高沥青价格下的水泥路面与沥青路面路用经济性能比较

沥青价格下的水泥路面与沥青路面路用经济性能比较2007-7-1414:09:18来源：《陕西公路造价》2006年第4期总第56期摘要：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；比较分析我国经济的繁荣昌盛促进了公路特别是高速公路建设的快速发展。“十一五”期间，我国公路总量继续增长，截止2005年底，全国公路通车总里程达193.0543万公里，等级公路159.1791万公里，高速公路占4.1005万公里，居世界第二位；甘肃省现有公路通车里程为4.133万公里，其中等级公路3.2792万公里，而高速公路占1006公里，突破1000公里大关。按《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)规定，各级公路均可铺筑沥青混凝土或水泥混凝土路面，只有四级公路才允许铺砂石路面。路面质量的好坏直接影响车辆的行驶速度、运输成本、安全和舒适，路面质量对发挥整个公路运输的经济、社会效益具有十分重要的意义。在高速公路路面结构选择的讨论中，一般认为从行车舒适和便于维修角度考虑应选择沥青混凝土路面，但从能源和工程造价考虑应选择水泥混凝土路面。高等级公路路面工程费用占总投资的20~35％，路面工程中材料费占路面工程费用的70～75％，其中沥青费用占材料费的35～40％，即沥青费用占工程总投资额的5～10％，因而沥青价格对沥青路面工程造价影响很大。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。国际上原油价格曾一度突破70美元／桶，上涨幅度近3倍，作为原油的直接产品，沥青价格上涨幅度也与原油接近。2004年至2005年底，普通重交沥青价格由2000元／吨上涨至4000元／吨，2006年7月上涨到4500元／吨，且仍有上涨的可能，上涨幅度超过了2倍。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，2004年全国道路沥青市场消费量突破1000万吨，2005年消费量黄?100万吨，预计“十一五”期间我国道路沥青需求量为1200～1300万吨。更为严重的是按有关专家预测，未来5～10年中，世界原油产量将会达到颠峰值。而原油的需求量会随着中国、印度等发展中国家经济迅速增长依然相当旺盛，在供不应求的条件下保持高价位是必然趋势。不仅如此，在未来30年里，世界原油资源也将消耗怡尽，到时将无沥青供我们建造沥青路面。从目前经济运行的态势和全球原油布局看，“十一五”期间国际原油价格仍持续走高。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。自20世纪80年代以来，我国虽然在公路设计、施工、原材料等方面，水平上有了很大的提高，但公路路面仍然经常发生不少早期破坏现象。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。由于上述原因产生的不良后果是令人震惊的，即使采用重交通道路沥青和规范规定的混合骨料及级配下，路面也难以承受目前道路运输的现状。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。例如北京市公路局将其用在“国门第一路”(首都机场路)、“国航第一道”(首都机场跑道)、“中华第一街”(长安街)的建设和改造中，取得了良好使用效果和经济效益，两项技术同时采用则效果好。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。按1998年物价计算，SMA路面每公里成本需增加9?7万元，若与改性沥青同时应用则每公里约增加38.8万元，费用增加多少与是否采用国外原料、加工设备和不同改性剂有关。长期以来，进口道路沥青以高于国际市场近2倍价格输入我国而牟取了暴利。例如在美国、新加坡等国家的沥青价格约90美元／吨，而在我国的销售价格为135美元／吨。我国近年来道路沥青年产量在220万吨以上，在数量和质量上与实际需求都有很大差距，导致进口沥青仍然有增无减。因此这两项新技术在我国也只是在高速公路、高等级公路重要路段、交叉口、停车场、立交桥、机场等使用，还不能像发达国家那样普遍使用。(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?另外其对路基承载能力的改善也无能为力，反而要求更高。(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。水泥混凝土路面普遍存在的技术和质量难题主要有两点：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。据调查，露石混凝土路面的降噪效果大致相当于不改变道路表面特征的情况下，车流量降低一半的降噪效果。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。如果接缝处理不好或遭到破坏，就会发生接缝处渗水及漏水等，进而造成基层部分强度变弱，导致板底应力发生变化，使混凝土板产生错台、唧泥，甚至断板等破坏。高速公路沥青混凝土路面与水泥混凝土路面路用性能比较见下表1-1。3新建高等级公路水泥与沥青路面造价比较根据甘肃近几年已完工和在建的高等级公路造价资料统计，沥青混凝土路面造价占公路总造价的1/4～1/3，且养护过程的维修经费也大部分用于路面。3.1相同路面基层、底基层、垫层结构及厚度下，水泥与沥青路面面层造价。引用某工程项目资料中在路面基层、底基层、垫层结构及厚度相同条件下；沥青混凝土路面面层结构为：中粒式沥青混凝土4cm+中粒式改性沥青混凝土6cm+粗粒式沥青混凝土8cm，粘层油2层，透层油层；水泥混凝土路面面层结构为：C30水泥混凝土26cm，板块尺寸为500×400cm；两种路面每平方米、每厘米厚度的单价分析对比如下：沥青未涨价前(价格为2400元/t)，沥青混凝土为6.30元/m2·cm；沥青涨价后(价格为4000元/t)，沥青混凝土8.26元/m2·cm；沥青涨价后(价格为4500元/t)，沥青混凝土为8.54元/m2·cm；沥青涨价后(SBS改性沥青价格为5300元/t)，沥青混凝土为9.20元/m2·cm；沥青涨价后(SBS改性沥青价格为5300元/t且采用防滑料)，沥青混凝土为10.56元/m2·cm；C30水泥混凝土面板(水泥价格为300元/t)，水泥混凝土为3.60元/m2·cm；对普通沥青混凝土路面和普通水泥混凝土路面，当沥青价格为4000元/t、水泥价格为300元/t时，26cm厚水泥混凝土路面造价与11?3cm沥青混凝土路面造价持平。3.2甘肃省三条高等级公路沥青混凝土路面和水泥混凝土路面比较见以下表2—1、2—2、3—1、3—2、4—1、4—2。表中路面结构由“甘肃省交通规划勘察设计院”提供并验算。造价对比计算过程中，依据交通部交工发［1996］612号《公路基本建设工程概算、预算编制办法》、交工发［1992］65号《公路工程预算定额》、交公路发［1996］610号《公路工程机械台班费定额》和省厅甘交建［2004］1号文《甘肃省执行交通部一九九六年公路基本建设工程投资估算、概算、预算编制办法补充规定》、甘交建［2004］2号《甘肃省公路工程预算补充定额》(2004修订版)以及我站2005年12月公布的《甘肃公路工程造价信息》(2005-2