瀝青路面與水泥路面的優(yōu)缺點(diǎn)

1、因地制宜黑白并舉-談我國(guó)高速公路“黑白路面”的比較與選擇-2005-04-15-交通部公路科學(xué)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(jì)資料，我國(guó)水泥路面和瀝青路面兩種高級(jí)路面的建成總里程28.86萬(wàn)km,其中水泥路面16.75萬(wàn)km,占58%。水泥路面在高速公路上大約占25%，二級(jí)國(guó)道上約占67%。2002年完成水泥路面超過(guò)2.5萬(wàn)km。因此可見(jiàn)，水泥路面在我國(guó)發(fā)展勢(shì)頭相當(dāng)迅猛。特別是近幾年，交通部啟動(dòng)了通縣公路和農(nóng)村公路建設(shè)，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，水泥路面的發(fā)展將會(huì)更加迅速。近幾個(gè)月，筆者有機(jī)會(huì)到廣西、廣東、安徽、山西、陜西、甘肅、河北等省區(qū)調(diào)研，接觸到大量公路行業(yè)工程技術(shù)人員和

2、基層領(lǐng)導(dǎo)干部，我國(guó)高速公路建設(shè)中如何因地制宜地選擇路面類(lèi)型是大家反映較多的問(wèn)題之目前，我國(guó)高速公路使用瀝青路面越來(lái)越多，而水泥路面越來(lái)越少，出現(xiàn)了一邊倒的趨勢(shì)。甚至，一些過(guò)去水泥路面建造較多且技術(shù)和質(zhì)量上處于全國(guó)領(lǐng)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(shè)者帶來(lái)很深的擔(dān)憂，一些同志甚至提出了“水泥路面是否會(huì)壽終正寢”的疑問(wèn)。就此問(wèn)題，筆者希望通過(guò)兩種路面固有的優(yōu)缺點(diǎn)、資源狀況的分析，提出個(gè)人意見(jiàn)與大家共同商榷。期待通過(guò)討論，消除偏差，使我國(guó)高速公路建設(shè)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(wèn)題：一是水泥路面的行車(chē)舒適性不及瀝青路面；二

3、是水泥路面損壞后，修復(fù)難度大。關(guān)于水泥路面行車(chē)舒適性的提高和改善問(wèn)題，作者曾有專(zhuān)門(mén)文章進(jìn)行闡述。首要問(wèn)題是提高動(dòng)態(tài)平整度以及延長(zhǎng)優(yōu)良平整度的使用年限。關(guān)于高平整度問(wèn)題，通過(guò)大型機(jī)械化滑模施工技術(shù)10年的研究和推廣，水泥路面的動(dòng)態(tài)平整度已經(jīng)有了質(zhì)的改進(jìn)。目前在我國(guó)使用滑模攤鋪技術(shù)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(dòng)態(tài)平整度達(dá)到5<0.45的高水平，在一個(gè)25km左右的路面標(biāo)段上，動(dòng)態(tài)平整度已經(jīng)可以達(dá)到5<0.76;在上百公里的高速公路上已經(jīng)達(dá)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(shù)規(guī)范（JTGF30-2003及公路

4、工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTJ071）（征求意見(jiàn)稿）中，已經(jīng)將高速公路和一級(jí)公路動(dòng)態(tài)平整度的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)由1.50提高到了5<1.20。關(guān)于高平整度的長(zhǎng)期保持性問(wèn)題，近年來(lái)，我國(guó)在高速公路上使用了2項(xiàng)消除錯(cuò)臺(tái)的技術(shù)：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(jī)的自動(dòng)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(jié)構(gòu)，已經(jīng)編進(jìn)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD40-2002)口公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF30-2003)中。這種路面結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì)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(chē)現(xiàn)象。關(guān)于水泥混凝土路面修復(fù)難的問(wèn)題，交通部已在西部交通建設(shè)科技項(xiàng)

5、目計(jì)劃中立項(xiàng)，目前正在開(kāi)展研究工作，攻堅(jiān)目標(biāo)是要在1012小時(shí)內(nèi)(當(dāng)晚)解決斷板的快速修復(fù)問(wèn)題。另外在水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)管理中要求及時(shí)進(jìn)行兩項(xiàng)預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)：一是隨時(shí)灌縫，保證接縫密封防水；二是對(duì)脫空面板在沒(méi)有斷板前進(jìn)行灌漿穩(wěn)板。在設(shè)計(jì)上采用瀝青滑動(dòng)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(fù)難問(wèn)題在使用新機(jī)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(jié)論一：舒適性和修復(fù)難不應(yīng)成為在高速公路上選用水泥混凝土路面的障礙。這些問(wèn)題均可通過(guò)科技進(jìn)步來(lái)解決，大家看到瀝青路面技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，也應(yīng)看到水泥路面近年來(lái)在施工、材料、機(jī)械等方面的進(jìn)步和發(fā)展，樹(shù)立在高速公路上建好并養(yǎng)護(hù)好水泥混

6、凝土路面的信心。兩種路面的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析1、瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)瀝青路面業(yè)內(nèi)人士俗稱(chēng)“黑道”，又稱(chēng)柔性路面，其優(yōu)點(diǎn)為：（1）瀝青路面由于車(chē)輪與路面兩級(jí)減振，因此行車(chē)舒適性好、噪音??；（2）柔性路面對(duì)路基、地基變形或不均勻沉降的適應(yīng)性強(qiáng)；（3）瀝青路面修復(fù)速度快，碾壓后即可通車(chē)。柔性路面的缺點(diǎn)：（1）壓實(shí)的混合料空隙率大，耐水性差，宜產(chǎn)生水損壞，一個(gè)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(diǎn)到軟化點(diǎn)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(jī)高分子材料，耐老化性差，使用數(shù)年后，將產(chǎn)生老化龜裂破壞；（4）平整度的保持性差，不僅沉降會(huì)帶來(lái)平整度劣化

7、，而且材料軟化會(huì)形成車(chē)轍。2 、水泥混凝土路面的優(yōu)缺點(diǎn)水泥混凝土路面俗稱(chēng)“白道”，又稱(chēng)剛性路面，其優(yōu)點(diǎn)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(wú)車(chē)轍現(xiàn)象；（3）水泥混凝土是無(wú)機(jī)膠凝材料，主要水化產(chǎn)物水化硅酸鈣既是其強(qiáng)度的主要來(lái)源，既耐老化，又無(wú)污染。但在更長(zhǎng)時(shí)期，會(huì)與所有巖石一樣，產(chǎn)生風(fēng)化現(xiàn)象，水泥石風(fēng)化與瀝青老化相比，時(shí)間長(zhǎng)10倍以上，不構(gòu)成工程問(wèn)題。（ 4）平整度的保持期長(zhǎng)。（ 5）在相同技術(shù)和工藝水平下，水泥路面大修前的使用年限長(zhǎng)。高速公路水泥路面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期30年，瀝青路面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期15年。我國(guó)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(diǎn)：（ 1）在相同平整度條件下，由于剛性路面不減振，因此行車(chē)舒適性不及瀝青路面；噪音較大，我國(guó)對(duì)低噪音水泥路面尚未開(kāi)展研究和應(yīng)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(yīng)力很大，極易產(chǎn)生斷裂破壞，對(duì)路基穩(wěn)定性要求高，對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差。（ 3）水泥路面強(qiáng)度高、硬度大，即使斷板后也難于清除，修復(fù)難度大，新澆筑面板的養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)。3 、就水泥路面的問(wèn)題開(kāi)展的針對(duì)性研究（1）我國(guó)最新修訂的水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范與施工規(guī)范規(guī)定特重、重交通高速公路、一級(jí)公路甚至某些二級(jí)公路，基本路面結(jié)構(gòu)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(chē)舒適性。（ 2）我國(guó)最新修訂的水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范與施工規(guī)范要求對(duì)非穩(wěn)定路基進(jìn)行連續(xù)沉降觀測(cè)，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)，在一般不均勻沉降路段使用補(bǔ)強(qiáng)鋼筋或鋼纖維混凝土路面；對(duì)于極不穩(wěn)定的路段使用小塊預(yù)裂“活”路面。從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上最大限度地防止斷板破壞。（ 3）提出積極的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施：一是及時(shí)填補(bǔ)滲漏水的接縫；二是及時(shí)壓漿穩(wěn)板。防止在使用過(guò)程中的早期斷板。（ 4）針對(duì)水泥路面修復(fù)難，我國(guó)正在進(jìn)行兩個(gè)方面的研究工作：一是快速清除機(jī)械設(shè)備；二是快通混凝土，達(dá)到1012小時(shí)即可完成修復(fù)，不阻礙交通之目的。結(jié)論二：水泥路面與瀝青路面都存在固有的優(yōu)缺點(diǎn)，誰(shuí)也不可能“獨(dú)占”高速公路路面，必須

10、揚(yáng)長(zhǎng)避短、趨利避害地正確選擇和使用“黑白”兩種路面，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)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(guó)目前基本依賴(lài)進(jìn)口。首先我國(guó)是原油進(jìn)口國(guó)，原油與瀝青總量缺口很大，我國(guó)每年重交通瀝青缺口超過(guò)100萬(wàn)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(guó)產(chǎn)瀝青有限。近10年來(lái)，我國(guó)每年進(jìn)口重交通瀝青的費(fèi)用都在30億元以上。作為我國(guó)交通基本建設(shè)大宗原材料的重交通瀝青主要依賴(lài)國(guó)際市場(chǎng)，而國(guó)際市場(chǎng)上瀝青價(jià)格的波動(dòng)很大，3、路基穩(wěn)定是建好水泥路面的前提近年來(lái)，我國(guó)修建的水泥路面也有相當(dāng)數(shù)量的早期斷板破損問(wèn)題。一般而言，前23年

11、的破損是由于基礎(chǔ)或路基不穩(wěn)造成的，所以經(jīng)常會(huì)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(guān)，及時(shí)進(jìn)行接縫填縫密封，并對(duì)沖刷脫空盡早進(jìn)行探查和灌漿穩(wěn)板的水泥路面，運(yùn)營(yíng)狀態(tài)就好，使用壽命也可大大延長(zhǎng)。路基沉降與脫空造成的斷板破壞，通過(guò)交通部公路科學(xué)研究所羅翥碩士的理論分析，從理論上引進(jìn)除荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力外的第三應(yīng)力即支承不均的附加應(yīng)力計(jì)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(duì)照，結(jié)果基本一致。理論上能夠說(shuō)清楚并不代表實(shí)際工程問(wèn)題已經(jīng)解決，但指明了解決問(wèn)題的方向。從路面工程建

12、設(shè)和養(yǎng)護(hù)實(shí)踐方面講，新近頒布的水泥混凝土路面設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)規(guī)范已經(jīng)明確了解決問(wèn)題的方法，但全面落實(shí)這些規(guī)定將有一個(gè)過(guò)程。關(guān)于路基穩(wěn)定性問(wèn)題，相當(dāng)數(shù)量的公路工程技術(shù)人員提出應(yīng)給水泥路面的路基在建設(shè)期間足夠的穩(wěn)固時(shí)間，但在當(dāng)前我國(guó)加快高速公路建設(shè)時(shí)期，項(xiàng)目建設(shè)程序不允許。工程技術(shù)人員的責(zé)任就是要從技術(shù)上采取有效措施，在較短工期條件下，探索新思路、新方法來(lái)解決穩(wěn)定問(wèn)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(shù)已經(jīng)在相當(dāng)程度上解決了此問(wèn)題。4、加快水泥路面的科技進(jìn)步客觀地看，在我國(guó)高速公路瀝青路面的建造技術(shù)和工藝水平要高于水泥路面，瀝青路面的大規(guī)模建設(shè)時(shí)期先于水泥路面

13、，瀝青路面建設(shè)中積累的成功經(jīng)驗(yàn)比滑模攤鋪水泥路面更豐富、也更加成熟。但也應(yīng)看到，在瀝青路面建設(shè)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，我國(guó)高速公路水泥路面的建造技術(shù)和工藝水平已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。可以說(shuō)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了跨越式技術(shù)發(fā)展和工藝進(jìn)步。我國(guó)目前的高速公路滑模攤鋪水泥路面的建設(shè)規(guī)模、施工速度、平整度、彎拉強(qiáng)度及使用年限等具體指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家水平。目前，我國(guó)在使用“雙摻技術(shù)”的高性能道路混凝土領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。我國(guó)近年來(lái)建設(shè)的高速公路水泥路面的平均彎拉強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)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(shù)上實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)、更耐久的目標(biāo)。具體體現(xiàn)在新修訂的公路水泥混凝土路面施

14、工技術(shù)規(guī)范中原材料擴(kuò)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(shù)、板底增加瀝青封層等。在水泥路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面已經(jīng)擺脫了多年以來(lái)單一普通水泥混凝土路面的束縛，實(shí)現(xiàn)了多元化，達(dá)到了更適應(yīng)變形、更抗超載能力更強(qiáng)的目標(biāo)。在新修訂的公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范中，已經(jīng)編進(jìn)的水泥路面新結(jié)構(gòu)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(jié)合式與分離式加鋪層等。不少工程技術(shù)人員提出：高級(jí)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(zhǎng)？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(shù)脂混凝土等，技術(shù)上已經(jīng)成熟，但用于大規(guī)模高速公路路面的卻極少，問(wèn)題出在造價(jià)和原材料產(chǎn)量與供給兩個(gè)方面。樹(shù)脂與聚合物是石化產(chǎn)品，沒(méi)有一個(gè)工業(yè)行業(yè)來(lái)支撐，導(dǎo)致價(jià)高量少，樹(shù)脂與聚合物的單價(jià)均在2萬(wàn)元/噸以上。目前國(guó)內(nèi)外尚