为什么高速公路使用沥青路面,而不采用水泥

跑过高速的司机朋友,会发现高速公路都是青黑色的沥青路面,而不是国道,市区道路,乡村道路那种灰白色的水泥路。那么问题来了,为什么高速公路偏爱用沥青路,却不爱用水泥路呢?其实,这是因为高速公路作为最高等级的公路,沥青路面更加适合用在高速公路上。

与水泥路相比,沥青路具有表面平整无接缝,行车舒适,耐磨,振动小,噪音低,施工期短,养护维修简便,适宜分期建造等优点,已经成了我国高速公路的主要路面形式。

下面,说一下沥青路的各种优点,看完之后就知道高速公路为何偏爱用沥青路面,而不是水泥路面了。

沥青路面够强,可以承受各种车辆在上面跑

高速公路上面车型众多,有一二吨的小轿车,也有重大几十吨的大挂车,在选择路面材料的时候,必须考虑路面材料的抗压效果。

从实际情况来说,水泥里面属于硬性路面,比柔性路面的沥青路更耐压。在20℃的情况下,沥青路面的抗压强度只有2.5到5兆帕,而水泥路面的抗压强度有30到40兆帕,板体性能更好,不会产生车辙、波浪、涌包等病害。但是,沥青路面虽然没有水泥路面那么耐压,但是其自身的耐压耐磨性能,是可以满足高速公路的性能指标的。

我们常说的沥青路,其实并不是用沥青铺成的路,而是以沥青作为沾合剂,在里添加粗集料(即碎石砾石)、细集料(即细砂石)、填料(如矿粉)还有一些外添加剂(如减水剂和引气剂)等材料,经过搅拌加工而成的铺路材料。所以,沥青路用来抗压,耐磨的主要还是粗石细沙这些建筑材料,抗压性能是可以满足高速公路需求的。

不过沥青路也有缺点,就是不耐静止状态的重压,沥青路面会出现车辙印,就是被压得变形了,不过跑起来就没事。所以需要停车收费的高速收费站,会特地铺设一段硬硬的水泥路,来应对这种状况。

沥青路面是柔性路面,具有一定的弹性和塑形能力,不容易被破坏

沥青路面因为是用沥青作为沾合剂的,而沥青本身是一种极其粘稠的液体,是软软地,通过加工铺设到高速公路上时,就成了柔性路面。

柔性路面的好处就是出色的弹性以及塑形能力。举个例子,高速公路上各色车跑,有的是超载的大货车,这种车对路面的伤害非常大,如果是水泥路因为过硬,无法变形,可能就被压崩了,在道路上出现断板等严重病害,破损往往不可逆转。

而沥青路面,遇到重载车开过,虽然也会被压得变形,但是并不会像水泥路那样整块崩掉,被车轮压的那一部分沥青被压密了,还向边上挤了点,会形成了一道道的浅沟,变成车辙,但是不会破损,修复起来更加简单。

再比如,沥青路是铺设在一层层的路基上的,按照高速公路的标准,需要先压实路基,再铺20cm的碎石,再铺二层带水泥的稳定碎石,接着在上面洒透层油,接着铺上一层颗粒很粗的沥青混凝土,接着再洒黏层油,再铺中颗粒的沥青混凝土,再洒黏层油,最后铺上一层细颗粒的沥青混凝土作为路面。如果是水泥路面,也是一层一层铺起来的,也不是只铺表面一层就可以的。

由此可知,高速公路并不是单独由沥青混凝土/水泥混凝土铺成的,而是有很多层基底的,用来固定,粘连,必然会因为长期使用,或者地球运动,出现基底滑移,破损等问题。

一旦基底破损,水泥路面是硬性路面,被重车压过会崩碎,就像脆脆的饼干一样,出现一个又一个洞,很多国道上一个个洞就是因为地基破损造成的,到时路面破损,修复困难。若是沥青路面,因为沥青够软,哪怕地基出现破损,重车压过只会把沥青混凝土压到下面去,形成一个大大小小的凹陷,但是不会出现较大的损伤。

沥青路面附着力好,可以提高抓地力,提高行车安全

高速公路上的车速度快,对于抓地力提出了比较高的要求。试想一下,在冰雪路面,沙砾路面,敢跑到吗?肯定是不敢的,会因为抓地力太低,导致车辆出现打滑,守不住直线等问题,一不小心就会出问题。

从实际情况来说,不同的路面可以提供的附着力是不同的,其中沥青路面或者水泥路面都可以提供0.8~0.9的峰值附着系数。当然,这是根据实际配料比去的,而高速公路作为最高等级公路,所用的沥青混凝土是相对最好的,抓地力比较强悍。

虽然混凝土也能提供相似的抓地力,但是考虑到混凝土在其他方面的劣势,高速公路还是会优先选择沥青混凝土作为路面形式。

沥青路是柔性路面,行驶起来安静,快速,舒适性好

随着城市的发展,道路交通噪声日益严重,普通的水泥路面,车开过去噪音非常明显,不但司机听着不舒服,住在附近的居民也苦不堪言。一般情况下,沥青路面的噪音是极低的,比水泥路面低的都。水泥路开过去会听到隆隆隆的噪音,沥青路面几乎听不到噪音,非常安静。

沥青路面比水泥路面噪音小,主要由沥青路面的柔性结构和孔隙结构,以及水泥路面的接缝构造决定。

如果仔细观察二种路面,会发现水泥路面为了增加抓地力,在地面隔出了一条条的横沟,同时为了防止热胀冷缩割出了一条条深沟,把水泥路面分成一块块的,这个叫作路面刻槽、露石工艺。沥青路面则是细密的,有很多小空缺的路面。

当我们开车跑在水泥路上时,水泥路面作为硬性路面,震动大,噪音大。接缝多也会导致震动频繁,水泥路面胎噪大增。

若是开车跑在沥青路面上,柔性路面引起的振动小,噪音小。同时沥青路面具有大量孔隙,使得沥青路面呈现近似于海绵体的结构,这就是一种典型的吸音结构,可以有效消除噪音。

值得一提的是,高速公路最表层使用的细粒式沥青混凝土,是一种多孔沥青路面,孔隙率可以达到15%~20%。换句话说就是表面有更多的细密缝隙。

缝隙越多,音波在孔隙内的消耗就越大,与同为水泥路面的高速公路相比,至少降低6~7分贝,与一般沥青路面相比至少减少3~4分贝。

因为沥青道路出色的静音效果,开在这种高速公路上,车内胎噪比较轻微,乘坐舒适度较好。像很多高速隧道,用的是水泥路面,那轰隆隆的噪音非常吵耳朵。

沥青路面不扬尘,比较干净,且容易清扫清洗

沥青路面用沥青做沾合剂把沙石混合起来,由于沥青是黏性液体,不会像混凝土路面那样,随着时间的磨损,导致路面出现浮尘,风一吹飞的到处都是。

而且沥青路面是黑色路面,不存在接缝,水泥路面存在接缝。且水泥路产生的病害表观比较显眼。所以肉眼看上去,水泥路显脏,沥青路面比较干净。同时,沥青路面清理也是比较方便的,一场雨一冲就干净了。

沥青路面工程期比水泥路面短,维修也比水泥路面短,且沥青路面可以回收利用

前面提到,沥青路面是由一层又一层铺设起来的,看起来非常麻烦,但是跟水泥路面比起来,沥青路面的工期其实是要短上很多的。主要原因就在于水泥路面需要养护。

一般情况下,无论是水泥路面还是沥青路面,先要把路的中线放出来,确定位置。

之后,开挖回填路基,之后把路基用压路机碾压实了,防止以后路面坑坑洼洼。

压紧路基后,开始铺碎石,铺拌了水泥的碎石,之后就是水泥路面跟沥青路面工期不一样的关键点了。

正常情况下,沥青路面施工结束后,待沥青温度降低至室温左右,就可初步开放交通,让行人与小轿车通行,7天后,就可以全面开放交通,大卡车压也不怕。

作为对比,水泥路面通常需养生21天才能使其达到设计强度80%,7天只能达到设计强度的40%,如养生时间不足,交通开通后极易导致路面受损。这就表示,沥青路面都通车了,水泥路面还在养生。再加上,高速公路的水泥路面也是一层叠一层,到时时间累积起来,就非常夸张了。

同时,铺设沥青路面有大型的机械,铺设速度极快,用不了多久就可以铺设完毕。而水泥路面需要预搅拌后,运到路面上,经过人工拿机械捣实抹平后,还要为了增加抓地力,防止热胀冷缩切割,拉线,非常麻烦。

沥青路面除了施工时间比水泥路面短,养护起来也更加方便。如果沥青路面被车轮压出车辙,可以用微表处车辙填补技术进行修补,简单来说就是把表面那一层挖掉,再填补上新的沥青混凝土,工期短,一个昼夜就能施工完毕,恢复通行。如果路面出现裂缝,可以拿沥青路面直接灌入缝隙内,就可以起到很好的修复效果。

若是水泥路面破损修复,那么需要人工把破损的路面切块,之后打上混凝土,再捣实抹平切割,最后还要养护一段时间才能正常使用,修复的时间就太长了。这点对于追求通行效率的高速公路来说,是无法接受的。

总的来说,沥青路面有着种种优点,才能打败混凝土,成为高速公路首选的路面材质。而水泥路面,因为价格更加低廉的优势,在市区,乡道等道路大规模使用,也是有其用武之地的。




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