摘要: 隨著公路交通量以及重型運輸車輛比重的增加, 公路對路面結構強度和使用性能提出了更高的要求。水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長、養(yǎng)護費用低等優(yōu)點,可能逐步替代瀝青混凝土路面,成為未來高速公路的發(fā)展趨勢。
關鍵詞:瀝青混凝土路面;水泥混凝土路面;高速公路
0 前言
瀝青混凝土路面具有表面平整、耐磨、無接縫、行車舒適、振動小、噪音低、施工期短、養(yǎng)護維修簡便、適宜于分期修建等優(yōu)點,在高速公路的建設中,我國的絕大部分高速公路都采用瀝青混凝土路面,隨著公路交通量的增加,重型運輸車輛的比重越來越大,公路對路面結構強度和使用性能提出了更高的要求。水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性和耐水性好、使用壽命長、維修和養(yǎng)護費用低等優(yōu)點,近年來在高等級公路中的應用得到了發(fā)展,逐步引起業(yè)內專家的關注。
1 國內外高速公路現狀
據報道:美國、德國、意大利、法國、加拿大、日本和英國是世界上修筑高速公路最多的國家[1] ,在美國的高速公路網中, 水泥混凝土路面約占49 % ,經過多年的使用,州際公路和干線公路中的水泥混凝土路面已逐漸進入修復期; 在歐洲, 比利時是使用水泥混凝土路面最多的國家之一, 目前有50 %的高速公路采用水泥混凝土路面,用水泥混凝土加鋪舊路面在比利時是常用的方法, 20 世紀80 年代約有500km的舊水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面采用了連續(xù)配筋混凝土罩面, 罩面厚度約為20cm, 縱向配筋率為0. 76 % , 且在連續(xù)配筋混凝土加鋪層與舊混凝土路面間鋪設了瀝青混凝土中間層。最近幾年, 法國每年建成的高速公路中約有30 %為水泥混凝土路面,連續(xù)配筋水泥混凝土路面已被廣泛應用于全國的高速公路;德國是大量使用水泥混凝土路面最早的國家之一,絕大多數高速公路都是素水泥混凝土路面, 且使用性能很好, 由于戰(zhàn)爭年代鋼材受到嚴格控制,德國在長期修建和使用素水泥混凝土路面方面積累了非常成功的經驗,這對我國水泥混凝土路面的健康發(fā)展具有重要的借鑒意義[2 ]。
1988 年10 月,沈- 大、滬- 嘉等高速公路的興建標志著我國大陸高速公路實現了零的突破,拉開了我國高速公路建設的序幕。經過幾年的努力,我國的高速公路得到了一定的發(fā)展,但我國高等級公路中水泥混凝土路面所占比例并不高,在高速公路和一級公路中約占25 % , 二級以下公路中所占比例約為40 % , 由于材料性能、施工技術等條件的限制,很多水泥混凝土路面遠未達到設計使用壽命期就出現了大面積的破損現象,嚴重影響了水泥混凝土公路在我國的大力推廣應用。
2 瀝青與水泥混凝土路面特征分析
2. 1 瀝青混凝土路面特點
瀝青路面通常用瀝青材料作結合料,以碎石作骨料鋪筑而成。由于瀝青路面呈黑色,也稱為黑色路面。
瀝青路面表面一般比較平整、堅實、無接縫,具有一定的柔性, 所以行車平穩(wěn)、舒適、噪音小; 瀝青路面的強度可以調節(jié)以適應不同交通量的需要;由于使用粘結力較強的瀝青材料作為結合料,骨料之間的粘結力大大加強,從而增強了混合料的強度和穩(wěn)定性,使瀝青路面的強度、耐久性、穩(wěn)定性都得到了提高。瀝青面層的透水性小,特別是密實瀝青混凝土面層的透水性很小,能大大防止地表水進入路面基層和路基, 從而降低路面的破壞程度; 但同時也使上基層和基層內的水分難以排出,在潮濕路段易發(fā)生土基和基層變軟,導致路面破壞。瀝青路面的溫度穩(wěn)定性較差,在夏天,由于溫度較高,瀝青容易軟化,強度下降,易出現車轍、推移、波浪等破壞;在冬天, 由于溫度降低, 瀝青材料易變脆和產生收縮,導致路面開裂破壞[3 ]。
2. 2 水泥混凝土路面特點
水泥混凝土路面在面層采用水泥混凝土澆筑,屬于(半) 剛性路面。水泥混凝土路面作為高級路面具有較大的強度和剛度、水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性較好、抗滑性能高、使用壽命長、維修和養(yǎng)護費用少等優(yōu)點, 可以滿足不同行車荷載的要求, 被廣泛應用于各等級公路、城市道路。水泥混凝土路面根據面板的不同類型,可分為素混凝土路面、鋼筋混凝土路面、連續(xù)配筋混凝土路面、預應力混凝土路面、鋼纖維混凝土路面、裝配式混凝土路面和裝配式混凝土預制塊路面等。素混凝土路面僅在面板的一些接縫處和板的角隅附近才配上少量的鋼筋, 其余部位均不配置鋼筋, 大多數公路和城市道路上的水泥混凝土路面為素混凝土路面。因為相對其他類型混凝土路面,其造價較低、施工較方便,所以應用較廣泛[3 ]。
3 水泥混凝土路面的優(yōu)點
水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面相比,具有以下優(yōu)點:
(1) 具有較高的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗滑性能,適合各種車輛的行駛。
(2) 抗磨耗、耐久性好,其強度受高溫溫度影響較小, 不會出現象瀝青路面存在的" 老化" 問題, 無需周期性的再鋪平,也沒有周期性的路面鱗剝現象[4 ] , 它的使用壽命長, 設計使用年限一般為20～40年, 遠遠超過瀝青混凝土路面的使用壽命, 而且可以承受繁重的交通量, 一次性投資少, 日常維修和養(yǎng)護費用也較少。
(3) 相對瀝青路面,水泥混凝土路面也稱為“白色路面" ,適合夜間行車。
(4) 對環(huán)境污染小, 不會像瀝青路面在施工中污染環(huán)境或在夏季高溫下容易出現泛油等病害。
(5) 作為(半) 剛性路面的水泥混凝土路面與作為柔性路面的瀝青混凝土路面的受力特點決定了水泥混凝土路面較不易破壞[5 ] ,如圖2 所示:
4 水泥混凝土高速公路在我國的發(fā)展前景
我國高速公路出現于本世紀70 年代, 起步于80 年代, 到90 年代才開始蓬勃發(fā)展[6 ]。截至2004年底高速公路總長突破2 萬公里大關,改變了我國公路現有的路網結構和通行條件,使我國的高速公路總里程位居世界第二(見表1) 。我國早期的水泥混凝土路面存在嚴重不足, 主要是排水不暢、路面結構整體強度不夠、控制混凝土收縮開裂的技術落后、施工機械和手段差等。通過借鑒歐美等發(fā)達國家水泥混凝土路面設計施工中的成功經驗,總結我國水泥混凝土路面大面積早期損壞的教訓,為我國水泥混凝土路面的進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎。水泥混凝土路面可能成為我國高速公路發(fā)展趨勢的主要原因有:
(1) 投資小。水泥混凝土的使用壽命長,通常長于設計壽命; 作為(半) 剛性路面, 表層以下所需的材料較少,使得造價遠遠低于瀝青路面。
(2) 節(jié)約燃料。重型車輛行駛在水泥混凝土路面上比在瀝青路面上平均節(jié)約燃料11 % , 其大致情況見表2 [7 ]。
(3) 環(huán)保。由于節(jié)約燃料,使得溫室氣體的排放量減少;由于對燈光的要求不高,減少了光污染;可以回收利用其他工業(yè)廢料, 例如飛塵、硅煙以及高爐熔渣等[8 ] ;回收混凝土路面可以用作新混凝土路面的路基材料。
作為一個發(fā)展中國家, 我國的經濟還不夠發(fā)達,基礎設施建設與歐美等發(fā)達國家還有一定的差距, 發(fā)展水泥混凝土路面符合我國的基本國情, 在接下來的半個世紀中,我國的高速公路建設將得到進一步的發(fā)展,而集眾多優(yōu)勢于一身的水泥混凝土路面必將有著美好的發(fā)展前景。
參考文獻
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