沥青路面材料绿色低碳生产关键技术研究及应用

　　一、项目总体介绍

　　在十二五和十三五期间，由于极端污染事件频发，北京市作为首善之区，在全国率先打响了蓝天保卫战，全面加强了环保指标要求和环保督查力度。在此背景下，沥青混合料制造作为交通基础设施建设领域的支柱行业，受生产工艺影响，且环保设施基础薄弱，处于高污染高排放高能耗状态，一时面临巨大的绿色低碳转型压力。在2016年-2018年3年间，北京市30%的沥青混合料搅拌站，因环保问题关闭，导致沥青路面材料供应能力断崖式下降，影响了首都道路基础设施建设进度。

　　在此情景下，通过科技创新实现沥青路面材料生产全面绿色低碳转型，化解企业生存危机，解决道路建设供料难题，已成为行业发展的迫切需求。从2016年开始，北京市市政路桥建材集团有限公司(以下简称建材集团)，在北京市交通委员会和北京市生态环境局的联合指导下，围绕产品、场站、运输三个方面开展绿色产品研发、绿色生产技术研究、新能源车辆探索应用等创新工作，提出“沥青路面材料绿色低碳生产关键技术”，实现产品本源抑排、生产过程减排、运输场景降排，系统科学全面支撑行业绿色低碳转型成功，助力国家绿色交通建设。

　　二、主要做法

　　围绕沥青路面材料生产全过程的“硬件”设施和“软件”产品，从场站设施体系化环保升级、绿色低碳产品研发应用、新能源运输升级三大方面建立绿色低碳生产模式，探索出一整套面向沥青路面材料的绿色低碳生产关键技术，形成绿色低碳生产模式加以推广应用，取得了显著的效果。

　　2.1 绿色低碳产品研发应用

　　绿色低碳产品的研发及应用从材料本源降低污染物排放，通过降低生产温度减少沥青烟气排放和废旧材料循环再生利用2个技术路径达到绿色低碳目的。

　　一、温拌沥青混合料关键技术研发及应用

　　温拌沥青混合料关键技术是指在保持热拌沥青混合料良好路用性能的前提下，有效降低混合料生产施工温度(30℃～40℃)，使其拌和、摊铺、碾压等施工温度介于热拌沥青路面材料和冷拌沥青路面材料之间的路面施工技术。

　　降低沥青混合料生产温度30℃，一方面降低沥青材料的生产温度，减少了材料小分子有机物排放，抑制了沥青烟气的产生;另一方面降低了生产过程中加热燃料的使用，减少了场站的能源消耗，达到了显著的节能减排效果。基于企业自主测算：对比普通热拌产品，生产1吨温拌沥青混合料，可减少2立方天然气使用，沥青烟气排放浓度降低50%及以上。建材集团是国内较早研发应用并持续迭代温拌技术的企业，2005年参与铺设我国首条温拌沥青混合料试验路，此后自主研发温拌外加剂打破国外垄断，从化学改性和物理改性打通多条温拌效果技术路线，并实现规模化生产。十四五期间累计应用温拌沥青混合料产品近10万吨。

　　二、废旧沥青混合料热再生利用技术

　　沥青路面材料再生技术，是将原有沥青路面废旧材料再生循环处理后应用于道路基础设施建设和养护工程中，变废为宝，形成一个符合循环经济模式的产业链，即避免废旧材料对土地占用和环境污染，也可实现石料、沥青等原材料的二次利用，具有显著的环境和经济效益。

　　经过多年的技术迭代，建材集团从单一产品再生实现到多类型产品再生应用、从废旧材料再生比例20%提升至40%及以上、从粗糙直接再生到精细化高值化再生，已将技术迭代至第四代，技术与设备同步升级，实现40%及以上再生比例规模化稳定生产、普通产品和高品质产品再生实现，每年废旧沥青混合料再生量近百万吨，解决了北京市废旧沥青混合料无法消纳难题。

　　2.2 绿色沥青混合料场站建设

　　沥青混合料场站是沥青路面材料生产的重要载体，也是实现绿色生产的关键所在。建材集团通过沥青路面材料生产工艺流程，梳理分析污染源和污染物产生原因，研究提出“沥青混合料搅拌站绿色生产评价方法”量化差异，总结先进经验凝练一整套环保提升措施支撑问题解决，助力场站绿色转型实现。

　　基于技术创新指引，建材集团对所属场站开展系统化环保改造，更新改造拌合设备20余台套，建造储料筒仓24座、密闭储料场20万平方米，硬化路面18万平方米，购置清扫洒水车辆20余台，污染物排放口安装除尘器净化设施和沥青烟处理装置。经改造，建材集团主要大气污染排放浓度显著降低，颗粒物排放浓度降低50%以上，所属场站扬尘现象基本杜绝，场景厂貌焕然一新。

　　
图1 建材集团所属场站环保升级后厂貌

　　2.3 新能源运输工具应用

　　在超大城市北京，沥青混合料场站为固定式场站，通过重型运输车将沥青路面材料运输至施工现场。既往，沥青路面材料运输多为重型柴油运输车，行驶过程中会产生大量的尾气排放，对沿线造成负面影响。

　　为实现全链条的绿色低碳生产，建材集团组建绿色新能源运输企业，该企业是全国首家拥有新能源纯电动专业沥青混合料运输车辆、纯电动专业作业车辆的企业，拥有纯电动运输车50台，氢新能源运输车100台。通过应用新能源车辆替代柴油车辆，一方面扩大新能源车辆应用场景，支持车辆能源结构调整;另一方面实现运输过程中的节能减碳，

　　
图2 建材集团氢、电新能源车应用

　　三、取得成效

　　3.1 所获知识产权

　　研究所形成的成果“沥青混合料搅拌站绿色生产关键技术及评价方法”和“沥青混合料排放检测关键技术及评价方法”，经技术鉴定，总体达到世界先进水平，部分成果达到世界领先水平。相关成果获得发明专利4项。

　　3.2 所获奖项及荣誉

　　该系统技术成果先后获得以下奖项：

　　表1 成果获奖情况

序号	名称	奖项
1	废旧沥青路面绿色高值化冷态再生循环利用关键技术及示范应用	华夏建设科学技术奖一等奖
2	沥青路面老化机理与防治技术及工程应用	中国公路学会科学技术奖一等奖
3	城镇道路路面废弃物高值化利用技术、装备及产业化	北京市科技进步奖二等奖

　　

　　基于绿色低碳提级工作体系化开展，2021年建材集团所属路驰分公司被国家工信部评定为“国家级绿色工厂”，也是行业内首个国家级绿色工厂;2024年建材集团所属昌平沥青厂和房山沥青厂被北京市工信局评为“北京市绿色工厂”

　　3.3 推广应用规模

　　十三五和十四五期间，建材集团累计应用绿色低碳产品600万吨，其中温拌沥青路面材料应用近100万吨，再生沥青路面材料应用约600多万吨，在道路新改建、大修、中修等工程上均有应用，获得了建设方和施工方的高度认可。

　　建材集团所属京内所有沥青路面材料场站在2019年均已完成了场站设施系统化环保升级，经多年运行，实施效果良好。

　　建材集团所拥有的150辆新能源车辆，实现在沥青路面材料运输场景全面应用，同时业务拓展至“公转铁”和砂石专业，运输范围为北京市全市域，京津冀及内蒙部分区域。

　　3.4取得效益

　　一、社会效益

　　通过采用技术成果，建材集团在2016年-2019年间行业规模缩减了30%以上的背景下，所属京内沥青路面材料生产场站未有一家因环保问题被关停。

　　2024年北京市交通委员会和北京市生态环境局联合测评北京市绿色星级场站，建材集团所属场站获批全部五星级场站。

　　建材集团的绿色产品、绿色场站和新能源车辆应用被中国交通报、中国建材报、北京卫视等媒体报道。

　　二、环境效益

　　(1)节能降碳效益

　　较普通热拌沥青混合料，每生产一吨温拌沥青混合料产品，可解决天然气2立方，折合成约为0.004吨二氧化碳。建材集团近年来累积生产温拌沥青路面材料约10万吨，可节约天然气20万立方，降低二氧化碳排放约800吨。

　　基于车辆能源消耗数据测算：依据150辆氢、电新能源车辆全年实际运行公里数估算，每年减少柴油消耗量实现的碳减排约9750吨。

　　(2)减排效益

　　通过降低场站污染物排放，相对于未进行改造的沥青混合料搅拌站，经试验数据测算：厂界颗粒物(TSP)浓度排放降低60%以上;厂界VOCs(非甲烷总烃)排放浓度降低50%以上;搅拌楼除尘筒有组织排放二氧化硫浓度降低约50%。

　　温拌沥青混合料关键技术应用，相对热拌沥青路面材料，二氧化硫排放浓度减少40%;氮氧化合物排放浓度减少近60%，摊铺时沥青烟排放浓度降低60%以上。

　　三、经济效益

　　建材集团形成热再生技术，能高效利用废旧改性沥青混合料剩余性能，参照北京原材料物价水平，按照30%-40%再生比例计算，每吨再生产品材料成本降低近80元，经济效益显著。