基于生命周期分析的钢桥面铺装层环境影响研究

摘要

随着我国能源紧张和环境污染问题日益突出，道路工程在建设和运营过程中产生的环境影响受到越来越多的关注，钢桥面沥青铺装层作为道路工程中不可或缺的重要组成部分，也应当注重推行节能减排环保技术，保护生态环境。然而目前国内外对钢桥面铺装层的研究大多集中于结构设计和材料性能研究，对铺装层的环境影响关注较少。因此本文应用生命周期分析展开钢桥面铺装层环境影响研究。
　　首先，在对钢桥面铺装与传统沥青路面进行比较的基础上提出应对已有路面生命周期分析模型进行改进，即建立适用于钢桥面铺装层的生命周期清单和建立分析结果可信度评估方法，总结常用的生命周期分析方法，并选择过程生命周期分析方法展开研究。
　　其次，将钢桥面铺装层的生命周期划分为原材料生产、混合料拌合、铺装层铺筑、运营管理和铺装层铲除四个阶段，在对各阶段环境影响因素调研的基础上，对钢桥面沥青铺装层能耗和气体排放数据进行收集和计算，建立钢桥面沥青铺装层生命周期清单。
　　进而，以生命周期基础理论为指导，对路面生命周期分析模型进行改进，采用不确定度指标和敏感度指标对数据质量进行评估，应用蒙特卡罗模拟计算分析结果的不确定度，并规定当分析结果不确定度小于10％时，分析结果具有可信度，从而建立起基于生命周期分析的钢桥面铺装层环境影响分析模型。
　　最后，应用钢桥面铺装层环境影响分析模型对钢桥面铺装层中应用较广的“双层环氧”铺装层和“下层浇注+上层SMA”铺装层展开环境影响研究，通过蒙特卡罗模拟得出分析结果不确定度小于10％，从而验证了分析结果具有可信度。根据分析结果可知，“下层浇注+上层SMA”铺装层的初级能源消耗约为“双层环氧”铺装层的1.32倍，全球变暖潜值约为“双层环氧”铺装层的1.59倍，酸化约为“双层环氧”铺装层的1.63倍，可吸入无机物约为“双层环氧”铺装层的1.58倍，因此“下层浇注+上层SMA”铺装层的环境影响大于“双层环氧”铺装层，并根据分析结果提出了相应的铺装层节能减排建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 路面生命周期分析研究现状

1．2．2 生命周期分析不确定度研究现状

1．2．3 国内外研究现状总结

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究的主要内容

1．3．3 研究技术路线

第二章 钢桥面铺装层生命周期分析方法研究

2．1 钢桥面沥青铺装材料

2．1．1 常用铺装材料

2．1．2 典型铺装结构

2．1．3 现有路面LCA运用于钢桥面铺装层的适用性分析

2．2 钢桥面铺装层生命周期分析方法

2．2．1 生命周期分析技术框架

2．2．2 钢桥面铺装层LCA类型的选择

2．3 本章小结

第三章 钢桥面铺装层生命周期清单分析

3．1 能耗与排放计算方法

3．2 原材料生产阶段

3．3 混合料拌合阶段

3．3．1 混合料拌合的能源消耗

3．3．2 混合料拌合的环境排放

3．4 铺装层铺筑阶段

3．4．1 混合料运输阶段

3．4．2 现场施工阶段

3．5 运营管理阶段

3．6 铺装层铲除阶段

3．7 本章小结

第四章 钢桥面铺装层环境影响分析模型研究

4．1 目标与范围定义

4．1．1 研究目标

4．1．2 研究范围

4．1．3 功能单位与基准流

4．2 影响评价

4．2．1 清单分析结果分类

4．2．2 特征化模型选择

4．3 结果解释

4．3．1 数据质量评估

4．3．2 数据质量控制

4．4 模型参数与分析工具

4．4．1 模型参数

4．4．2 分析工具

4．5 本章小结

第五章 钢桥面典型铺装层环境影响研究

5．1 案例背景

5．1．1 模型参数的确定

5．1．2 养护频率与养护面积

5．2 影响评价与数据质量评估

5．2．1 影响分析结果

5．2．2 数据质量评估

5．3 结果分析与建议

5．3．1 “双层EA’’与“GA+SMA”环境影响对比分析

5．3．2 “双层EA”环境影响关键因素分析

5．3．3 “GA+SMA”环境影响关键因素分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 进一步研究的设想

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文