基于LCA的水泥路面与沥青路面环境影响评价

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自改革开放以来,我国的公路基础建设实现了飞跃式的发展。公路的建设在推动经济发展的同时,也带来了很多环境问题。因此,在公路建设过程时,在追求效益的同时需充分考虑公路建设的环境影响。一条公路从原材料的开采到路面的报废,每个阶段都需要消耗能源并排放大量的温室气体和其他污染物。对路面的能源消耗与排放进行量化分析可以帮助设计者意识到各个环节中能耗和排放的详细情况以及一些潜在的影响因素。有利于设计者从源头上认清问题并在设计过程中进行合理的、科学的,系统的节能减排方案设计。为了解决我国优质沥青数量不足,并改善普通水泥混凝土路面行车舒适性差以及损坏后修复难度大等问题,新型水泥混凝土路面,连续配筋混凝土路面(Continuously Reinforced Concrete Pavement,简称CRCP)成为人们新的关注点。虽然连续配筋混凝土路面在使用性能方面的优势已经得到论证,但其在环境影响方面的表现却鲜有研究。因此,本文采用生命周期评价(LCA)方法对连续配筋混凝土路面与得到广泛认可的沥青路面的环境影响进行了对比分析。文中将两种路面的生命周期分为四个阶段,包括原材料生产阶段,路面建设施工阶段、运营养护阶段和结构物拆除阶段等。并针对每个阶段选择合理的计算方法对能耗与排放进行量化分析。其中,能耗的计算方法包括定额法和IRI-车速-油耗模型。定额法适用于路面建设阶段,路面运营养护阶段中的维修以及路面结构拆除阶段施工机械的能耗计算。IRI-车速-油耗模型用于计算运营养护阶段因路面状况变化导致的车辆增加的油耗。排放的计算方法是统一采用排放因子法。由两种路面的生命周期清单数据分析可知,虽然连续配筋混凝土路面在整个生命周期中的能耗大于沥青混凝土路面,但由于连续配筋混凝土路面使用寿命长,折算成每年的能耗后连续配筋混凝土路面能耗低于沥青混凝土路面的能耗。从节能角度将,连续配筋混凝土路面绿色度高于沥青混凝土路面。这将为连续配筋混凝土路面在我国的推广在环境方面做出支持。路面运营养护阶段的环境负荷在两种路面生命周期环境影响中都是最大的。在沥青混凝土路面和连续配筋混凝土路面总能耗中分别占88.14%和73.3%。因此,保证路面状况良好,不仅能保证车辆的稳态行驶还将对路面的节能减排做出重要贡献。在两种路面的环境排放中,三种类别的排放量大小均为全球变暖>酸化效应>颗粒排放。而且,酸化效应和颗粒排放相比于全球变暖的排放往往相差两个和四个数量级。这说明在路面的整个生命周期内,温室气体的排放问题最为突出,所以应将减少温室气体排放作为减排的重点。本研究的研究成果有利于节能减排新技术的提出和应用并可为政府相关部门制定相应节能减排法规政策提供依据。
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