为什么中国没有像美国一样大范围地使用水泥路面(Concrete Pavement)?
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造价上,按预算单价,目前是差不太多的,水泥混凝土略便宜一点。但实际中可能水泥混凝土便宜更多些,题主说和美国不同,我想主要是水泥和沥青在各自国家的单价不同。我国沥青缺乏,尤其是沥青含蜡高,重交通所需的沥青大量靠进口,而反过来,我国是世界第一大水泥生产国,如果注意点财经消息,这些年水泥和钢材产能过剩一直是老生常谈,尤其是前些年国际油价暴涨的时候,沥青混凝土路面的差价更大些。水泥混凝土造价优势还体现在寿命长(但在中国仅停留在理论上,后面会说说,这也是导致沥青路面呈现一边倒的原因之一),高等级水泥混凝土路面的设计寿命是30年,沥青混凝土是15年。
关于两种路面的对比刚好是我在知乎的第一个回答的问题 沥青混凝土公路和水泥混凝土公路的优缺点都有哪些? - 知乎用户的回答 没查什么资料,凭经验写的,具体数据不多,不过以目前国内主流概念看基本是没错的。简单的说,沥青混凝土路面行驶舒适性和养护的方便性是高于水泥混凝土路面的,对环境来讲,噪音和扬尘也好于水泥混凝土路面,另外,沥青混凝土路面的表面粗糙,不易打滑,从安全性上也利于高速行车,所以在经济许可的情况下,高等级道路用沥青混凝土的确是国内主流。
题主要是早观察这个问题十几年的话,结论又不一样了, 这些年流行的“白改黑”使得大量的高等级道路由原先的水泥混凝土路面改成了沥青混凝土路面(实际严格来讲仅仅沥青铺面的复合式路面受力还是水泥混凝土层),所以以为中国一直在高等级公路中采用沥青混凝土路面。 其实不是的,比如90年代修建的四川的第一条高速---成渝高速很多路段就是水泥混凝土路面,直到2007年才改成沥青混凝土路面的。而且大家看到的很多所谓的沥青路面,实际是水泥混凝土路面上铺的沥青面层,在增强承载力的基础上改善了舒适性。中国这些年发展是真快,记得我刚工作的时候,水泥混凝土路面还有一定优势的,很多新建高等级道路还是采用水泥混凝土路面---我很烦它,因为除了结构图还要画分块和接缝图,平交就更麻烦。后来随着经济发展,追求环保和舒适,沥青路面越来越多,而 由于我国早期设计、施工的原因导致以前的水泥混凝土路面并没有体现出寿命长的优势,通车没几年就坏了,反而凸显了水泥混凝土路面难维护的特点 ,沥青路面补个疤几小时后就可以恢复交通,水泥得等好几天,效果也差。于是“水泥混凝土路面寿命长”成了个笑话,后来新建的高等级道路基本都是沥青混凝土了。比如前面提到的成渝高速,按设计年限,水泥混凝土路面使用寿命应该到2020年以后的,实际通车10几年就到了破损较重的地步了。我看过重庆交大一个教授的课题论文,经过调查分析,其实但凡在施工中对路基压实、接缝处理等做得比较好的水泥混凝土路面,其实寿命还是有保障的,包括早期一些手摆片石基层(规范已取消)的水泥混凝土路面,都还不错,这说明不是水泥混凝土路面结构本身的问题。
最后说下我的想法,作为一个水泥产能过剩的国家,一个必须承认超载或者说公路重载比较严重的国家,同时也是作为幅员辽阔温度、水文差异较大的国家,其实在路面结构的选择上可以更灵活一点,在重载货车交通量占比较大的路段、在气候水温条件恶劣的地区(水泥混凝土耐候性和耐水性也是优点),在保证施工质量的前提下,完全可以将水泥混凝土路面作为一种选择,比如各地兴起的远离核心住宅区的工业园、物流园区的连接线,载重货车为主的一些高速公路以及高海拔或者热带地区的公路等等。而人口密集区的城市道路,因为扬尘问题和主要行驶小车,沥青混凝土依然应该是主要选择。
首先,为什么沥青混凝土路面贵?因为水泥我国可以自产,重交通沥青多靠进口。在施工上,沥青路面机械化程度高,水泥路面依然靠人工为主。成本差异明显。
其次,为什么现在优先考虑沥青混凝土路面?我国从开始修建高速公路,一直到零几年,都还是大量采用水泥路面。但是如头球所说,时间证明水泥路面无法适应我国超载多,重车多,车流量上升明显的实际。许多高速公路在通车五六年后,水泥路面就出现了破裂、缺角、下沉,导致路面不平整,成了“搓板路”。另外,水泥路面一旦积水,摩擦力显著下降,车辆易打滑导致事故。在北方和高海拔地区,水泥路面则易结冰,更加危险。
那沥青路面的好处呢?大概这么几个:
1.施工快速。水泥路面浇筑后必须养护至少七天,达到设计强度要更久。沥青路面摊铺后一天就可以开放交通。
2.维修便捷。水泥路面为了避免热胀冷缩导致的变形破坏,必须分成一块一块的,面积不能多于25平方米。一旦损坏,至少一块板必须全部破除,重新浇筑路面,养生后才能开放交通,这样至少半个月没法跑车。沥青路面损坏,切除损坏区域,重做路面就好了,一两天即可开放交通。
3.适应力强。水泥地面属于刚性路面,虽然强度大寿命长,然而对路基稳定性要求非常高。一旦路基有轻微变形,就直接影响路面平整度,既而影响行车舒适度和路面耐久性。沥青路面则是柔性路面,显然在这方面要优越的多。
4.沥青路面性能便于提升。沥青混凝土是混合材料,可以掺入多种材料改善性能。例如,沥青路面在高温和水稳定度上不如水泥,但加入改性剂就可以解决这一问题。同时,还可以加入聚酯纤维来提高沥青混凝土的抗剪切性能,加入抗车辙剂来抵抗车辙形成,等等。
5.目前,世界范围内新建高等级公路时,路面首选沥青混凝土路面,包括美国。但是欧美偏重长寿命沥青路面,路面层较厚。我国目前来看,还是柔性路面+半刚性基层可能更适应。
6.以上主要是目前的情况说明。
最后吐槽下,美国那些水泥路面都是很久以前修的了……