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瀝青面層施工能耗計(jì)算及其影響因素
瀝青路面是中國(guó)高等級(jí)公路的主要路面形式，瀝青路面面層修筑過程的拌和、運(yùn)輸、攤鋪與碾壓均需消耗設(shè)備的燃油與電能，且排放大量的CO2等溫室氣體。因此，測(cè)算瀝青面層施工過程的能源消耗并分析其影響因素，全面了解瀝青路面面層修筑的能耗水平，為路面材料的生態(tài)設(shè)計(jì)和清潔生產(chǎn)提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)施工工藝的低碳化設(shè)計(jì)，降低施工企業(yè)的生產(chǎn)成本，其意義顯著。
本文在對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)選出基于施工定額的瀝青面層施工能耗的計(jì)算方法，并分析其影響因素。
一、瀝青路面施工階段能耗的計(jì)算方法
根據(jù)數(shù)據(jù)來源及適用范圍的不同，可將瀝青面層施工階段的能耗（以下稱為施工能耗）計(jì)算方法分為理論計(jì)算法、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法和定額法。
理論計(jì)算法是指以機(jī)械設(shè)備額定參數(shù)為基礎(chǔ)建立能耗計(jì)算方法?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法是指通過調(diào)查瀝青面層現(xiàn)場(chǎng)施工的全部能耗，獲取基準(zhǔn)參數(shù)，并據(jù)此建立單位質(zhì)量瀝青混合料的能耗計(jì)算方法。定額法是指以中國(guó)現(xiàn)行的《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T B06—2007）和《公路工程機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額》（JTG/T B06-03—2007）為基礎(chǔ)，在計(jì)算出單位瀝青混合料機(jī)械臺(tái)班數(shù)之后，結(jié)合機(jī)械設(shè)備單位臺(tái)班的能源消耗參數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算單位瀝青混合料的能耗。
綜合對(duì)比3種方法，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，調(diào)查計(jì)算結(jié)果精確，更接近實(shí)際情況，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況復(fù)雜難以全面調(diào)查；理論計(jì)算法與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法正好相反，是根據(jù)機(jī)械設(shè)備的額定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，但當(dāng)設(shè)備的生產(chǎn)功率、設(shè)備老化情況、單耗或綜合油耗等發(fā)生變化時(shí)，能耗計(jì)算結(jié)果會(huì)發(fā)生變化；定額法由于通過多年計(jì)算與分析，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史經(jīng)驗(yàn)，考慮到了施工機(jī)械、施工地區(qū)及混合料類型的差異性，具有可靠度高、可行性好的特點(diǎn)。
綜上，本文采用定額法計(jì)算瀝青路面面層的施工能耗。
二、瀝青路面面層施工能耗的計(jì)算方法
瀝青路面面層施工能耗，主要包括瀝青混合料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓的能源消耗，以重油、柴油等液體燃料消耗以及電力消耗為主。本文以細(xì)粒式瀝青混合料為例，詳細(xì)說明定額法的計(jì)算過程。
2.1 瀝青混合料生產(chǎn)能耗
通過預(yù)算定額確定生產(chǎn)1000 m3 細(xì)粒式瀝青混合料所需的機(jī)械臺(tái)班數(shù)量，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用規(guī)定了每一機(jī)械臺(tái)班的液體燃料及電力消耗量，由此可計(jì)算生產(chǎn)1000 m3 細(xì)粒式瀝青混合料所需的液體燃料和電力消耗量，結(jié)果如表1~3所示。
按照不同能源的熱值，計(jì)算生產(chǎn)1000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的總能耗，結(jié)果如表4所示。
2.2 瀝青混合料運(yùn)輸能耗
預(yù)算定額確定了運(yùn)輸1000 m3細(xì)粒式瀝青混合料所需要的運(yùn)輸車輛臺(tái)班數(shù)，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額規(guī)定了每一運(yùn)輸車輛每臺(tái)班的柴油消耗量，由此可計(jì)算瀝青混合料運(yùn)輸?shù)哪芎?，結(jié)果如表5所示。
2.3 瀝青面層攤鋪能耗
預(yù)算定額確定了攤鋪1000 m3細(xì)粒式瀝青混合料所需要的攤鋪機(jī)械臺(tái)班數(shù)，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額給出了每一攤鋪機(jī)械臺(tái)班的燃料消耗量，由此則可以計(jì)算攤鋪1000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的能耗，結(jié)果見表6、7所示。
2.4 瀝青路面碾壓能耗
預(yù)算定額確定了碾壓1000 m3細(xì)粒式瀝青混合料所需要的碾壓臺(tái)班數(shù)量，機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額給出了每一碾壓機(jī)械臺(tái)班的燃料消耗量，由此則可以計(jì)算碾壓1000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的總能耗，結(jié)果見表8。
三、施工能耗計(jì)算與影響因素分析
3.1 瀝青路面工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介
某高速公路全長(zhǎng)20km，雙向四車道，路面寬為28m，其中車道寬15m、中央分隔帶3m、兩側(cè)路緣帶1.5m、硬路肩7.0m、土路肩1.5m，瀝青面層所需材料數(shù)量如表9所示。上面層采用改性瀝青細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13，中面層為基質(zhì)瀝青中粒式瀝青混凝土AC-20，下面層為基質(zhì)瀝青粗粒式瀝青混凝土AC-25。
3.2 瀝青面層施工能耗計(jì)算與分析
瀝青混合料生產(chǎn)設(shè)備為西筑4000型拌和樓，額定生產(chǎn)能力為320t/h。根據(jù)基于施工定額的瀝青面層施工能耗的計(jì)算方法，進(jìn)一步計(jì)算出上、中、下面層瀝青混合料的生產(chǎn)總能耗，結(jié)果如表10所示。
混合料平均運(yùn)輸距離為7.5km，運(yùn)輸車輛載重為13t。按照運(yùn)輸能耗計(jì)算方法，計(jì)算瀝青混合料運(yùn)輸?shù)呐_(tái)班數(shù)及能耗，如表11所示。
拌和樓生產(chǎn)能力為320t/h，使用2臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)T6000型攤鋪機(jī)。根據(jù)攤鋪能耗的計(jì)算方法，可計(jì)算該工程的攤鋪能耗，結(jié)果如表12所示。
根據(jù)碾壓能耗的計(jì)算方法，可計(jì)算碾壓過程總能耗，其中6~8t光輪壓路機(jī)每臺(tái)班柴油消耗為54.86kg，12~15t光輪壓路機(jī)每臺(tái)班消耗為80.92，16~20t膠輪壓路機(jī)為42.29kg，20~25t膠輪壓路機(jī)為50.29，結(jié)果如表13所示。
基于施工定額的瀝青面層施工能耗匯總結(jié)果見圖1。由圖1可知，在混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓4個(gè)環(huán)節(jié)中，能耗最大的為混合料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，占總能耗的88.4%；其次為混合料運(yùn)輸環(huán)節(jié)，占總能耗的5.8%；碾壓環(huán)節(jié)占4.4%，攤鋪環(huán)節(jié)占1.4%。
3.3 瀝青面層施工能耗的影響因素分析
基于定額法的計(jì)算結(jié)果可得生產(chǎn)1000 m3細(xì)粒式瀝青混合料的總能耗，如圖2所示?？梢?，拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力越高，意味著生產(chǎn)效率也越高，生產(chǎn)單位瀝青混合料的能耗也越低，生產(chǎn)能力為320t/h的拌和設(shè)備比30t/h的能耗降低了17.8%。1000 m3瀝青混合料的運(yùn)輸油耗如圖3所示。
由結(jié)果可知，單位質(zhì)量混合料的運(yùn)輸總能耗隨著運(yùn)距的增加產(chǎn)生線性增加；隨著汽車載重量的增大，汽車空返次數(shù)減少，總能耗也隨之降低，載重20t的運(yùn)輸總能耗是載重10t的70%左右。
當(dāng)拌和設(shè)備生產(chǎn)能力提高時(shí)，為適應(yīng)生產(chǎn)效率，必須配備更大型的攤鋪碾壓設(shè)備與之配套。生產(chǎn)效率的逐漸提高，使得單位質(zhì)量瀝青混合料的攤鋪與碾壓能耗降低，如圖4、5所示。
