谈沥青和水泥路面工程

江华珍

【摘  要】：作为公路工程重要组成部分的沥青路面工程，近两年受市场沥青供需矛盾的影响较大。本文从分析沥青价格上涨原因入手，对公路水泥路面和沥青路面的路用性能、建设造价、养护费用、车辆运营费用以及社会效益进行了分析，提出了在时下沥青价格居高不下的情况下，应大力推荐修筑水泥混凝土路面的观点。
【关键词】：水泥路面；沥青路面；经济性能
      随着我国经济的迅速发展，公路交通量增大，重型运输车辆的比重越来越大，这对公路路面结构强度和使用性能提出了更高的要求。水泥混凝土路面适应了这种需求，具有抗压强度与抗弯拉强度高，使用寿命长，温度稳定性好，不易产生塑性变形，养护费用低等优点，但车辆行驶噪音大、平稳性较差、路面破损后修补困难。

1  沥青价格不断上涨的原因分析及沥青路面对环境的影响
1.1  受国际原油价格上涨影响。
我国作为世界第二大石油消费大国，受全球需求增加、主要产油国局势不稳定、美元贬值、自然灾害、突发事件、基金操作等因素的影响，2003年以来随着国际石油价格的持续攀高，高等级公路沥青路面建设所用的道路沥青价格也越来越高。如此高昂的沥青价格，对我国近1／4量依靠进口沥青铺筑的的高等级公路建设带来了极为不利的影响，据有关部门的不完全统计，2005年底完工的高速公路沥青路面工程，由于沥青价格上涨，其花费大大超过预算。即使如此，许多计划完工的路段，也因无法保证沥青供应而未能按时完成通车。
1.2  沥青属稀缺不可再生资源，市场需求量大。
沥青作为稀缺不可再生资源，不仅表现在当前国际油价的飙升和剧烈波动上，它作为土木、水利、矿山和建筑等工程的主要材料，社会需求量也相当大。我国沥青总产量的一半用于其它土木建筑工程，不可能因为修建沥青路面而让其他行业削减防水沥青的用量。
我国道路沥青主要用于公路、市政道路、和机场等工程的建设上，其中公路建设是道路沥青的最主要消耗领域。公路建设的快速发展带动了道路沥青市场消费的迅速增长。
高油价下我国道路沥青市场形势严峻，原油价格持续走高必将导致沥青价格的上涨，需求量大而供应不足，供需矛盾将日益突出。
1.3  沥青路面对环境的影响
众所周知，沥青是一种不易自然分解和降解的物质，其自然分解和降解的需几十年，沥青路面使用过程中对周围的土地、地下水等会造成污染，国际绿色环保组织反对大量修建沥青路面。如沥青加热及搅拌铺设过程中产生的沥青烟气含有大量的有毒有害物质，对操作人员、对区域环境空气将产生一定的影响，对周围居民的身体健康将造成一定的损害；降雨冲刷路面产生的大量路面径流污水；沥青及基烟气对皮肤粘膜具有刺激性，有光毒和致肿瘤作用，接触沥青的主要皮肤易得光毒性皮炎、黑变病、职业性痤疮、疣状赘生物及事故引起的热烧伤等。 2  水泥与沥青路面路用性能比较
2.1  普通沥青混凝土路面普遍存在的技术和质量难题主要有两点：
(1)耐久性差。目前国内沥青混凝土路面较长的使用寿命为8～12年，普遍短于设计使用寿命15～20年，而且因自然环境和运行状况不良，有的路面甚至3～5年即需要整体翻修改造。
(2)路面的早期破坏严重。有的新路开通后短的2～3年、长的6～8年就出现坑槽、开裂、 车辙、抗滑性能不足等病害而需要维修。除设计和施工方面的原因以外，主要外因是交通量增长过快，重载、超载严重，使道路长期处于超负荷运转状态；主要内因是材料(沥青、骨料等)性能差，导致路面抵抗拉应力(如冷热、干湿的胀缩应力、荷载弯拉与疲劳应力、反射裂缝的扩张应力等)、剪应力、渗水和粘结老化等能力相对不足。
2.2  改性沥青和SMA技术的不足
公路部门为了解决这些严重又紧迫的问题，在学习国外先进经验的基础上采取了一些措施和办法，摸索出一些成功的经验，其中使用最多的是改性沥青与SMA路面两项新技术。但改性沥青和SMA路面两项新技术用于公路工程时仍存在缺陷：
(1)它需要的专用设备和材料(优质骨科、改性剂、填料)一般地区难以具备，而且一次性投资较大，其要求的施工技术也比目前常规做法难度大。
(2)随着近期国内外石油价格的上涨，两项新技术原已较高的成本又将增加。
(3)从增加路面抗裂、防渗、隔离、扩散的机理来说，过分依赖于增加沥青结合料的弹性和粘结力，以及增大骨料强度与减少混合料孔隙率的办法并不是最优的。因为沥青结合料的改性能使其抗拉、抗剪的力学性能增加，但幅度终究不会太高；高强骨料也不是各地区均有；混合料孔隙率的降低已近极限，而且在骨科和结合料之间的界面总会因材料的物理和力学性质的差异而不可避免地出现渗水通道。
(4)沥青材料本身的日晒老化、高温软化、低温脆化、冲击疲劳等问题还有待解决。 2.3  水泥混凝土路面普遍存在的技术和质量难题主要有两点：
(1) 噪声大。随着交通运输事业的发展，道路交通噪声已成为环境噪声污染的最重要来源。由于传统水泥混凝土路面的噪声比普通沥青路面略高，所以很多国家对新建道路已经明确规定，禁止使用普通水泥混凝土路面，但道路的表面特征是影响路面噪声的主要因素，所以通过改善水泥混凝土路面结构的方法来降低路面噪声是一种行之有效的方法。如露石混凝土路面和无细集料混凝土。
露石混凝土路面是一种将面层混凝土中的粗集料外露，形成非光滑表面的路面。它采用暴露混凝土粗集料取代了传统水泥混凝土采用刷毛和划槽的表面处理方式。露石混凝土路面比一般刷毛混凝土路面降低约3dB的噪声，甚至比热压沥青混凝土更安静。
无细集料混凝土是用水泥和水作结合料，将单一粒径的粗集料粘结而形成混凝土。如同多孔性沥青路面一样，无细集料混凝土由开级配的粗集料组成，它的结构不同于通常的密级配或半密级配水泥混凝土，而属于骨架空隙结构的开级配，具有噪声低、排水快等特点。      (2) 路面接缝多。水泥混凝土路面面板上设有纵向和横向接缝两种。纵向接缝是与路线中心线平行的接缝，一般有纵向缩缝和纵向施工缝。横向接缝是与行车方向垂直的接缝，一般有横向缩缝、横向胀缝和横向施工缝三种。接缝的存在，使混凝土板变得不连续，荷载的传递在接缝处产生相当大的变化，尤其是当行车荷载刚好作用于接缝处时，其轮载的作用主要集中于板的两侧边缘及传力杆上，对板的破坏性极大，当轮载反复作用时，缝两侧的板边缘及传力杆易遭受破坏。

3  高等级公路水泥与沥青路面车辆运营费用比较
行车经验告诉大家，在相同平整度水平下，沥青路面上行驶比水泥路面更舒适。但是，这种舒适是以高油耗为代价的。沥青路面属柔性结构，车轮在这种柔性结构上行驶时，车轮下部在重力作用下出现“弯沉盆”现象，类似于每个车轮在行驶过程中都在爬“弯沉盆”形成的纵坡而多耗油；水泥路面属刚性路面，车辆在水泥路面处行驶时刚性路面板中只有微小的应变级微量变沉，仅在每个横向接终于缝处有弯沉台。
4   公路水泥路面社会效益分析
水泥工业作为基础性原材料行业，与国民经济整体发展水平关联度较高，特别是与固定资产投资规模密切相关。“十五”期间，我国水泥工业取得了长足发展，突出表现为：价格低廉平衡、产量高速增长。生产水泥需要的是相关化学成分，不是特定的原料，例如位于南京汤山的南京建通官塘水泥厂，用工业废料代替生产原料，每产1吨水泥就消化1.2吨废料。生产水泥可利用各种高炉矿渣、粉煤灰等工业废渣，采矿场废弃的碎石等用来代替水泥厂大量需要的石灰石；炼钢厂废弃的钢渣，和来自铜矿、银矿的铜尾矿、银尾矿一起代替铁粉；化工厂的胶硫石膏代替石膏；水厂、电厂、锅炉房的废弃物硫酸铝渣、粉煤灰、炉底渣经搅拌后做混合材。水泥工业在我国大多数地区属支柱产业，高等级公路修建水泥混凝土路面能促进地方经济的发展。