摘要：道路工程的碳排放不仅仅存在于道路基础设施建设期，从生命周期评价的角度来看，长期的运营维护施工碳排放占比高达80%。因此，在道路基础设施领域开展节能减排技术的研究和应用对于实现“双碳”目标具有重要意义。本文总结了为实现道路建设的节能减排进行的工作。首先，要建立科学、有效的碳排放评价体系；其次，总结了目前在材料、结构、养护等方面降低碳排放的研究进展；最后，对道路建设今后的节能减排技术发展方向和趋势进行了分析。分析结果表明，新型的材料和科学的养护技术在节能减排中发挥着重要作用，应在今后的发展过程中加强技术创新研发和成熟技术的推广应用。

1碳排放评价体系

要推进低碳长寿命路面体系的发展，首先要建立科学、可行的碳排放评价体系，评价体系的建立可以规范排放标准，并在此基础上对新项目的建设和已建项目的运行过程进行监督，做到有法可依，加强监督。有了评价体系和方法才能进行不同路面结构能耗及排放的对比，选择更优的路面结构，计算路面新技术，如沥青路面冷拌/温拌技术等的节能效果，对道路新材料进行节能减排评价等。

而现存碳排放评价体系在实施过程中缺乏政府政策引导；评价对象范围有限；评价指标缺乏明确详细的核算方法；没有建立综合打分体系；没有建立独立权重系统；评价结果的输出形式过于抽象。碳排放的计量方法如：实测法（需要专用的收集测量设备）；碳排放因子法（根据不同的化石能源的燃烧碳排放系数计算生产过程中的碳排放量）等都需要在大气中寻找碳排放源，而公路建设中的碳排放大都属于间接排放，所以这些方法很难在公路建设中应用。

目前科学有效的评价方法是生命周期评价方法（Life Cycle Assessment，LCA），具体应用中对阶段划分略有差异，但主要是针对路面施工的建设阶段、维修阶段、拆除回收阶段分别建立能耗与碳排放模型。针对每个阶段通过物料平衡法（基于质量守恒定律）进行碳排放的定量统计。

2沥青路面低碳建设研究

从沥青路面建设各个阶段的碳排放数据来看，碳排放主要集中在建设阶段和养护拆除阶段。建设阶段的低碳研究主要集中在三个方面，一是研究低碳、节能的新型环保沥青；二是新型路面结构的设计研究；三是新型生产工艺的推广应用。

2.1新型环保沥青

2.1.1生物沥青

生物沥青利用生物石油与石油沥青或外掺剂融合制成，其中生物石油是利用一些生物质，如农作物秸秆、藻类、废弃食用油脂等通过热裂解、水热液化等方式制得生物质重油，因为生物质重油与沥青有很好的相容性，因此，可以将二者融合制得生物沥青。这样一方面可以降低石油的用量，另一方面这些生物质都具有可再生、可降解、来源广泛、绿色环保的优点。

2.1.2乳化沥青

乳化沥青是沥青和乳化剂在一定工艺作用下，生成水包油或油包水的液态沥青。乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法（乳化），扩散到水中而液化成常温下黏度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。可以常温使用，也可以和冷、潮湿的石料一起使用，这是乳化沥青可以降低碳排放的主要优势所在。

2.1.3环保抑烟沥青

抑烟剂可以提高沥青的燃点、闪点，并且高温时释放出的有毒有害气体的数量仅为普通沥青的60%～80%。抑烟剂包括有机类和无机类，有机类抑烟剂自身有毒故使用较少，无机类氢氧化铝或氢氧化镁等金属氢氧化物是最常用的抑烟剂，但其掺量过高会对沥青材料的力学性能有不利影响。因此，研发绿色环保的复合型抑烟剂和抑烟沥青制备工艺是近年来抑烟沥青路面重点研究的方向。

2.2路面性能影响因素

本文统计了三种路面结构在原材料方面的碳排放数据，以及不同阶段的碳排放情况，如表1、表2所示，优异的路面结构不仅在建设阶段原材料碳排放总量更低，而且可以通过延长路面的使用寿命、减少路面在使用过程中的大修次数来降低使用过程中产生的碳排放。

表1不同路面结构原材料能耗（MJ）

表2不同阶段路面碳排放（kg）

通过对比不同类型路面结构的性能发现：优化沥青混合料材料性能或增厚沥青层层厚可以提高路面的抗车辙能力；中面层对车辙贡献率最大，所以选择性能优越的中面层材料可以改善整体路面的抗车辙性能；柔性基层材料或刚柔复合式基层材料可以改善单半刚性基层的抗水损能力和干缩开裂问题；搭配粒料类基层+半刚性底基层的复合式基层，再采用高模量材料中面层，不仅性能有所改善，而且碳排放量相较于传统沥青路面可减少25%左右，有较好碳排放优化效果和更好的经济、环境效益。

2.3新型低碳生产工艺

2.3.1温拌/冷拌技术

温拌技术基本与热拌工艺流程一致，只是温度降低30℃左右，此工艺可以通过降低温度降低碳排放；相比于热拌改性沥青混合料，温拌改性沥青混合料在拌和过程中可以减少约19%的能耗和12%的排放，具有良好的节能减排效益。

2.3.2再生技术

在旧路拆除改造过程中产生的大量废旧料浪费是导致路面拆除阶段碳排放的主要原因。其实这些旧料仍然可以通过一定的技术手段得以重新利用，这就是沥青再生技术，也是沥青低碳建设的重要手段之一。沥青再生技术是指将拆除的旧料经过回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和，获得满足路用性能的再生沥青混合料，并用其重新铺筑路面的一套工艺技术。根据施工温度和场地又有就地热再生、厂拌热再生、厂拌冷再生之分，几种方式的优缺点见表3。无论是对路面病害的治理能力方面，还是节约成本，减少污染等方面，就地热再生技术能真正做到低碳、节能、高效。

表3 不同再生技术优缺点对比

再生技术的关键在于沥青的再生，即通过加入再生剂，如玉米油、润滑油等使得已经老化的沥青重新恢复或接近原有的性能。关于沥青再生的机理，被广为接受的有两种理论，一种理论是“相容性理论”，该理论从化学热力学出发，认为沥青产生老化的原因是沥青胶体中各组分相容性降低，导致组分间溶度参数差增大。若能使其溶度参数差减小，沥青即能恢复甚至超过原来的性质。另一种理论是“组分调节理论”，该理论是从化学组分移行出发，认为由于组分的移行，沥青老化后，沥青质增加，而胶质减少，所以导致沥青的针入度减小、软化点上升、延度减小、路用性能降低，通过补充胶质减少沥青质来恢复沥青原有性能。

2.3.3沥青路面低碳薄铺一体化技术

低碳薄铺技术主要分两个方向，一是通过提升材料性能，降低满足要求的铺设厚度，从降低材料用量方面达到节能减排的效果；另一方面是通过分层摊铺一体压实的施工方式，从生产成本方面达到节能减排的效果，一体化技术一方面可以节约两次碾压的成本，另一方面一次碾压也可以使得两层材料之间相互嵌挤，避免产生层间滑移的相关病害，提升行车安全性和舒适性，降低交通事故发生概率，减少资源浪费、能源消耗。一体化技术施工成本比厂拌热再生技术节约101832元/千米，并且一体化技术能有效利用原路面材料，减少环境污染和资源浪费。

3沥青路面低碳养护研究

3.1预养护技术

预养护技术是一种科学的养护方法，指在路面破坏前就根据不同的病害制定相应的养护方案，强调养护管理的主动性以及合理性，争取以最低的成本取得最大的效益，同时进行预养护也可以提前修复路面存在的一些隐患，保证延缓一部分的结构损坏，起到防微杜渐的作用。研究表明：在路面使用周期内进行3～4次预防性养护工作可以延长使用寿命10～15年，节约养护费用45%～50%。

交通运输部在2005年印发《关于防治高速公路沥青路面早期损坏的指导意见》中也明确表示：“定期对路面结构强度、抗滑性能、平整度和路面破损状况等进行检测，并采用路面管理系统对路面使用状况进行评价，科学制订养护计划，针对路面早期损坏加强预防性、及时性养护工作，能够延长路面使用寿命。”

预养护技术中最重要的两个内容一个是预养护的时机的确定，另一个是养护技术的选择。预养护时机的确定一般是利用效益费用模型来确定，即选择合适的路面使用性能指标作为基准，对比采取预养护措施和不采取任何预防性养护措施两种情况的费用效益比，根据费用效益分析建立最佳预养护时机。此外，也针对实际情况提出了一些满足低碳要求，且效果良好的预养护措施。

3.2低碳预养护技术

传统的养护施工需要消耗大量的资源，人力和费用投入都较高，且传统的公路养护技术难以满足当前发展要求。因此，结合预养护理念，现已提出了微表处、稀浆封层、薄层罩面等预防性养护方式，利用这些技术手段，可以提升公路质量，使公路的建设达到更好的效果。

微表处技术（Micro—Suricing）是最常用的一种预养护技术，主要是利用聚合物改性乳化沥青制备冷拌混凝土，在轻微病害初期，在道路表面进行薄层摊铺，以提高沥青路面的使用性能和耐久性，同时提高原路面的承载力和预防病害能力。超薄磨耗层、稀浆封层也是类似的预养护技术。随着材料的进一步改进，又提出了雾化封层的技术，即直接用雾化乳化沥青喷洒在处于早期破坏的道路表面，通过乳化沥青渗入裂缝，与原路面材料发生物理化学反应，从而起到修复作用。这种新的技术施工更为便捷，也能更大程度降低路面大修的成本，延长路面的使用寿命。

以上方式都是针对轻微的表面损伤进行的全面的预养护技术，对比较严重的破坏，或者局部较深的车辙、坑槽等病害，学者们还提出兼顾低碳环保和使用效果的养护技术，即就地再生技术。就地再生技术最大的优点是能够部分或全部利用沥青路面回收料，在现场进行拌和摊铺，既利用了旧料，又节约了运输成本。因此现场再生工艺在公路密集度高、流量大时具有特别重要的意义。