【新刊速览】刘颖昊等：普通沥青路面与钢渣沥青路面碳足迹评价

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普通沥青路面与钢渣沥青路面碳足迹评价
刘颖昊1,       肖永力1,       汪水泽2,       上官方钦3,       宋中华1,       罗通辰1
(1.辽宁科技大学材料与冶金学院,    辽宁    鞍山 114051;2.辽宁省绿色低碳与智能冶金重点实验室,    辽宁   鞍山 114051)

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摘 要

为了给“双碳”目标下公路建设中低碳材料的合理选择提供科学依据，并为提升钢渣沥青的使用提供支撑，评估了普通沥青路面与钢渣沥青路面的全生命周期碳足迹，以确定2种路面材料的碳排放差异。 涉及从原材料准备、铺筑、维护到拆除回收的整个生命周期，采用生命周期评价（life cycle assessment ，LCA）方法，建立了环境影响评价模型，并收集了各阶段的能源消耗数据。基于ISO（International Organization for Standardization）生命周期评价标准，功能单位定义为长度1 km、宽度3.75 m、厚度4 cm的路面单元。使用了内部数据收集和外部LCI（leader communications incorporated）数据库，包括Ecoinvent数据库和文献调研数据。研究对象为普通沥青路面和钢渣沥青路面，涉及的主要物料消耗和能源包括石材、钢渣、炸药、电力、柴油等。通过质量分配法处理共生产品，建立了工序阶段清单模型，并计算了2种路面的碳足迹。研究结果表明，钢渣沥青路面的全生命周期碳排放比普通沥青路面低69.6%，主要差异体现在原材料准备、路面铺筑和维护阶段。钢渣沥青路面因其较长的使用寿命和较低的维护需求，在维护阶段显著降低了碳排放。此外，还分析了2种路面在不同阶段的碳排放分布以及主要物料消耗和能源的碳排放贡献，提出了未来研究方向，包括进一步优化路面工程技术、降低环境影响，以及推广低碳建设技术。研究结果为理解和降低道路建设中的环境影响提供了新视角，并为公路建设行业的碳减排提供了理论支持和技术指导。

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关键词

沥青路面 / 钢渣 / 碳足迹 / 生命周期评估 / 公路建设 / 固废资源化利用 / 低碳材料 / 碳排放

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引 言

在全球气候变化加剧与“双碳”战略深入推进的背景下，交通基础设施低碳化转型已成为中国可持续发展的重要议题。据交通运输部统计数据显示，截至2023年中国公路总里程突破544.1万km，伴随大规模建设产生的全生命周期碳排放问题日益凸显。特别是传统沥青路面材料在生产、施工及养护过程中产生的温室气体排放，约占道路建设碳排放总量的 62%~75%。与此同时，钢铁行业副产物炉渣年产量约3亿t，其堆存处置带来的环境压力与资源浪费问题亟待解决，而将钢渣等工业固废替代天然骨料应用于道路工程，已成为固废资源化与碳减排协同的重要技术路径。

尽管现有研究已关注到钢渣沥青路面的工程性能，但在全生命周期视角下，钢渣替代材料对道路碳足迹的影响机制仍缺乏系统研究:1)既有碳排放核算多聚焦于材料生产阶段，对施工工艺革新带来的排放因子变化缺乏系统量化；2)钢渣预处理能耗与长期服役性能的关联效应对碳排放的反馈机制尚不明确；3)不同区域产业链协同度对钢渣替代减排效益的空间异质性研究不足。这种认知局限导致行业在材料选择时难以建立科学的环境效益评估体系，严重制约“无废城市”建设与交通低碳目标的协同推进。本研究基于生命周期评价(life cycle assessment ,LCA)方法，构建包含“原材料获取-路面铺筑-路面维护-拆除回收”4大阶段的碳排放核算模型。通过对比分析普通沥青路面与钢渣沥青路面的碳足迹差异，重点揭示钢渣掺配比例、预处理工艺优化对减排效益的作用规律。研究成果不仅可为道路工程的低碳材料选择提供量化决策依据，更能推动建立“钢铁-交通”跨行业碳减排协同机制，对完善基础设施领域碳排放核算标准、促进循环经济发展具有重要理论价值与实践意义。

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精 选 图 表

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结 论

1)普通沥青路面与钢渣沥青路面的碳足迹(CO2-eq)分别为157.3t和47.9t，钢渣沥青路面全生命周期碳排放比普通沥青路面碳排放低69.6%。2)1种路面生命周期碳排放主要差距在原材料准备阶段、路面铺筑阶段及路面维护阶段。与普通沥青路面相比，钢渣沥青路面在原材料准备阶段、路面维护阶段碳排放分别降低了42.8%和81.6%，但路面铺筑阶段碳排放升高了 4.9%。3)2种路面维护阶段碳排放产生差距的主要原因是，钢渣沥青路面使用寿命比普通沥青路面长50%，维护期间使用的沥青混合料量及相应消耗的柴油及电力大幅下降，从而造成钢渣沥青路面维护阶段碳排放比普通沥青路面大幅降低。4)本文研究方法首次纳入钢渣预处理(磁选破碎、陈化)及拆除回收阶段的碳排放核算，整合企业生产数据及国际数据库，构建混合生命周期清单(life cycle inventory)，解决单一数据源代表性不足问题，确保全生命周期覆盖完整性。5)基于生命周期碳足迹差异分析，提出以下针对性低碳优化路径:针对铺筑阶段碳排放升高问题，建议采用余热回收式钢渣陈化技术，利用钢厂余热加速钢渣体积稳定性处理，优化骨料级配设计，减少沥青黏结料过量消耗；优化全生命周期养护策略，动态调整养护周期，延长钢渣路面免维护期，进一步减少维护阶段混合料用量。

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引 用 本 文

[1]刘颖昊, 肖永力, 汪水泽, 等. 普通沥青路面与钢渣沥青路面碳足迹评价[J]. 钢铁, 2025, 60(9): 204-213.

[1]LIU Yinghao, XIAO Yongli, WANG Shuize, et al. Carbon footprint evaluation of ordinary asphalt pavement and steel slag asphalt pavement[J]. Iron and Steel, 2025, 60(9): 204-213.