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“双碳”目标下的新疆沥青路面材料循环利用前景分析

发布:2024-08-24 浏览:38

核心提示:写在本文之前:十四五期间,新疆交通运输行业将面临600余公里高速公路改扩建工程及近3000余公里高速公路养护工程,在“双碳”目标背景下,全面推广沥青路面材料循环再生利用技术将成为行业发展的必然趋势和选择。天山天池深秋改革开放40年来特别是党的十八大以来,我国交通运输发展取得举世瞩目的成就,交通运输对经济社会发展实现了从“瓶颈制约”到“基本适应”的历史性变化。截至2020年底,全国公路通车总里程达519.8万公里,其中高速公路通车总里程达16.1万公里,有力的支撑了社会经济的高速发展,为交通强国建设奠定了坚

写在本文之前:十四五期间,新疆交通运输行业将面临600余公里高速公路改扩建工程及近3000余公里高速公路养护工程,在“双碳”目标背景下,全面推广沥青路面材料循环再生利用技术将成为行业发展的必然趋势和选择。
天山天池深秋改革开放40年来特别是党的十八大以来,我国交通运输发展取得举世瞩目的成就,交通运输对经济社会发展实现了从“瓶颈制约”到“基本适应”的历史性变化。
截至2020年底,全国公路通车总里程达519.8万公里,其中高速公路通车总里程达16.1万公里,有力的支撑了社会经济的高速发展,为交通强国建设奠定了坚实的基础。
与此同时,早期修建的公路已经步入养护维修期,我国每年约有15%的公路沥青路面需要养护维修,产生的旧沥青路面材料近亿吨,由此带来的能耗和排放问题日益突出。
因此,交通运输部在《“十三五”公路养护管理发展纲要》中提出“高速公路、普通国省道废旧路面材料回收率分别达到100%、98%,循环利用率分别达到95%、80%以上”的目标。
赛里木湖北岸近年来,我国在高效合理利用沥青路面铣刨回收料(Reclaimed Asphalt Pavement,以下简称“旧料”)领域开展了大量的科学探索和工程实践。
中东部天然砂石资源匮乏地区已经形成了较为成熟的成套应用技术,并进行了大规模推广应用。
其中,江西、广东等省份旧料回收率已达到100%,循环利用率已达到90%以上。
但在新疆,旧料的回收利用率较发达地区仍有较大差距。
其原因在于,天然砂石资源丰富,材料运距较短,造成天然砂石材料价格普遍不高。
此外,旧料循环利用需要铣刨、运输、筛分等处理,再生沥青混合料与原生沥青混合料相比,其经济优势不明显,甚至在个别天然砂石运距较短的项目中出现了再生沥青混合料价格高于原生沥青混合料造价的情况,在遇到沥青价格低谷期,这种价格差距更是叠加放大。
一段时期内,新疆由于经济发展相对落后,公路建设资金相对紧张,经济效益成为工程建设方案比选的最主要因素之一,造成新疆少有大规模采用沥青路面材料循环再生利用技术的工程案例。
同时,新疆与中东部地区自然环境存在较大差异,中东部地区已经形成的旧料循环再生技术在新疆的适用性尚未有系统性研究论证,尤其是再生混合料在高温、严寒、大温差、强紫外线等新疆特有自然环境下的相关研究成果十分缺乏。
性价比不高、技术储备不足,是旧料再生利用技术在新疆应用规模不理想的关键因素。
天山艾肯达坂南坡2020年9月,我国首次提出“30·60”双碳目标。
2021年3月召开的两会上“碳达峰、碳中和”被首次写入政府工作报告。
实现“碳达峰、碳中和”是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策,是着力解决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展的必然选择,是构建人类命运共同体的庄严承诺。
2021年10月召开的第二届联合国全球可持续交通大会上,习近平主席发表了题为《与世界相交与时代相通在可持续发展道路上阔步前行》的主旨讲话,站在世界发展大势和人类前途命运的高度,深刻阐释可持续交通发展的重要意义,明确提出“坚持生态优先,实现绿色低碳”,为促进绿色低碳转型,为实现“碳达峰、碳中和”作出积极贡献。
在“双碳”目标及加快建设交通强国、推动交通运输行业高质量发展的时代背景下,新疆地区全面实现沥青路面材料循环再生利用是必然的趋势和选择。
巴音布鲁克云霞旧料循环利用途经按照实施方式分为就地和厂拌再生两种,二者各有优缺点,适用条件也有所区别。
相较于就地再生技术,厂拌再生对再生混合料的材料组成调整空间更大,对设备机具的要求更低,实施过程容错率更高,对结构病害的处治更加彻底。
厂拌再生技术按照结合料的不同,分为厂拌冷、热再生两种,均为我国目前主流的再生技术。
一、厂拌热再生技术应用环境及主要影响因素分析沥青路面热再生技术是指将回收的旧料加热,并通过修正级配、添加再生剂、补充新沥青的方式,使回收的旧料成为满足使用功能的再生沥青混合料。
其中,厂拌热再生是热再生中应用最广泛、技术和设备壁垒最低的路面再生技术,可对再生混合料级配及性能进行有效控制。
厂拌热再生沥青混合料(Plant Hot Recycled Asphalt Mixture,以下简称“再生料”)中增加旧料的用量,可显著降低能耗和排放,当旧料掺量增至30%~50%时,每公里路面建造过程中的二氧化碳减排量可达38114千克~63524千克。
因此,厂拌热再生过程中,旧料的掺量越高,取得的环境效益越好。
目前,我国再生料中的旧料掺量根据各地需求和技术的不同,基本处于20%~50%范围内。
工程实践证明,在我国大部分地区,旧料掺量低于30%时,再生料可满足高速公路中、下面层的使用要求,其水稳定性及抗裂性与新沥青混合料基本相当,同时还具有高于新沥青混合料的抗车辙能力;旧料掺量在40%以下时,再生料可满足高速公路柔性基层使用要求。
事实上,在我国中东部地区的高速公路大中修工程中,30%~40%旧料掺量的再生料已经被较为广泛的用于中、下面层及ATB基层中,已取得了良好的效果。
此外,近年来的科学研究表明,在采取合理措施来恢复旧料中老化沥青的性能后,旧料掺量达50%时,再生料的各项性能指标仍能维持在与原生混合料相近的水平。
天山胜利达坂北坡厂拌热再生沥青路面的实施主要受到以下方面的影响和制约。
(一)旧料中的旧沥青技术性能的评价与恢复缺乏明确指导旧料中的旧沥青在热再生混合料中可部分发挥有效结合料的作用。
但是,旧料在气候、环境等因素作用下,其中的沥青发生了不同程度的老化,导致老化沥青的粘滞性更高、黏弹性更差。
旧料掺量较高时,老化沥青将造成热再生混合料中混溶形成的再生沥青劲度显著增大,这提高了再生料水稳定性和低温抗裂性不足的风险。
我国现行再生技术规范根据不同旧料掺配比例及旧料中旧沥青针入度,提出了新沥青性能等级的确定方法。
但现行规范中尚未明确如何选择再生剂对旧料中老化沥青的性质进行调节。
在做好旧料中老化沥青进行恢复的同时,还要合理选择新沥青的种类及用量,并按照再生沥青相关指标对旧料掺量进行优化调整,补充混合料中所需的结合料,使热再生混合料性能达到最佳状态。
(二)旧料的含水率难以控制相同拌和工艺下,旧料含水率越高,再生料的出料温度越低,为保证出料温度,需要延长旧料预热时间、提高预热温度,导致生产效率降低。
旧料含水率每提高1%,加热旧料所需的能耗提高10%;同时,过高的含水率将导致较多的水存留在热再生混合料中,造成混合料黏附性降低。
因此,国内外对旧料再生利用中的最大含水率均明确限制,南非沥青再生手册的质量控制要求中规定旧料含水率不超过0.5%,我国再生技术规范中要求旧料含水率低于3%。
按照规范要求,旧料应分类存放于料仓内,但事实上,大多数拌合站没有足够的料仓存放动辄数万吨的旧料,往往是露天堆放再加以简单覆盖,如此存放,旧料的含水率不仅较高,而且料堆还存在显著的湿度梯度。
(三)旧料材料组成的变异性难以有效控制目前,沥青混合料拌合站内的库存旧料往往处于混杂、露天堆放状态。
这些混杂旧料的

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