瀝青路面施工產(chǎn)生的環(huán)境問題和防治策略

陳 劍1,王 棟2

(1.浙江正方交通建設(shè)有限公司,金華 321025; 2.浙江公路水運工程監(jiān)理有限公司,杭州 310004)

瀝青路面施工產(chǎn)生的環(huán)境問題和防治策略

陳 劍1,王 棟2

(1.浙江正方交通建設(shè)有限公司,金華 321025; 2.浙江公路水運工程監(jiān)理有限公司,杭州 310004)

該文主要探討了瀝青路面施工過程給環(huán)境帶來的危害,同時提出了相關(guān)的防治措施。

瀝青路面; 施工; 環(huán)境; 防治

近年來,瀝青路面廣泛應(yīng)用于高等級公路,據(jù)調(diào)查我國瀝青路面占公路路面面層的80%之多,并且呈增長趨勢。隨著瀝青路面的廣泛使用,其施工過程產(chǎn)生的環(huán)境問題越來越引起人們的關(guān)注。

1 重視瀝青使用引起的環(huán)境問題成為歷史的必然

1.1 國家積極發(fā)展公路交通

21世紀初,我國交通部根據(jù)國家現(xiàn)代化發(fā)展的總體戰(zhàn)略部署,制定出了符合現(xiàn)代社會發(fā)展的現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略。早日實現(xiàn)公路交通現(xiàn)代化,為人們的日常出行提供安全暢通的交通條件,滿足社會發(fā)展和交通運輸?shù)男枰?以支撐國家的現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略目標。

1.2 發(fā)展公路交通業(yè)已成為各界人士的共識

評價一個城市的經(jīng)濟實力和發(fā)展水平,可以通過公路交通的建設(shè)水平來考察,公路交通事業(yè)已經(jīng)成為國家和社會各界人士的共識。

1.3 瀝青是修建道路中普遍使用的材料

瀝青是道路修建中常見的路面材料,石油瀝青主要是由烴類和少量非烴化合物組成的。飽和芬、芳香芬、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)通過不同的比例構(gòu)成了瀝青膠體結(jié)構(gòu),瀝青的理化特性也給環(huán)境帶來了一定的危害。

2 瀝青混凝土路面施工過程中對環(huán)境的影響

2.1 瀝青加熱過程中對大氣環(huán)境的影響

2.1.1 瀝青煙對環(huán)境的影響

瀝青煙是瀝青和石油煤炭等在高溫下擴散到空氣中的混合煙霧,在瀝青路面施工過程中,施工溫度可達120～160℃,部分有機物在高溫環(huán)境下經(jīng)過一系列的合成、裂解等化學反應(yīng)而產(chǎn)生瀝青煙。由于瀝青的組成比較復雜,不同成分的瀝青理化特性也有所差異。瀝青煙由多種芳香烴和一定量的雜環(huán)化合物組合而成,其組成成分與瀝青大致相同。瀝青煙含有的咔唑、吡啶、吡咯、茚等損害人體健康,刺激人的皮膚和粘膜,長期接觸可能導致咽喉炎、結(jié)膜炎、皮炎等疾病的發(fā)生,嚴重者引起中毒性肺炎,而且瀝青煙會對植物的生長造成不利的影響。

2.1.2 瀝青加熱過程中產(chǎn)生二氧化碳等氣體對大氣環(huán)境的危害

瀝青路面施工時,要采用大量的燃料對瀝青進行加熱,例如柴油、煤炭、天然氣等都是加熱瀝青常用的燃料?？紤]到燃料的經(jīng)濟性和運輸儲存條件等,通常采用煤炭對瀝青進行加熱。煤炭的燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化碳、二氧化硫和一氧化氮等氣體,二氧化碳含量的增加會導致溫室效應(yīng),二氧化硫在大氣中形成酸雨,這些氣體給大氣環(huán)境造成極大的負擔,同時影響農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境。

2.2 瀝青使用過程中對水環(huán)境的影響

雖然瀝青具有不溶于水的性質(zhì),但是在一定的環(huán)境條件下,乙醇、三氯甲烷等易溶于水的有機溶劑和有毒溶劑會促進瀝青在水中的溶解,一旦這些有害的物質(zhì)進入水體,便會造成嚴重的水體污染。瀝青分解的有害物質(zhì)被某些微生物吞噬后會在其體內(nèi)發(fā)生聚集,那么整條生物鏈都會受到危害。此外,公路運輸中的油污染具有很大的危害,如汽油、柴油、機油等對瀝青有溶解作用,來往的車輛會將剝離的瀝青混合料帶到污染區(qū)之外,雨水將殘余的廢油沖進魚塘、河流、田地等,造成二次污染。

2.3 瀝青使用過程中對土壤環(huán)境的影響

瀝青路面施工和大型維修過程中廢棄的瀝青混合料也會對環(huán)境造成一定的危害。瀝青路面施工對土壤環(huán)境的影響主要體現(xiàn)為以下方面:首先,作為有機物,瀝青在一定條件下在土壤中能夠被分解,具有提高土壤肥力的作用;同時由于瀝青具有粘滯性,所以可以起到固沙的作用;但是,大量的廢棄瀝青混合料不僅造成極大的不可再生材料資源的浪費,而且容易造成水土流失、土壤板結(jié)等問題,對水資源造成一定的污染,不利于動植物的生長。此外,在路面的維護、改建時,清除掉的瀝青混凝土會當作渣土遺棄掉,這樣浪費掉大量的碎石、粗砂、石粉、瀝青原漿等,同時對土壤造成嚴重污染。

3 防治對策

公路施工時,施工效率、公路質(zhì)量和使用壽命是施工單位和研究人員的研究對象。對于瀝青路面,學者們對其結(jié)構(gòu)性能進行了大量的研究,以下主要針對瀝青路面產(chǎn)生的環(huán)境問題做一些探討。

3.1 針對大氣污染的防治對策

根據(jù)上文中瀝青對大氣環(huán)境危害的分析,可以有針對性地采取防治措施。

3.1.1 采用改性瀝青

隨著交通運輸業(yè)的不斷發(fā)展,交通流量和行車頻率迅速增長,對公路的抗壓性、抗裂性、抗磨性、彈性等提出了更高的要求。針對瀝青的結(jié)構(gòu)特點和理化特性分析,研究出增強性能和節(jié)約資源的方法,在節(jié)能環(huán)保的前提下實現(xiàn)上述要求。通過加入添加劑的方法使瀝青改性,有效減少對環(huán)境的污染。瀝青改性劑品種繁多,例如DE改性瀝青、橡膠改性瀝青、乳化瀝青等都是常見的改性瀝青,可用于路面的鋪裝和公路網(wǎng)的養(yǎng)護和補強。

1)DE改性瀝青

DE改性劑能夠?qū)r青改性成DE改性瀝青,在DE改性瀝青混合料攪拌時可以吸收瀝青散發(fā)的有毒氣體,減少瀝青煙的排放,降低瀝青對人體健康的危害,減輕對大氣環(huán)境的影響。制作DE瀝青改性劑時,要求將瀝青加熱到160℃左右,加入一定量的DE改性劑,不斷攪拌直至均勻即可。但是由于DE改性瀝青的施工過程需要在較高溫度下進行,而且為了保溫需要多次加熱,所以不夠節(jié)能。

2)橡膠改性瀝青

在瀝青中加入一定比例的橡膠粉或者橡膠乳液,經(jīng)過攪拌后形成橡膠改性瀝青。橡膠改性瀝青具有更高的穩(wěn)定性,與基料間的黏度增大,能夠起到抗磨、防滑的作用。橡膠粉中的硫化機、炭黑、抗氧劑等還可以增強瀝青的吸附性,使其適應(yīng)氣候環(huán)境的變化。為了減少能源的消耗,通常采用廢橡膠制作橡膠改性瀝青,但是廢橡膠粉的加工過程難度較大,不僅需要消耗大量能源,還會造成一定的環(huán)境污染。所以,橡膠粉的加工還需要經(jīng)過深入的技術(shù)研究。

3)乳化瀝青

乳化瀝青具有施工方便,易于儲存等優(yōu)點。瀝青在170～180℃條件下進行熱熔,在機械作用下形成微小的顆粒后分散到含有乳化劑的水溶液中,將溫度控制在120～140℃范圍內(nèi),形成瀝青乳液。乳化瀝青能夠降低溫度、節(jié)約能源、減少瀝青煙的產(chǎn)生,進一步減少對大氣的污染。乳化瀝青制成的各種常溫路面與瀝青加熱混合路面有同樣的路用性能,而且產(chǎn)生固體廢棄物較少、節(jié)能環(huán)保,具有較大的應(yīng)用空間。

3.1.2 采用環(huán)保、節(jié)能的瀝青加熱工藝

先進的瀝青加熱工藝是確保施工節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵。瀝青的儲存和使用過程需要做好保溫工作,若儲存方法不當,使其接觸到陽光、氧氣,或者溫度過高就會導致瀝青硬化,進而使瀝青質(zhì)增加、瀝青延度降低,導致瀝青的性能遭到破壞。因此,選用保溫、密封的機械設(shè)備是節(jié)能環(huán)保的重要舉措。此外,瀝青煙是瀝青路面施工過程中需要解決的主要問題,對瀝青進行密封后加熱,實現(xiàn)即熱即提,避免了對瀝青的反復加熱,大大降低了瀝青煙的產(chǎn)生。這樣既節(jié)約了能源,又減少了有害氣體的排放,改善了大氣環(huán)境。

3.1.3 采用中溫化瀝青混合料

中溫化瀝青混合料是一種新型的節(jié)能環(huán)保熱瀝青混合料,利用中溫化技術(shù)降低瀝青混合料的攪拌、碾壓以及攤鋪溫度,同時對其性能沒有多大影響。中溫化瀝青混合料所需要的添加劑有發(fā)泡劑和發(fā)泡強化劑,這兩種添加劑能夠使瀝青結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,產(chǎn)生一定的微氣泡,有助于瀝青性能的改善和提升。同時,該技術(shù)能夠降低攪拌和碾壓溫度,經(jīng)實驗測定,中溫化瀝青混合料路面施工在能源消耗與二氧化碳的排放量方面比普通瀝青混合料路面施工降低了30%,所以中溫化瀝青混合料具有良好的應(yīng)用前景。

3.1.4 采用污染治理工藝

瀝青煙是瀝青路面施工中所要解決的重點和難點問題,瀝青煙的防治尚且處于理論研究和試驗階段,一直以來只能緩解瀝青煙的排放而沒有有效的防治辦法。燃燒法可以徹底解決瀝青煙的污染,但是該技術(shù)尚不成熟,燃燒后的粉塵容易導致二次污染,而且需要較高的成本投入;電捕法是利用靜電捕集器捕集瀝青煙中的顆粒,此方法也需要較高的一次性投資,還需要加設(shè)污水處理設(shè)備;吸附法是通過吸附劑吸附瀝青煙顆粒,此方法成本低,經(jīng)濟環(huán)保,不產(chǎn)生二次污染。但是從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā),從根源上降低瀝青煙的產(chǎn)生才是解決瀝青煙污染的關(guān)鍵,所以要不斷加強技術(shù)創(chuàng)新,改善加工工藝和污染治理工藝來實現(xiàn)瀝青煙的有效治理。

3.1.5 采用環(huán)保的燃料

水煤漿燃料是一種新型的高技術(shù)產(chǎn)品,節(jié)能環(huán)保、負荷調(diào)節(jié)范圍廣、性能優(yōu)越,具有較高的燃燒效率,而且易于儲存,未來有較大的發(fā)展空間。氣體燃料污染小,燃燒性能高,但是成本較高,所以今后要加強技術(shù)研發(fā)、降低成本、開發(fā)利用氣體燃料。

3.2 減少水環(huán)境污染防治對策

瀝青具有不溶于水的特性,只有在特定條件下或者其他物質(zhì)作用下才會對水環(huán)境造成危害,所以要采取措施阻止外界因素的影響。首先,在公路運輸過程中加強管理,避免危險品的泄漏,與瀝青發(fā)生理化反應(yīng),影響瀝青路面特性,造成水污染;其次,加強道路建設(shè)管理,禁止向水中投倒瀝青,實行安全衛(wèi)生填埋制度,禁止瀝青的隨意排放。

3.3 減少土壤環(huán)境污染防治對策

3.3.1 減少廢物產(chǎn)生量

通過改進生產(chǎn)和施工工藝,采用改性瀝青,減少瀝青廢棄物的產(chǎn)生量,同時提高公路的性能,延長道路使用壽命。

3.3.2 廢物回收利用技術(shù)——舊路面再生技術(shù)

將所要翻修改造的舊瀝青路面進行回收、破碎、篩分后,將瀝青各個組分如再生劑、新集料、新瀝青等適當配合,重新攪拌,從而得到性質(zhì)不同的調(diào)和瀝青。利用生產(chǎn)調(diào)和瀝青的原理,將某種組分的低粘度再生劑或一定黏度的瀝青加入到舊瀝青中去,調(diào)配成黏度適宜、性能優(yōu)越的再生瀝青,這就是舊瀝青的再生技術(shù)。舊瀝青路面再生技術(shù)大大提高了路面維護的質(zhì)量和效率,延長了道路使用壽命。舊瀝青與新瀝青在再生劑的作用下,調(diào)配成調(diào)和瀝青。瀝青路面施工中,每年都會有大量的瀝青廢棄物,如果能充分利用這些廢棄料可以節(jié)省大量的瀝青材料,同時有利于環(huán)境保護。舊路面再生技術(shù)又可以分為熱再生和冷再生技術(shù),二者都要對舊路面進行銑刨和回收,再添加適當?shù)牟牧险{(diào)制成再生瀝青。由于冷再生技術(shù)是向舊瀝青添加乳化瀝青,環(huán)保效果更明顯,符合可持續(xù)發(fā)展的要求,能夠取得可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。所以,此項技術(shù)需要一定的政策支持,鼓勵廢舊瀝青的再利用,還要加強舊瀝青路面再生技術(shù)與施工工藝的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,實現(xiàn)設(shè)備與技術(shù)的同步創(chuàng)新、相互促進。此項技術(shù)已經(jīng)在我國道路維修中得到了大量的試驗和推廣,例如滬寧高速公路上海段大中修工程采用了瀝青路面現(xiàn)場熱再生設(shè)備和技術(shù)進行表面作業(yè),取得了較好的施工效果。2004年,中聯(lián)重科研發(fā)了型號為LR4400的國產(chǎn)瀝青路面加熱機,實現(xiàn)了對瀝青路面的充分高效加熱和無煙霧排放,標志著我國在瀝青路面維護領(lǐng)域進入了一個新時代。

4 結(jié) 語

瀝青路面產(chǎn)生的環(huán)境污染是一個社會問題,其治理也是一個復雜的系統(tǒng)過程,需要政府部門和企業(yè)個人的共同努力。作為施工企業(yè),在引進國外先進技術(shù)的同時需要不斷加強技術(shù)創(chuàng)新、研發(fā)新設(shè)備、改進加熱工藝,有針對性地采取有效措施來防治瀝青路面對大氣、土壤以及水源等產(chǎn)生的污染。政府部門應(yīng)采取積極的政策支持,鼓勵新型環(huán)保瀝青材料在道路修建中的應(yīng)用。

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Environmental Problems and Prevention Strategy of the Asphalt Pavement Construction

CHEN Jiɑn1,WANG Dong2
(1.Zhejiang Zhengfang Traffic Construction Co,Ltd,Jinhua 321025,China;2.ZheJiang Supervision on Highway and Waterway Transportation Construction Engineering Co,Ltd,Hangzhou 310004,China)

This paper mainly discusses the environment harm of asphalt pavement construction,and puts forward relevant prevention and control measures.

asphalt pavement; construction; environment; prevention

2014-06-10.

陳 劍(1979-),工程師.E-mail:43320263@qq.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.026