 仅考虑各类机械设备的燃油消耗，不考虑基础设施建设阶段以及各种机械设备的制造阶段345第 19 卷 中 国 科 技 论 文Qwh为材料物化阶段的碳排放量，kg/（车道年）；Mi为第i种原材料的消耗量，m3或t；Hi为第i种原材料的能耗因子，MJ/m3或MJ/t；Fi为第i种原材料的碳排放因子，kg CO2/m3或kg CO2/t；a为不同养护技术的寿命，年。1.2材料运输阶段选用式（3）和式（4）进行材料运输阶段的量化计算，由式（3）和式（4）可知，量化计算的重点是获取某种养护技术在该阶段各类能源的消耗量。E=i=1nCiNCVia，（3）Q=i=1nCiEFia。（4）式中：E 为能耗值，MJ/（车道年）；Q 为碳排放量，kg/（车道 年）；Ci为养护技术中消耗的第i种能源的量，kg；NCVi为第i种能源的能源热值，MJ/kg；EFi为第i种能源的碳排放因子，kg CO2/kg。1.3建设施工阶段该阶段的量化计算方法同材料运输阶段。2量化参数确定沥青路面养护施工过程中涉及的原材料有各类沥青、矿粉、集料、水泥等，各原材料的能耗因子及碳排放因子是材料物化阶段量化的基础。现阶段对于道路工程生命周期的研究普遍采用欧洲沥青协会发布的沥青生命周期清单数据，该清单范围囊括了原油开采、运输、加工提炼及存储的整个过程，研究内容较为完整，因此本文采用其相关的沥青数据作为量化的基础参数11。国内目前缺乏矿粉材料环境影响的相关数据，仅有蔺瑞玉12对矿粉的能耗与排放情况进行了研究，因此本文的矿粉数据参考该研究结果。集料的环境影响量化参数来源于瑞典环境研究所，该研究结果对不同粒径集料的能耗及排放因子进行了区分，在应用过程中会更加贴近实际工程13。水泥环境影响量化参数参考龚志起等14的研究结果，该研究基于生命周期理论对水泥生产的各个环节进行了详细的环境清单分析，与本文对材料物化阶段系统边界的规定较为贴合。能源热值数据来自 中国能源统计年鉴202015；不同化石能源的碳排放因子来源于 建筑碳排放计算标准（GB/T 513662019）16，本文的研究对象道路工程属于建筑行业，可采用该文献中的碳排放因子进行计算。2022年生态环境部发布的政策文件中将全国电网的碳排放因子更新为 0.581 t/（kW h）17，本文采用最新的排放因子数据进行计算。详细的量化参数见表2和表3。材料运输阶段，需要确定运输所需车辆在规定距离下的油耗。通过对四川省20182019年多个养护工程的调查发现，多个养护方案的拌和站距离施工点较近，而各原材料的运输距离较远，均超过40 km。量化模型应更多地体现不同养护技术本身的能耗与碳排放特征，尽可能地减少外界因素如运输距离对模型的影响7，因此本文对类别相同的原材料设定为同一运输距离，不同原材料的运输距离之差不超过20 km。各种材料的运输距离设定见表4。根据 公路工程预算定额（JTG/T 38322018）18和 公路工程机械台班费用定额（JTG/T 38332018）19中提供的各类运输工具和对应的燃油消耗，确定了物料运输所需的机械清单，见表5。JTG/T 38322018 中所规定的运输台班数，包含了汽车等待装运、运输、卸料和空载返回的全过程。根据物料量和运输距离计算得出运输台班数，乘以单位台班的燃油消耗即得到该阶段的能源消耗量，将其代入式（3）和式（4）可进行相关计算。建设施工阶段的量化与材料运输阶段相似。表2材料物化阶段的能耗及碳排放因子Table 2Energy consumption and carbon emission factors in the material production stage原材料名称石油沥青乳化沥青改性沥青矿粉石屑碎石砂42.5级水泥能耗因子11 222.37 MJ t137 092.51 MJ t122 160.72 MJ t177.85 MJ t146.50 MJ m361.09 MJ m355.36 MJ m33 180.80 MJ t1碳排放因子174.24 kg CO2 t1142.69 kg CO2 t1295.91 kg CO2 t17.36 kg CO2 t114.40 kg CO2 m33.87 kg CO2 m315.90 kg CO2 m3930.03 kg CO2 t1数据来源1111111213131314表3运输及施工阶段的能源热值及碳排放因子Table 3Energy calorific value and carbon emission factors during transportation and construction能源种类燃料油汽油柴油电能*能源热值/（MJ kg1）41.8243.0742.653.60数据来源15151515单位质量的CO2排放因子/（kg CO2 t1）3.1711032.9251033.0961030.581数据来源16161617注：因电能在消耗过程中不产生碳排放，*表示消耗1 kW h电能所产生的热量为3.60 MJ，生产1 kW h电能的碳排放量为0.581 kg。346郑惠茹，等：沥青路面养护技术能耗及碳排放量化分析第 3 期JTG/T 38322018和JTG/T 38332018提供了路面铣刨、沥青混合料拌和、摊铺、碾压及洒布乳化沥青所需的机械台班数和单位台班的燃油消耗量，由此可计算得到薄层罩面与铣刨重铺技术在该阶段的能源消耗量。由于JTG/T 38322018中缺乏微表处技术的施工机械，且国家级的养护技术定额暂未发布，本文对于其他 3种技术的施工机械数据参考了 甘肃省公路养护工程预算定额20及 甘肃省公路养护工程机械台班费用定额21。所有养护技术在建设施工阶段的机械清单见表6表10。表4各类材料的运输距离Table 4Transportation distances of various materials材料类别运输距离/km石油沥青60改性沥青60乳化沥青60石屑40碎石40砂40矿粉50水泥50沥青混合料15表5材料运输阶段的机械清单Table 5Mechanical list of the material transportation stage物料类别沥青水泥、矿粉石屑、碎石、砂沥青混合料运输机械10 t以内载货汽车10 t以内载货汽车20 t以内自卸汽车15 t以内自卸汽车机械台班数第一个1 km1.482.180.300.91每增运1 km0.080.080.060.58单位台班燃油消耗50.29 kg柴油50.29 kg柴油77.11 kg柴油67.89 kg柴油单位100 t100 t 100 m31 000 m3表6铣刨重铺技术的施工机械清单Table 6List of construction machinery for milling resurfacing technology施工流程铣刨旧路面（厚4 cm）细粒式沥青混合料拌和洒布黏油层铺筑细粒式沥青混合料洒水养护施工机械2 000 mm以内路面铣刨机8 t以内自卸汽车6 000 L以内洒水汽车2.0 m3以内轮胎式装载机120 t/h以内拌和设备5 t以内自卸汽车8 000 L以内沥青洒布车6.0 m以内摊铺机10 t以内振动压路机1620 t轮胎式压路机2025 t轮胎式压路机10 000 L以内洒水汽车机械台班数0.240.250.067.313.323.900.024.1011.525.502.360.40单位台班燃油消耗190.46 kg柴油49.45 kg柴油34.29 kg汽油92.86 kg柴油5 170.18 kg重油1 618.42 kW h电能41.91 kg汽油49.37 kg柴油46.63 kg柴油54.40 kg柴油42.40 kg柴油50.40 kg柴油52.80 kg柴油单位1 000 m21 000 m31 000 m21 000 m31 000 m3表7薄层罩面技术的施工机械清单Table 7List of construction machinery for thin-layer cladding technology施工流程细粒式改性沥青混合料拌和洒布黏油层铺筑细粒式改性沥青混合料洒水养护施工机械2.0 m3以内轮胎式装载机120 t/h以内拌和设备5 t以内自卸汽车8 000 L以内沥青洒布车6.0 m以内摊铺机15 t以内振动压路机1620 t轮胎式压路机10 000 L以内洒水汽车机械台班数7.323.423.920.025.0113.009.000.55单位台班燃油消耗92.86 kg柴油5170.18 kg重油1 618.42 kW h电能41.91 kg汽油49.37 kg柴油46.63 kg柴油80.80 kg柴油42.40 kg柴油52.80 kg柴油单位1 000 m31 000 m21 000 m31 000 m3表8微表处技术的施工机械清单Table 8List of construction machinery for microsurfacing technology施工流程铺筑微表处施工机械3.0 m3以内轮胎式装载机916 t轮胎式压路机微表处摊铺机机械台班数0.410.200.36单位台班燃油消耗115.15 kg柴油33.71 kg柴油129.04 kg柴油单位1 000 m2347第 19 卷 中 国 科 技 论 文3不同养护技术能耗对比分析本文结合项目工程实际经验以及相关文献调研结果22-23，建立了5种不同养护技术方案。各方案施工方法及参数如下：1）铣刨重铺：铣刨4 cm面层后加铺4 cm细粒式沥青混凝土，加铺前洒布乳化沥青黏油层，原料配比参考 JTG/T 38322018，综合服役性能优异，按照使用寿命8年计算。2）薄层罩面：公路沥青路面养护技术规范（JTG 51422019）24中规定薄层罩面的沥青胶结料应使用改性沥青，因此养护方案设定为加铺1.5 cm细粒式改性沥青混凝土，加铺前洒布乳化沥青黏油层，原料配比参考 JTG/T 38322018，综合服役性能优异，按照使用寿命6年计算。3）微表处：厚度为1 cm，原料配比参考 甘肃省公路养护工程预算定额，综合服役性能良好，按照使用寿命4年计算。4）稀浆封层：沥青胶结料使用乳化沥青，采用ES-2型级配，原料配比同微表处，综合服役性能较好，按照使用寿命2年计算。5）同步碎石封层：厚度为1.5 cm，原料配比同微表处，综合服役性能较好，按照使用寿命3年计算。综合以上条件，根据式（1）和式（3）进行计算，可得不同养护技术在材料物化、材料运输及建设施工阶段的能耗值，如图1、图2和图3所示。由图1可知，同步碎石封层技术在材料物化阶段的能耗值最高，薄层罩面和铣刨重铺技术的能耗值较低。在所有的养护方案中，各类沥青材料在该阶段的能耗占比均超过95%，说明沥青属于高耗能材料。若考虑在该阶段采取节能措施，建议使用温拌或再生沥青混合料，节省新沥青的用量，可以有效降低材料物化阶段的能耗。图2材料运输阶段不同养护技术的能耗值Fig.2Energy consumption of different conservation technologies in the material transportation stage图3建设施工阶段不同养护技术的能耗值Fig.3Energy consumption of different conservation technologies in the construction stage图1材料物化阶段不同养护技术的能耗值Fig.1Energy consumption of different conservation technologies in the material production stage表9稀浆封层技术的施工机械清单Table 9List of construction machinery for slurry sealing technology施工流程铺筑稀浆封层（ES-2型）洒水养护施工机械4 000 L以内液态沥青运输车摊铺宽度为2.53.5 m的稀浆封层机3 t以内载货汽车6 000 L以内洒水汽车机械台班数0.210.230.560.19单位台班燃油消耗34.28 kg汽油103.62 kg柴油25.96 kg汽油42.43 kg柴油单位1 000 m21 000 m2表10同步碎石封层技术的施工机械清单Table 10List of construction machinery for synchronous gravel sealing technology施工流程清扫下承层铺筑同步碎石封层（1.5 cm）施工机械路面清扫车东风底盘2.0 m3以内轮胎式装载机2025 t轮胎式压路机同步碎石封层车15 t以内自卸汽车机械台班数0.290.300.160.440.31单位台班燃油消耗60.34 kg柴油92.86 kg柴油50.29 kg柴油140.25 kg柴油67.89 kg柴油单位1 000 m21 000 m2348郑惠茹，等：沥青路面养护技术能耗及碳排放量化分析第 3 期由图2和图3可知，不同养护方案中，铣刨重铺技术在材料运输与建设施工阶段的能耗值均最高，稀浆封层和微表处技术能耗值均较低。材料运输阶段的能耗值与各养护方案的材料用量有关，材料用量越多，能耗值越高。相比于其他3种养护技术，铣刨重铺和薄层罩面技术不仅原材料用量最多，而且需将混合料从拌和点运输至施工点，因此能耗值较高。另外，建设施工阶段各养护方案的能耗值差异较大，微表处技术在该阶段的能耗值不及铣刨重铺技术的1/4。铣刨重铺和薄层罩面技术中，混合料拌和环节在该阶段的能耗值分别占到了2种养护技术建设施工阶段能耗值的87%和93%，是该阶段最为耗能的环节。与铣刨重铺相比，薄层罩面技术能耗值较低的原因在于其在拌和、摊铺和碾压环节所需的机械台班数更少，且不需要进行路面铣刨；其他3种养护技术因所需的沥青混合料不需要拌和站，而是直接在铺筑现场进行拌和，所以摊铺和碾压环节的能源消耗较为密集。综合以上能耗量，将1个功能单位下各阶段的能耗值进行汇总，得到不同养护技术在生命周期内的总能耗值，如图4所示。由图 4可知，材料物化是能源消耗最密集的阶段，所有养护方案中该阶段的能耗占比均在60%以上，其中微表处与同步碎石封层技术达90%以上；施工建设阶段的能源消耗远小于材料物化阶段，占比最高的铣刨重铺技术也仅为30%；材料运输阶段的能源消耗最少，在不同的养护方案中其能耗占比均不到10%。综合来看，薄层罩面技术在其生命周期内年均能耗值最低，5种养护技术的能耗值排序为：同步碎石封层微表处稀浆封层铣刨重铺薄层罩面。4不同养护技术碳排放量对比分析根据式（2）和式（4）计算得到不同养护技术在材料物化、材料运输及建设施工阶段的碳排放量，如图5、图6和图7所示。由图5可知，除微表处技术外，各类沥青是材料物化阶段碳排放量的主体，占比最小的是铣刨重铺技术，达68%，占比最高的是同步碎石封层技术，达96%。这表明沥青不仅属于高能耗材料，而且伴随有较高的碳排放。微表处技术中各类材料的碳排放量排序为：水泥乳化沥青碎石，水泥的排放量要略高于乳化沥青，但1个功能单位下水泥的使用量约为乳化沥青的1/5，说明水泥在生产过程中碳排放量远高于沥青材料。由于水泥是微表处技术的主要碳排放来源，所以若在材料物化阶段对微表处技术采取减排措施，建议适当减少水泥用量。图5不同养护技术材料物化阶段的碳排放量Fig.5Carbon emission in the material production stage with different conservation technologies图4不同养护技术的总能耗值Fig.4Total energy consumption of different conservation technologies图6不同养护技术材料运输阶段的碳排放量Fig.6Carbon emission in the material transportation stage with different conservation technologies图7不同养护技术建设施工阶段的碳排放量Fig.7Carbon emission in the construction stage of different conservation technologies349第 19 卷 中 国 科 技 论 文由图6和图7可知，各养护技术材料运输及建设施工阶段碳排放量变化情况与能耗值相似。铣刨重铺和薄层罩面技术由于涉及的工程量大、物料量多且包含混合料的运输过程，因此在材料运输阶段碳排放量较大。除同步碎石封层技术外，其他养护技术在材料运输阶段的碳排放量与材料物化阶段相近，表明在进行碳排放分析时材料运输阶段是不可忽视的。另外，在建设施工阶段，微表处技术的碳排放量最小，不及铣刨重铺技术的1/4。该阶段碳排放最为集中的过程是混合料的拌和环节，该环节占铣刨重铺和薄层罩面2类养护技术该阶段碳排放量的85%以上，是碳排放的重点环节。其他3种养护技术中碳排放较为集中的是摊铺及碾压环节。若在该阶段采取减排措施，可以选择以天然气为主要燃料的拌和设备25或采用新型加热方式（超导管加热和太阳能加热）26进行混合料的拌和。综合以上碳排放量，将1个功能单位下各养护方案的生命周期碳排放总量进行汇总，如图8所示。由图8可知：建设施工是铣刨重铺和薄层罩面技术碳排放量最高的阶段，其中铣刨重铺技术在该阶段的碳排放量达到了其工程总排放量的58%；其他3类养护技术在材料物化阶段碳排放占比最多，均在60%以上。因此，建设施工阶段是铣刨重铺和薄层罩面减排的重点阶段，其他3类养护技术的减排措施应考虑在材料物化阶段实行。所有养护方案中材料运输阶段的碳排放量占比最少，均小于15%。综合来看，微表处技术在其生命周期内的年均碳排放量最低，5种养护技术的碳排放量排序为：铣刨重铺同步碎石封层稀浆封层薄层罩面微表处。相比于铣刨重铺技术，4种预防性养护技术的减排效果显著，减排效果最好的是微表处和薄层罩面技术，减排率分别为49.4%和42.8%。5结 论为了分析沥青路面常用养护技术在应用中的能耗与碳排放量，本文基于LCA理论，采用净发热值法与排放因子法构建了环境影响模型，对比分析了铣刨重铺、薄层罩面、微表处、稀浆封层和同步碎石封层技术在1个功能单位下不同生命周期阶段的能耗值与碳排放量，并对其能源消耗和碳排放的关键环节进行了具体分析，主要结论如下：1）材料物化阶段是能源消耗最为密集的阶段，所有养护方案中该阶段能耗占比均超过总能耗的60%，各类沥青材料的生产是能源消耗的源头；微表处技术在该阶段的碳排放主要来源于水泥材料的使用，其他4种养护技术中沥青材料是该阶段碳排放的主体。2）在材料运输阶段，不同养护技术方案的能耗值和碳排放量的表现相似，铣刨重铺和薄层罩面略大于其他3种养护技术。该阶段的环境影响小于材料物化和建设施工阶段，能耗值与碳排放量的占比均不到15%。3）不同养护方案在建设施工阶段的环境影响差异较大，铣刨重铺和薄层罩面技术在该阶段的能耗值和碳排放量均大于其他3种养护技术。该阶段环境影响最为集中的是混合料拌和环节，其次是摊铺及碾压环节。4）对于单次养护施工工程，铣刨重铺、薄层罩面、微表处、同步碎石封层、稀浆封层5种养护技术的年均能耗值排序为：同步碎石封层微表处稀浆封层铣刨重铺薄层罩面；年均碳排放量排序为：铣刨重铺同步碎石封层稀浆封层薄层罩面微表处。综合考虑节能减排及服役性能因素，在上述5种沥青路面养护技术中，薄层罩面技术表现最为优异。（由于印刷关系，查阅本文电子版请登录：http: 中华人民共和国交通运输部.2021年交通运输行业发展统计公报EB/OL.2023-03-19.https： of Transport of the People s Republic of China.2021 transport industry development statistical bulletin EB/OL.2023-03-19.https： Chinese）2 潘美萍.基于LCA的高速公路能耗与碳排放计算方法研究及应用 D.广州：华南理工大学，2011：50-60.PAN M P.Research and application of calculation 图8不同养护技术的总碳排放量Fig.8Total carbon emission of different conservation technologies350郑惠茹，等：沥青路面养护技术能耗及碳排放量化分析第 3 期method for energy consumption and carbon emission of expressway based on LCA D.Guangzhou：South China University of Technology，2011：50-60.（in Chinese）3 尚春静，张智慧，李小冬.高速公路生命周期能耗和大气 排 放 研 究J.公 路 交 通 科 技，2010，27（8）：149-154.SHANG C J，ZHANG Z H，LI X D.Research on energy consumption and emission of life cycle of expressway J.Journal of Highway and Transportation Research and Development，2010，27（8）：149-154.（in Chinese）4 刘士南，王厚植，张磊，等.基于全寿命周期的环氧再生路面碳排放研究J.材料导报，2022，36（S2）：113-120.LIU S N，WANG H Z，ZHANG L，et al.Study on carbon emission of epoxy recycled pavement based on LCA J.Materials Reports，2022，36（S2）：113-120.（in Chinese）5 李冠男，何亮，饶志鹏.基于LCA的高速公路养护维修 能 耗 与 CO2排 放 研 究J.公 路，2018，63（5）：269-275.LI G N，HE L，RAO Z P.Research on energy consumption and carbon dioxide emission of expressway maintenance phase based on life cycle assessment J.Highway，2018，63（5）：269-275.（in Chinese）6 邹晓勇.沥青路面节能减排养护技术碳排放定量评价 J.交通运输研究，2016，2（1）：38-44.ZOU X Y.Quantitative evaluation 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