能源与道路建设——道路里程是多少?

当我们想到道路上的能源使用时,我们往往会想到我们的汽车燃烧汽油。随着人们对环境健康和不断上涨的燃油价格的日益关注,汽车制造商正在寻找使驾驶更加节能的方法。但是修建道路本身所需要的能量呢?道路建设的哪些方面对能源的需求最大,道路建设的总需求与道路使用的需求相比是多少?在本期的RoadReady通讯中,我们将探讨道路建设的能源需求。

道路建设和能源

了解道路施工的能源要求需要看大局。整体而言,巷道施工仅在整个寿命中占道路的一小部分,其中大多数来自道路上的交通。欧洲巷道项目研究估计,平均而言,巷道交通量大约是施工的能量密集率约18倍。

建筑和交通对总行路能源使用的相对贡献

建筑和交通对总行路能源使用的相对贡献

然而,建筑过程中消耗的能源仍然很重要,值得关注。除了实际铺装过程中使用的能源和燃料外,还需要能源来生产和提炼材料、运输材料和设备以及最终处理道路。Bob体育下载链接APP在道路建设中,大部分能源需求与铺路机或铺装位置无关。Bob体育下载链接APP

体现了能量

当考虑一个施工过程的总能耗时,理解隐含能量的概念是很重要的。对于给定的材料或产品,隐含能量表示生产链中每个过程的能量投入总和。这包括原材料的提取,这些材料的加工,运输,处理,以及任何其他需要能源的处理。内蕴能量是用能量单位作为物质体积或密度的函数来衡量的。

提取,生产和改进铺路材料所需的能量是道路结构所需的能量的巨大贡献者,无论是使用沥青还是混凝土都构造。结果,各材料的实施能量讲述了道路建设的总要求。让我们来看看每种材料的一些主要能量汇。

石油蒸馏等过程有助于提高沥青的隐含能量

石油蒸馏等过程有助于提高沥青的隐含能量

沥青

用于道路施工的沥青的生产始于石油的提取和改进。必须蒸馏原料石油以将其分解成其各个组分,其中一些用于沥青路面。Bob体育下载链接APP为此,石油必须受到强烈的热量和压力。一旦沥青粘合剂分离,必须连续加热以防止其固化。结果,甚至存储沥青粘合剂的能量成本。然而,沥青水泥不是铺设沥青的唯一成分。也必须提取聚集体,这是来自原始源或再循环材料。然后将这些聚集体压碎并储存直至用于生产沥青混凝土。然后将聚集体干燥并与沥青水泥混合,并且可以将其运输到建造场所。植物的骨料干燥和沥青混合是沥青生产过程中最大的能源水槽。 Estimates of the embodied energy of asphalt vary, but generally hover around a value of three megajoules for each kilogram of paveable asphalt produced. To put this into context, the power needed to make one kilogram (about 2 pounds) of asphalt could power a typical household for about an hour.

具体的

混凝土的实施能量是由波特兰水泥生产的主导。这是通过加热碳酸钙或石灰石至极高的温度来完成的。这允许从形成氧化钙的碳酸钙中释放二氧化碳分子,其与其他材料混合以形成熟料。然后将其与石膏结合以产生水泥。混凝土生产的其他单独组件,如混合和加工,消耗远低于水泥生产的能量。与沥青相似,混凝土的具体能量包括汇集,破碎和储存骨料。然而,混凝土生产不需要在混合之前干燥聚集体。对混凝土的体现能量估计通常是每公斤混凝土的一个兆瓦左右。

总能耗

许多研究试图表征道路铺路工程的总能源投入。由于每个巷道项目都不同,研究人员之间的方法不同,因此没有单一的巷道能源成本的正确价值。华盛顿大学的META研究发现,合理的估计总能量消耗是每千克铺设的两条巷道之间的两到四个。一条脊椎被定义为一公里长的道路,这是一个宽度的单车道(例如,一公里的标准两个车道道路代表两个车道)。本研究中指出的最低值发现的值小于每条车基的单个Terajoule,而最高值超过每条阵线17千克。尽管沥青和PCC道路建设之间的差异显着差异,但柔性刚性和刚性的路面类型的总能耗均具有类似的结果。Bob体育下载链接APP下图表显示了过程类型的能源使用的典型崩溃,来自同一研究。这些值是近似的,并且可以在不同的项目中广泛变化。

公路建设项目的典型能耗分类

公路建设项目的典型能耗分类

把这些数字放在一个大背景下,建设一条一公里长的公路所需的能源相当于燃烧2.3万加仑的传统汽油。假设每加仑汽油行驶20英里,这意味着铺设一公里所需的总能量(。6英里)的单车道道路相当于行驶75万辆汽车所需的汽油。一般来说,在道路使用寿命的前两年,建筑的能源成本被车辆使用所掩盖。《绿色道路手册》(Greenroads manual)是一套道路建设的可持续性评级系统。该手册估计,在一年的时间里,每条车道每公里的道路建设所消耗的能源大约相当于20-40个美国家庭的平均能耗。

修复公路比修建新公路消耗更少的能源

修复公路比修建新公路消耗更少的能源

研究注意力也集中在道路康复的能源需求。对于沥青路面的叠加,每个平方米的路面约为100到Bob体育下载链接APP300兆瓦的数量依赖于覆盖层,聚集距离和其他变量,例如使用回收率。作为一个例子,假设车道宽度为3.6米(12英尺),这转化为每车道千克的0.4-1.2长joules的范围。结果,当与我们之前讨论的能量数相比,我们可以看到巷道康复大约是作为新建筑的能量密集的四分之一。

改进空间

随着行业的观点来使道路建设更节能,良好的第一步是探索推动不同类型路面的能源成本的“大票”项目,如水泥生产和沥青混合。Bob体育下载链接APP例如,因为水泥生产负责刚性路面的大量总能量使用,所以可以抵消混凝土中的水泥含量的技术具有显着节省的潜力。Bob体育下载链接APP这些包括胶凝材料,如炉渣炉渣,天然水泥和水合石灰,以及包括粉煤灰和二氧化硅烟雾的天然波利醇。除了在混合物中取代一些水泥之外,Pozzolans还具有其他益处,包括改善的可加工性和对硫酸盐的耐药性。

诸如暖混合沥青的技术有助于降低混合过程的能量要求

诸如暖混合沥青的技术有助于降低混合过程的能量要求

相比之下,在沥青生产中,一些最大的能源需求是集料的干燥和沥青工厂的混合。因此,改进骨料的干燥方法可以提高能源利用率。此外,使用温拌沥青技术可以使沥青在较低的温度下混合。温拌沥青生产采用一些化学或物理过程来增加沥青在较低温度下的流动性,最多可减少20%的能源需求。

尽管走道路建设的能源要求,但汽车仍然占据了道路上的能源使用。然而,建造和维护我们道路的能量不是一个微不足道的事情。能源密集型材料生产和建设具有重大成本,环境和金融。温暖沥青和混凝土添加剂等技术正在制造巷道建筑更节能,并将在未来几年继续持续下去。虽然我们专注于使我们的汽车更高效,但我们将继续努力减少我们开车的道路的能量足迹。

4条评论“能源与道路建设——道路里程是多少?

  1. 查询:

    1.用于串联路辊和用于沥青孔的沥青覆盖的沥青滚筒的典型中的典型没有。

    2.新铺沥青修补的养护周期是多少?

    3.什么是所需的压缩层?足够厚7毫米/

    谢谢,

    戴夫

  2. 考虑到在HMA的生产中使用了大量的蕴涵能量,需要通过有效的养护来全力保护现有的路面。Bob体育下载链接APP因此,可以消除昂贵和消耗能源的重建过程,以最小的努力和成本恢复现有的道路表面。

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