使用传统材料和替代材料进行路面建设和维护时的能源与碳排放估算：一项比较分析

《Scientific Reports》：Energy and carbon estimation in construction and maintenance of pavements using conventional and alternative materials: a comparative analysis

　　

摘要

路面建设和维护对环境影响及基础设施支出具有重要作用。本研究评估了五种柔性路面方案和四种刚性路面方案在交通量（范围为3000万至1.5亿标准轴次，MSA）不同情况下的隐含能量（EE）、隐含碳（EC）以及建设和维护成本。柔性路面的设计遵循IRC:37-2018标准，采用了不同的基层和底基层配置；而刚性路面的设计则基于IRC:58-2015标准。刚性路面方案采用了诸如连接肩部、钢筋、加宽车道以及在干贫混凝土（DLC）上铺设的优质混凝土（PQC）等设计特点。柔性路面设计假设加州承载比（CBR）保持恒定，而刚性路面板的厚度则不随CBR变化。研究估算了整个设计周期内建设和计划维护阶段的隐含能量和隐含碳。除了传统材料外，还评估了使用高达50%的粒化高炉矿渣（GGBS）替代水泥以及高达30%的再生骨料的情况。能量和碳强度数据来源于成熟的生命周期评估数据库，而设备生产率和成本估算则基于标准施工规范。结果表明，随着交通负荷的增加，隐含能量、隐含碳和成本也随之增加；然而，使用替代材料可将隐含能量和隐含碳降低约20–30%，总体成本降低约5–15%，从而支持更可持续的路面设计实践。