沥青混凝土路面与水泥混凝土路面的选用.docx

沥青混凝土路面与水泥混凝土路面的选用徐闯郝 宏 伟( 黑龙江省公路勘察设计院 ,哈尔滨 ,150080)摘 要 通过对沥青混凝土与水泥混凝土路面的研究比较 ,认为应根据修建及管理养护的费用 、交通量等综合考虑选用路面类型 。随着公路建设的发展 ,高级 、次高级路面增多 ,根据我国的实际情况 ,发展水泥混凝土路面既有必要又完全可行 。关键词 沥青混凝土 ;水泥混凝土 ;路面分类号 u416. 21selection of pavement with asphalt concrete and cement concrete/ xu chuang , hao hongwei ( highway survey and designinstitute of heilongjiang province , harbin 150040 , p. r. china) / / journal of northeast forestry university. - 2002 , 30(6) . -108110comparing asphalt concrete (ac) with cement concrete ( cc) , the authors put forward that road type selection must be based on fare of building and managment as well as traffic . according to the development of the roads first and second highwaymanifold , it is possible and liable to develop cc road.key words asphalt concrete ; cement concrete ; pavement建国以来 ,特别是改革开放以来 ,我国公路建设迅速发展 ,在国民经济发展中起到了重要作用 。目 前现有的二级以上的公路一般都采用沥青混凝土作 为高级路面的面层 。这种路面虽能较好地满足行车要求 ,提高车速 ,降低油耗 ,但由于沥青材料的感温 性 ,致使这种面层结构的强度受温度变化影响较大 。夏季高温时 ,会因沥青粘度的降低而发软 ,此时在水平力 (如车辆制动 、加速等) 的作用下 ,极易使沥青混 合料颗粒之间产生滑动和位移 ,导致沥青路面结构层形成波浪 、拥包之类的变形 ; 在冬季低温下 ,沥青混凝土的强度虽然增高 ,但性质变脆 ,导致沥青路面 因冷缩而易开裂 。另外 ,我国路用沥青受资源限制 ,数量和质量均难以满足修筑高级路面的需要 ;而水泥产量大 ,分布 广 ,各地均可就近供应 。因此 ,公路水泥混凝土路面近几年得到迅速发展 。水泥混凝土路面刚度大 ( 因 此称为刚性路面) 、扩散荷载能力强 、稳定性好 。世界各国 ,包括发达国家和发展中国家对水泥混凝土路面修筑技术一直在进行研究和总结 ,使水泥混凝 土路面在技术上日臻完善 ,经济上显示出优势 ,被广 泛应用 。路面类型选择要点 沥青混凝土路面和水泥混凝土路面作为高级路面的两种主要形式 ,哪一种占优势多年来一直是人们争论的焦点 。沥青路面造价相对较低 ,养护维修方便 ,无接缝 ,柔性好 ,具有明显的行车舒适性 ;但沥 青路面的使用寿命短 ,养护维修费用高 。水泥混凝土路面经久耐用 ,使用寿命长 ,具有抗磨耗能力强 、 能见度好和能源消耗小等优点 ;但其接缝较多 ,行车 舒适性较差 ,同时养护维修困难 。近年来 ,随着车流量和载重量的增大 ,许多国家倾向于用水泥混凝土取代沥青混凝土路面 。 在奥地利 ,对于选用“黑色”或“白色”路面 ,早已有人对多个建设方案中的每项计划和建设条件进行 了深入研究和论证 。为了能从多种路面建设方案中选定一种 ,应该 完成对路面使用年限的预测 、国家对养护和维修投资的预测 、道路经营者使管理达标所需投资的预测 ,应该搞清在路面整个服务期限内总的经费 。业主从 提供的多种方案中选用最好的一种 ,并预估所节约的资金将会带来多大的收益 。路面的经营管理 在营运中路面的技术管理工作要注意如下 3点 :结构层的承载能力 、舒适性 ( 对道路的用户而 言) 、对生态有无危害 。为确保行车的舒适安全以及防止路面进一步破 坏 ,应及时修复受损的路面 ,并考虑为达到良好路况指标所需的养护费用 。对牵涉到承包人 (结构物的状况) 、道路用户 (舒 适性) 或有关方面 ( 邻近地区或周围环境) 的费用发 生的变动要做出定量的评价 。沥青混凝土与水泥混凝土的对比第 1 作者简介 :徐闯 ,男 ,1972 年 6 月生 ,黑龙江省公路勘察设计院 ,工程师。收稿日期 :2002 年 6 月 24 日。 责任编辑 :戴芳天。第 6 期徐 闯等 :沥青混凝土路面与水泥混凝土路面的选用109在国外 ,选用沥青混凝土还是水泥混凝土路面 ,最主要的是考虑其大修的周期 。 大修的周期首先取决于沥青混凝土与水泥混凝土路面的养护需要 (例如 :填补裂纹作业的费用) 、沥 青混凝土路面车辙的形成 ,以及这两类路面吸收噪声功能的减退 。大修周期的确定 ,要考虑表层已经出现的不明 显的变化 ,如车辙的形成 ,这种变化增加了发生事故 的可能性 。根据国外的一些研究资料表明 ,水泥混凝土路面交通事故率很低 ,约为沥青混凝土路面交通事故 率的 1/ 2 。这两类路面噪声强度大致相同 。对于沥 青混凝土和水泥混凝土来说 ,当车速为 70 km/ h 时 , 噪声相应为 79 . 2 db 和 70 . 0 db ;当车速为 100 km/ h 时 ,相应为 84 . 0 db 和 85 . 2 db 。水泥混凝土路面的养护费用是相当低的 ,平均 比沥青混凝土路面减少 3/ 5 。当交通量增加时 ( 平 均日交通量超过 4 万辆) ,这种差距更大 。另外 ,小 汽车燃料消耗量与路面类型的关系不大 。路面类型的选用需计算可对比的 、在建设时的总费用 ,预测路面在同样车流量与载重条件下 、在平 均服务年限内 (通常为 30 a) 的大修和养护费用 ( 按 建设期的价格计算) 。下面以同江至三亚公路集贤至佳木斯段 ( 以下 简称同三公路集佳段) 为例介绍一下在实际设计工作中对路面结构的比选论证 。桥面净宽净 - 11 . 5 m + 2 0 . 5 m ;桥涵设计洪水频率1/ 100 。2 沿线自然地理状况2. 1 地形、地貌全线地理位置在东经 1310913010, 北纬46454648,公路自然区划 1 a 和 1 区分界地 带 ,即三江平原副区和东北东部山地润湿冻区 ,位于 完达山脉北麓三江平原西南端 ,按地貌形态分属平 原微丘与山岭重丘区之间 ,海拔高度在 83160 m , 相对高差起伏变化不大 。2. 2工程地质及水文地质 沿线地表土质为新生代第四纪沉积冲积层 ,地表土多为粉质中液限粘土 ,并有部分为砂土和砾石 土 ,土层较厚 ,个别路段含有砂砾夹层 。下伏基岩较深 ,路线跨越的河流多属季节性河流 ,河水上涨多集 中在每年的 7 、8 月份 。沿线河段比较稳定 、顺直 ,主河槽宽而浅 ,洪水期流量较大 、水面较宽 ,是典型的 山前区平原宽滩性河流 。由于洪水历时短 、地下水位较深 ,对路基的稳定影响不大 。2. 3地震基本烈度及气候 本段按地震区划 6 度烈度区设计。 沿线地区为寒温带大陆季风气候区 ; 年平均气温为 3 . 3 ,最高气温 35 . 4 ,最低气温 - 36 . 6 ;年平均降水量 540 mm ;日照 2 500 h ; 最大冻土深度2 . 22 m 。本段设计按冰冻积雪地区考虑 。概述13 路面设计原则 、依据及结构类型的比选论证同三公路集佳段是交通部提出在 2000 年前重点建设的“两纵 、两横”公路主干线的一部分 ,是“九 五”期间黑龙江省公路建设的重点路段 。同三公路集佳段采用高速公路平原微丘区标 准 ,横向分期修建 (一幅) 。其主要技术指标如下 :3. 1设计原则根据设计交通量 、使用要求及气候 、水文 、土质 等自然条件并遵循因地制宜 、合理选材 、方便施工的原则 ,进行路面结构的组合设计 。3. 2设计依据标准轴载 bzz - 100 ;设计使用年限内单车道累 计轴载作用次数 3 019 266 次 ; 允许弯沉值 ( 不利季 节) 0 . 45 mm ;抗折疲劳强度 5 . 0 mpa 。3. 3路面结构根据沿线筑路材料分布和试验 ,本着因地制宜 ,合理选材 ,方便施工的原则 ,进行水泥混凝土和沥青 混凝土两种路面方案比选 。计算行车速度80 (120) km/ h ;路肩宽度路面宽度14 . 0 (26 . 5) m ;7 . 5 (15 . 0) m ;平曲线最小半径1 000 m ;最大纵坡3 % ;竖曲线一般最小半径凸 17 000 m ,凹 6 000m ;竖曲线极限最小半径凸 11 000 m ,凹 4 000m ;桥涵设计荷载汽 - 超 20 ,挂 - 120 ; 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 东 北 林 业大 学 学 报第 30 卷110水泥混凝土路面交通 : 面层水泥混凝土板厚 24cm ,上基层采用 6 %水泥稳定砂砾碎石 (掺配碎石量30 %) ,或二灰碎石 (石灰粉煤灰碎石 = 102070)16 cm 、18 cm ;下基层采用 4 %水泥稳定风化砂砾 18 cm 。考虑防冻要求 ,中 、潮湿路段设置砂砾垫层 20cm 、30 cm 。干燥 、中湿 、潮湿路段 ,路面设计厚度分 别为 60 cm 、78 cm 、90 cm 。沥青混凝土路面 : 面层 , 中粒式沥青混凝土 4 cm ,粗粒式沥青混凝土 5 cm ,粗粒式热拌沥青碎石 6 cm ;上基层采用 6 %水泥稳定砂砾碎石 (掺配碎石量30 %) ,或二灰碎石 (石灰粉煤灰碎石 = 102070)16 cm ;下基层采用 4 %水泥稳定风化砂砾 20 cm 、28 cm 。考虑防冻要求 ,中 、潮湿路段设置砂砾垫层 20 cm 、30 cm 。干燥 、中湿 、潮湿路段 ,路面设计厚度分 别为 59 cm 、71 cm 、81 cm 。落 、新华等采石场购进 ,但需要的掺加剂由大连周水子购进 ,运距较远 。并且对沥青质量的要求也比较 严格 。4. 4 施工方法水泥混凝土路面施工工艺较复杂 ,施工速度慢 ,完工后养生期长 。沥青混凝土路面施工较简单 ,施 工进度快 ,完工后即可开放交通 。4. 5 推荐方案经过上述经济与技术比较 ,水泥混凝土路面一 次性投资与沥青混凝土路面相差不多 ,而且水泥混凝土路面具有使用周期长 、稳定性好 、养护工作量少 等优点 。因此 ,同三公路集佳段高速公路 ,初步设计 推荐水泥混凝土路面 。结束语54 路面结构类型比选水泥混凝土路面科学研究工作 ,近十多年来取得许多成果 ,促使水泥混凝土路面迅速发展 。为了 扬长避短 ,充分发挥水泥混凝土和沥青混凝土二者 的优点 ,克服缺点 ,出现了一种全新的路面结构 : 水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面 ( cc + ac) 。这 种路面结构 ,其上的沥青混凝土层可以改善行车的 舒适性 ,而且可以放宽对其下水泥混凝土板的平整 性 、抗滑性和耐磨性的要求 ,从而可放宽材料要求 , 而且方便施工和维修 ,使其整体造价降低 。由此可见 ,无论是从经济上 、技术上还是使用性能上 ,cc + ac 复合式路面都优于沥青混凝土路面和水泥混凝 土路面 ,具有广阔的应用前景 ,因而有必要对其进行 系统研究 。根据我国的实际情况 ,发展水泥混凝土路面既有必要又完全可行 。4. 1 经济造价比较水泥混凝土路面造价 (1 000 m2) 为 168 960 元 。 沥青混凝土路面造价 (1 000 m2) 为 155 180 元 。4. 2 使用周期和性能水泥混凝土路面使用周期为 30 a ; 沥青混凝土 路面使用周期为 15 a 。水泥混凝土路面具有较高的结构强度 、稳定性好 、防滑能力强 、养护工作量少等优点 ,但也有接缝 较多 、易引起行车跳动 、损坏后修补困难等缺点 。沥 青混凝土路面具有表面平整 、无接缝 ,行车舒适 、振 动小 、便于养护等优点 ,但也具有强度和稳定性受季 节影响 、养护费高等缺点 。4. 3材料供应情况的比较 水泥混