浅谈水泥混凝土路面的现状及发展

浅论水泥混凝土路面的现状与发展

【摘要】：本文浅谈了沥青混凝土路面和水泥混凝土路面在我国的发展现状,用大量事实讨论了水泥混凝土作为路面材料所取得的巨大的经济效益和社会效益.并从混凝土学观点出发,探讨了发展水泥混凝土路面所应采取的必要措施.

关键词：水泥混凝土路面；经济比较；设计；施工；发展；

前言：目前我国高等级公路大力修建沥青路面而忽视水泥混凝土路面的发展，这在沥青价格持续增长的情况下不符合中国国情。文章论述了混凝土路面的特点和现状以及对沥青路面和水泥混凝土路面两种结构的经济性进行比较，得出水泥混凝土路面在造价、养护维修费用、使用年限和运营经济性等方面远优于沥青路面。最后提出大力发展水泥混凝土路面是当前中国公路建设的客观需求，是节约能源、保护环境、促进当地经济发展的重要战略举措。

正文：

一、水泥混凝土路面定义

水泥混凝土路面是指以水泥混凝土为主要材料做面层的路面，简称混凝土路面。亦称刚性路面，俗称白色路面，它是一种高级路面。水泥混凝土路面有素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土和装配式混凝土等各种路面。

二、水泥混凝土的发展

1868年，苏格兰首次在因弗内斯通往某堆货场道路上铺筑混凝土路面，19世纪末传入美国和德国。早年混凝土路面大多用素混凝土按单层就地浇筑而成，少数也有做成双层式或配设钢筋的。20世纪20年代，欧、美各国在公路、城市道路和飞机场跑道上大量发展混凝土路面，美国还开始试铺装配式预制块混凝土路面和连续配筋混凝土路面。至于预应力混凝土路面，美、法两国分别于30年代和40年代中期开始试铺。70年代初，美国和荷兰开始试铺钢纤维混凝土路面。

中国于20世纪20年代末开始在少数大城市的道路和飞机场跑道上铺筑混凝土路面。1932～1933年在南京至杭州国道上铺筑了长500米、宽5.5米的混凝土路面试验段。1940年在北京至天津公路上铺筑了长120公里、宽3米的混凝土路面。1948年在南京飞机场跑道上铺筑长2200米、宽45米、厚30厘米的钢筋混凝土道面。到50年代，随着水泥工业的发展，在中国的一些大、中城市的干道以及飞机场跑道上，开始大规模铺筑混凝土路面。70年代初以来，某些省在公路干线上开始铺筑混凝土路面。中国的飞机场跑道，几乎全部都采用混凝土道面。中国混凝土路面大多是用素混凝土按单层就地浇筑而成，但少数也有采用装配式预制板，或做成双层式，或配有钢筋。

四、水泥特点

水泥混凝土路面是一种刚度较大、扩散荷载应力能力强、稳定性好和使用寿命长的路面结构，它与其他路面相比，具有以下特点：

优点

（1）强度高。

（2）稳定性好。

（3）耐久性好。

（4）养护费用低。

（5）抗滑性能好。

（6）利于夜间行车。

缺点

（1）水泥和水的需要量大，修筑20cm厚，7m宽的水泥混凝土路面，每公里需要消耗水泥400~500吨和水约250吨。

（2）接缝较多。

（3）开放交通较迟

（4）养护修复困难。

五、路面施工

混凝土路面施工的一般工序是：①安装边模、接缝嵌条、传力杆和钢筋网等；

②拌和混凝土混合料并运至工地；③摊铺与振捣混凝土混合料；④整平混凝土表面并刷毛或刻防划滑小槽；⑤养生与填缝。此外,还有试用真空吸水、振动碾压

等工艺于混凝土路面施工中。

在早年，混凝土路面的施工使用钢制轨模，它一方面作为边模，一方面又可供具有钢轮的混凝土拌和机、运料车、摊铺机和振捣机等行驶操作。20世纪40年代，一些工业发达国家混凝土路面施工已全盘机械化，从基础整形、轨模安装与拆卸、混凝土拌和、摊铺、捣实与整面,直到切缝、填缝与养生等工序，都使用专门机械,进行流水作业。

1960年出现了滑模式水泥混凝土路面铺筑机（见水泥混凝土路面铺筑机械），机尾两侧装有模板随机前进，摊铺、振捣、整面与刻槽等作业顺序完成，成型的路面即在机后延伸出来。此外，还有一种混凝土路面联合铺筑机，它行驶一次即能使路基成型，并摊铺、压实基层，再于其上铺筑混凝土板。

六、设计方法与理论

水泥混凝土路面板具有较高的力学强度，在车轮荷载作用下变形小，工作在弹性阶段，也就是在计算汽车荷载作用下，板内产生的最大应力不超过混凝土的比例极限应力。此时基层和土基所承受的荷载单位应力及产生的变形也微小，它们也都工作于弹性阶段。由于水泥混凝土为脆性材料，路面板的结构性损坏表现为各种形式的断裂裂缝。我国规范采用混凝土层厚度的设计方法，是按重复荷载产生的荷载应力和温度应力综合作用所产生的疲劳开裂损坏确定混凝土板厚。

水泥混凝土路面结构设计包括下述内容：

（1）路面结构组合设计。

（2）混凝土面板厚度设计。

（3）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计。

（4）路肩设计。

（5）普通混凝土路面配筋设计。

七、从经济方面看水泥混凝土的发展前景

新建高速公路两种路面造价比较与水泥路面相比，沥青路面的造价有４项贵于水泥路面。

（１）沥青路面集料的投资是水泥路面集料的２～３倍。粗集料：沥青路面是裸露粗集料路面，对集料的抗磨光、抗滑性、粘附性要求很高，要求使用玄武岩、辉绿岩等碱性集料，其价格视运距远近为水泥路面粗集料的３～６倍。细

集料：沥青路面级配由粗集料、细集料、矿粉等三级原材料构成，比水泥路面不仅多矿粉这种一级原材料，一般还不允许使用天然砂，必须用机制碎石砂。在造价上，沥青路面使用的碎石砂价格是水泥路面的２～３倍，而且矿粉是额外需要投入的原材料。

（２）进口沥青单价是国产水泥单价的１５倍，目前其平均价格为４５００元／ｔ，是水泥单价３００元／ｔ的１５倍，大大超过了沥青水泥单价比６倍这个等投资平衡点。

（３）水泥路面的能耗优势也很突出，与沥青混合料为热拌合相比，水泥混凝土为冷拌合，可以节约大量能源。在高速公路施工过程中，铺筑沥青路面需要７～９道工序，而水泥路面一般只要３道工序。水泥路面的施工速度更快，工序更简洁，施工动用的机械更少，施工费用也更节省。同样，在路面养护时，沥青路面局部修复需要的机械较多，局部修复养护费用较高。水泥路面局部换板可用小型机具施工，动用的机械设备少而轻巧，便于施工。

（４）水泥路面基层的主要作用是防止唧泥、错台和由此引起的面板断裂，由于水泥混凝土面板具有很大的刚度，所以对基层的要求不是很高，而沥青路面的基层是作为道路的主要承重层，要求有足够的强度和刚度，相比水泥路面的基层要求要高得多。相同设计、施工水平下水泥路面到大修的使用年限比沥青路面长一倍，与路面设计使用的基准期相当：水泥路面３０年，沥青路面１５年。此外，水泥混凝土是无机硅酸盐材料，相对沥青混和料来说更环保。

结语：

随着水泥混凝土路面被越来越广泛的使用，它的技术规范也应从路面研究和施工实践经验出发，对相关规范进行修订。有必要将施工中要求设计规范的内容同国外相关的技术要求相结合，相互交流，达到提高我国水泥混凝土路面的设计和施工的技术水平，保障水泥混凝土路面的工程质量并发挥出其巨大的优势为国民经济发展作出其应有的贡献。