麻省理工学院混凝土可持续发展中心的研究人员研究了许多影响路面环境足迹的因素。

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尽管全球近2100万英里(3400万公里)的铺面道路似乎是静止的,他们的环境足迹几乎是固定的。

当使用一种叫做路面寿命周期评估的技术研究道路的所有阶段时,很明显,路面的环境影响不会随着施工而结束。事实上,在路面的使用寿命期间,会产生大量的排放物,也被称为它的使用阶段。

几个因素,就像路面质量对燃油效率的影响一样,照明,它通过碳化吸收二氧化碳的能力,都促成了这种足迹。

另外,这些因素可能因路面环境的不同而有所不同,包括气候和交通量。这会使路面使用阶段的影响难以计算。

在《清洁生产杂志》上发表的一篇论文中,麻省理工学院混凝土可持续发展中心(CSHub)的研究人员检查了路面的使用阶段,并计算了环境对其环境足迹的影响。他们的工作发现使用阶段高度依赖于上下文。

橡胶与道路的交汇处


虽然使用阶段会有相当大的环境足迹,在建造路面之前做出的决定可能会影响该足迹的大小。

“事实证明,路面的设计和维护间接影响了环境,”杰里米·格雷戈里说,CSHub执行董事和最近论文的作者。

“其中一些影响包括路面通过其反射率影响气候的方式,通过长期通过铺路材料吸收二氧化碳,以及它们如何影响驾驶它们的车辆的燃油消耗。”

后一种效果,称为路面车辆相互作用(PVI)导致燃油消耗过多,是使用阶段路面排放的最大贡献者之一。

顾名思义,PVI是指车辆轮胎和行驶道路之间的相互作用。这是一个多方面的现象。

路面表面不平整


第一个,最明显的是,pvi的方面是粗糙度,指路面表面的不平整。除了影响乘坐舒适性外,粗糙度对燃油消耗有显著影响。

“路面越粗糙,车辆减震器系统的能量耗散越多,”格雷戈里说。“然后,车辆必须消耗更多的燃油以克服这种额外的能量耗散。我们称之为过度燃油消耗。”

加上粗糙度,PVI的第二个方面是偏转。“变形与重型车辆有关,主要是卡车,”格雷戈里说。“卡车的重量会在路面上留下一个很小的凹痕,因此车辆总是在很浅的山坡上行驶。像粗糙,偏差也会导致燃油消耗过多。”

由于过量的燃油消耗只会使燃油经济性降低几个百分点,对普通司机来说,这不是很明显。但是,当考虑到每天有成千上万辆车穿过一段人行道时,这几个百分点加起来。在加利福尼亚州,在过去的五年里,高速公路上的过量燃料消耗总计10亿加仑。

考虑上下文


虽然粗糙度和偏差对使用阶段的环境影响有显著影响,另一个因素也在发挥作用——人行道的背景。

“当我们查看路面的整个生命周期评估时,我们发现这些结果与环境息息相关,”格雷戈里说。

“背景包括路面所处的气候,那条人行道的交通量,路面设计类型,以及该路面未来的维护和修复计划。所有这些因素将结合起来决定路面的环境影响。”

本文作者选择了九种不同的情景来研究这些特定环境条件的影响。他们分析了美国四个不同气候州的人行道——密苏里州,亚利桑那州,科罗拉多,还有佛罗里达。在每个气候区内,然后他们观察不同交通水平的道路。

交通影响路面环境影响的最重要因素


在研究了数据之后,他们发现,交通是影响路面环境影响的最重要因素。

“事实证明,对于交通量非常大的路面,他们对环境的总体影响中,很大一部分与车辆的使用阶段和过度燃油消耗有关,”格雷戈里说。

例如,州际公路,交通量最大,使用阶段的影响也最大——高达整个生命周期影响的78%。

“另一方面,对于交通工具较少的路面,大多数环境影响都与材料和建筑有关,”格雷戈里说。这些交通量较少的道路,像州公路和乡村公路一样,使用阶段影响较低,分别为38%和37%,分别。

除了交通之外,路面的设计和维护也会影响其环境足迹。

例如,由于州际公路上有大量的客运车辆,他们路面的粗糙度是过度燃油消耗的主要来源。如果没有定期维护,州际公路的粗糙度可能会增加,导致更大的燃油消耗。

由于乡村和州际公路的卡车交通量高于州际公路,这些路面的变形对过量燃油消耗的影响可能大于粗糙度。为了减轻偏转的影响,路面必须设计得足够坚硬,能够承受卡车的重量。

路面使用阶段的气候因素


气候也会影响路面使用阶段的环境足迹。在寒冷的气候下,由于冻融破坏,一些路面会更快地退化,因此可以有更高的粗糙度。这会增加寒冷气候条件下这些路面上车辆的过量燃油消耗。

在温暖的气候中,由石油基材料制成的路面更容易变形,这增加了它们对偏转的敏感性。反过来,在温暖气候条件下在这些路面上行驶的卡车有更大的燃油消耗。

最终,最近的这篇论文展示了在路面使用阶段,为了使其尽可能可持续,必须考虑多少环境因素。格雷戈里说:“重要的是不要在任何特定的环境中假设任何环境影响。”“你真的需要计算数字。”

麻省理工学院混凝土可持续发展中心是一个由麻省理工学院多个部门的研究人员组成的团队,致力于混凝土和基础设施科学,工程,以及经济学。它的研究得到了波特兰水泥协会和预拌混凝土研究和教育基金会的支持。

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尽管全球近2100万英里(3400万公里)的铺面道路似乎是静止的,他们的环境足迹几乎是固定的。当使用一种叫做路面生命周期评估的技术研究道路生命的所有阶段时,很明显,路面的环境影响并不是以……