瀝青路面與水泥路面的優(yōu)缺點

1、因地制宜黑白并舉-談我國高速公路“黑白路面”的比較與選擇-2005-04-15-交通部公路科學研究所研究員傅智前言根據(jù)交通部公路司2002年底的最新統(tǒng)計資料，我國水泥路面和瀝青路面兩種高級路面的建成總里程28.86萬km,其中水泥路面16.75萬km,占58%。水泥路面在高速公路上大約占25%，二級國道上約占67%。2002年完成水泥路面超過2.5萬km。因此可見，水泥路面在我國發(fā)展勢頭相當迅猛。特別是近幾年，交通部啟動了通縣公路和農村公路建設，在可預見的將來，水泥路面的發(fā)展將會更加迅速。近幾個月，筆者有機會到廣西、廣東、安徽、山西、陜西、甘肅、河北等省區(qū)調研，接觸到大量公路行業(yè)工程技術人員和

2、基層領導干部，我國高速公路建設中如何因地制宜地選擇路面類型是大家反映較多的問題之目前，我國高速公路使用瀝青路面越來越多，而水泥路面越來越少，出現(xiàn)了一邊倒的趨勢。甚至，一些過去水泥路面建造較多且技術和質量上處于全國領先的省區(qū)，如廣西、廣東、安徽等也出現(xiàn)了瀝青路面一刀切的情況。這給廣大的公路建設者帶來很深的擔憂，一些同志甚至提出了“水泥路面是否會壽終正寢”的疑問。就此問題，筆者希望通過兩種路面固有的優(yōu)缺點、資源狀況的分析，提出個人意見與大家共同商榷。期待通過討論，消除偏差，使我國高速公路建設走上“黑白并舉”的發(fā)展方向。與瀝青路面相比，水泥路面主要有兩大問題：一是水泥路面的行車舒適性不及瀝青路面；二

3、是水泥路面損壞后，修復難度大。關于水泥路面行車舒適性的提高和改善問題，作者曾有專門文章進行闡述。首要問題是提高動態(tài)平整度以及延長優(yōu)良平整度的使用年限。關于高平整度問題，通過大型機械化滑模施工技術10年的研究和推廣，水泥路面的動態(tài)平整度已經(jīng)有了質的改進。目前在我國使用滑模攤鋪技術鋪筑的高速公路水泥混凝土路面，最好的路段已經(jīng)能夠使動態(tài)平整度達到5<0.45的高水平，在一個25km左右的路面標段上，動態(tài)平整度已經(jīng)可以達到5<0.76;在上百公里的高速公路上已經(jīng)達到了葬0.851.15的水平。有鑒于此，將于今年7月1日起執(zhí)行的新編公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范（JTGF30-2003及公路

4、工程質量檢驗評定標準（JTJ071）（征求意見稿）中，已經(jīng)將高速公路和一級公路動態(tài)平整度的檢驗標準由1.50提高到了5<1.20。關于高平整度的長期保持性問題，近年來，我國在高速公路上使用了2項消除錯臺的技術：一是每條橫向縮縫使用傳力桿鋼筋支架；二是使用滑模攤鋪機的自動傳力桿插入裝置(DBI)。而且，全縮縫插傳力桿的水泥混凝土路面結構，已經(jīng)編進公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTGD40-2002)口公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范(JTGF30-2003)中。這種路面結構預計可以消除現(xiàn)有普通水泥混凝土路面上的接縫“咯噔”的跳車現(xiàn)象。關于水泥混凝土路面修復難的問題，交通部已在西部交通建設科技項

5、目計劃中立項，目前正在開展研究工作，攻堅目標是要在1012小時內(當晚)解決斷板的快速修復問題。另外在水泥混凝土路面的養(yǎng)護管理中要求及時進行兩項預防性的養(yǎng)護：一是隨時灌縫，保證接縫密封防水；二是對脫空面板在沒有斷板前進行灌漿穩(wěn)板。在設計上采用瀝青滑動封閉層，防止半剛性基層的沖刷脫空。水泥混凝土路面的修復難問題在使用新機械和新型材料的條件下是完全可以在一定程度地得到解決的。結論一：舒適性和修復難不應成為在高速公路上選用水泥混凝土路面的障礙。這些問題均可通過科技進步來解決，大家看到瀝青路面技術進步的同時，也應看到水泥路面近年來在施工、材料、機械等方面的進步和發(fā)展，樹立在高速公路上建好并養(yǎng)護好水泥混

6、凝土路面的信心。兩種路面的優(yōu)缺點對比分析1、瀝青路面的優(yōu)缺點瀝青路面業(yè)內人士俗稱“黑道”，又稱柔性路面，其優(yōu)點為：（1）瀝青路面由于車輪與路面兩級減振，因此行車舒適性好、噪音??；（2）柔性路面對路基、地基變形或不均勻沉降的適應性強；（3）瀝青路面修復速度快，碾壓后即可通車。柔性路面的缺點：（1）壓實的混合料空隙率大，耐水性差，宜產生水損壞，一個雨季就可能造成路面大量破損；（2）瀝青材料的溫度穩(wěn)定性差，脆點到軟化點之間的溫度區(qū)間偏小，包不住天然高低溫度，冬季易脆裂，夏季易軟化；（3）瀝青是有機高分子材料，耐老化性差，使用數(shù)年后，將產生老化龜裂破壞；（4）平整度的保持性差，不僅沉降會帶來平整度劣化

7、，而且材料軟化會形成車轍。2 、水泥混凝土路面的優(yōu)缺點水泥混凝土路面俗稱“白道”，又稱剛性路面，其優(yōu)點是：（ 1）水穩(wěn)定性較高，在暴雨及短期浸水條件下，路面可照常通行；（2）溫度穩(wěn)定性高，無車轍現(xiàn)象；（3）水泥混凝土是無機膠凝材料，主要水化產物水化硅酸鈣既是其強度的主要來源，既耐老化，又無污染。但在更長時期，會與所有巖石一樣，產生風化現(xiàn)象，水泥石風化與瀝青老化相比，時間長10倍以上，不構成工程問題。（ 4）平整度的保持期長。（ 5）在相同技術和工藝水平下，水泥路面大修前的使用年限長。高速公路水泥路面的設計基準期30年，瀝青路面的設計基準期15年。我國目前的基本狀況是超載和重交通路段高速公路瀝青

8、路面可使用5年，水泥路面可使用10年。水泥路面的缺點：（ 1）在相同平整度條件下，由于剛性路面不減振，因此行車舒適性不及瀝青路面；噪音較大，我國對低噪音水泥路面尚未開展研究和應用；（2）在路基、地基變形或不均勻沉降條件下，易形成脫空，附加應力很大，極易產生斷裂破壞，對路基穩(wěn)定性要求高，對不均勻沉降的適應性差。（ 3）水泥路面強度高、硬度大，即使斷板后也難于清除，修復難度大，新澆筑面板的養(yǎng)護期較長。3 、就水泥路面的問題開展的針對性研究（1）我國最新修訂的水泥混凝土路面設計規(guī)范與施工規(guī)范規(guī)定特重、重交通高速公路、一級公路甚至某些二級公路，基本路面結構為每條縮縫插傳力桿的水泥路面，極大地提高了平整

9、度的保持期與行車舒適性。（ 2）我國最新修訂的水泥混凝土路面設計規(guī)范與施工規(guī)范要求對非穩(wěn)定路基進行連續(xù)沉降觀測，根據(jù)觀測結果和經(jīng)驗，在一般不均勻沉降路段使用補強鋼筋或鋼纖維混凝土路面；對于極不穩(wěn)定的路段使用小塊預裂“活”路面。從路面結構設計上最大限度地防止斷板破壞。（ 3）提出積極的預防性養(yǎng)護措施：一是及時填補滲漏水的接縫；二是及時壓漿穩(wěn)板。防止在使用過程中的早期斷板。（ 4）針對水泥路面修復難，我國正在進行兩個方面的研究工作：一是快速清除機械設備；二是快通混凝土，達到1012小時即可完成修復，不阻礙交通之目的。結論二：水泥路面與瀝青路面都存在固有的優(yōu)缺點，誰也不可能“獨占”高速公路路面，必須

10、揚長避短、趨利避害地正確選擇和使用“黑白”兩種路面，實現(xiàn)共同進步和發(fā)展。兩種路面的資源狀況1、瀝青路面的主要材料資源狀況建造高速公路瀝青路面的最主要材料是重交通瀝青，我國目前基本依賴進口。首先我國是原油進口國，原油與瀝青總量缺口很大，我國每年重交通瀝青缺口超過100萬噸，由于建筑、水利、鐵路等各行業(yè)的大量需求，公路行業(yè)可得到的國產瀝青有限。近10年來，我國每年進口重交通瀝青的費用都在30億元以上。作為我國交通基本建設大宗原材料的重交通瀝青主要依賴國際市場，而國際市場上瀝青價格的波動很大，3、路基穩(wěn)定是建好水泥路面的前提近年來，我國修建的水泥路面也有相當數(shù)量的早期斷板破損問題。一般而言，前23年

11、的破損是由于基礎或路基不穩(wěn)造成的，所以經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，越是高路堤、軟路堤或填挖較多的路堤，越容易出現(xiàn)斷板；相反，低路堤、老路堤早期破損越少。使用34年后的水泥路面破損與接縫滲透水和沖刷密切相關，及時進行接縫填縫密封，并對沖刷脫空盡早進行探查和灌漿穩(wěn)板的水泥路面，運營狀態(tài)就好，使用壽命也可大大延長。路基沉降與脫空造成的斷板破壞，通過交通部公路科學研究所羅翥碩士的理論分析，從理論上引進除荷載應力和溫度應力外的第三應力即支承不均的附加應力計算，已經(jīng)得到了試函數(shù)法的解析解答，并與有限元法的解答相對照，結果基本一致。理論上能夠說清楚并不代表實際工程問題已經(jīng)解決，但指明了解決問題的方向。從路面工程建

12、設和養(yǎng)護實踐方面講，新近頒布的水泥混凝土路面設計、施工和養(yǎng)護規(guī)范已經(jīng)明確了解決問題的方法，但全面落實這些規(guī)定將有一個過程。關于路基穩(wěn)定性問題，相當數(shù)量的公路工程技術人員提出應給水泥路面的路基在建設期間足夠的穩(wěn)固時間，但在當前我國加快高速公路建設時期，項目建設程序不允許。工程技術人員的責任就是要從技術上采取有效措施，在較短工期條件下，探索新思路、新方法來解決穩(wěn)定問題。例如安徽省大規(guī)模使用的80cm厚路床改善土，廣西大量使用的粒料路床等技術已經(jīng)在相當程度上解決了此問題。4、加快水泥路面的科技進步客觀地看，在我國高速公路瀝青路面的建造技術和工藝水平要高于水泥路面，瀝青路面的大規(guī)模建設時期先于水泥路面

13、，瀝青路面建設中積累的成功經(jīng)驗比滑模攤鋪水泥路面更豐富、也更加成熟。但也應看到，在瀝青路面建設技術進步的同時，我國高速公路水泥路面的建造技術和工藝水平已經(jīng)取得了很大的進步?？梢哉f，已經(jīng)實現(xiàn)了跨越式技術發(fā)展和工藝進步。我國目前的高速公路滑模攤鋪水泥路面的建設規(guī)模、施工速度、平整度、彎拉強度及使用年限等具體指標已經(jīng)達到國際上發(fā)達國家水平。目前，我國在使用“雙摻技術”的高性能道路混凝土領域已經(jīng)達到國際領先水平。我國近年來建設的高速公路水泥路面的平均彎拉強度已經(jīng)達到6.57.3Mpa,韌性、抗超載能力和耐久性大大提高。在原材料和施工技術上實現(xiàn)了更強、更耐久的目標。具體體現(xiàn)在新修訂的公路水泥混凝土路面施

14、工技術規(guī)范中原材料擴展使用外加劑和摻合料，路面混凝土配合比為耐久性控制，高速公路要求使用滑模攤鋪技術、板底增加瀝青封層等。在水泥路面的結構設計方面已經(jīng)擺脫了多年以來單一普通水泥混凝土路面的束縛，實現(xiàn)了多元化，達到了更適應變形、更抗超載能力更強的目標。在新修訂的公路水泥混凝土路面設計規(guī)范中，已經(jīng)編進的水泥路面新結構有：全縮縫插傳力桿的混凝土路面；鋼筋混凝土路面；連續(xù)配筋混凝土路面；鋼纖維混凝土路面、結合式與分離式加鋪層等。不少工程技術人員提出：高級路面不是剛性路面就是柔性路面，可否做半剛半柔的路面？取得兩種路面共同之所長？從原材料角度看，半剛半柔的材料已經(jīng)存在，例如聚合物混凝土、樹脂混凝土等，技術上已經(jīng)成熟，但用于大規(guī)模高速公路路面的卻極少，問題出在造價和原材料產量與供給兩個方面。樹脂與聚合物是石化產品，沒有一個工業(yè)行業(yè)來支撐，導致價高量少，樹脂與聚合物的單價均在2萬元/噸以上。目前國內外尚