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技术交流

高速公路水泥混凝土路面与沥青路面比较经济学

时间:2020-09-16 14:45:19   作者:一笑而过   阅读:125   评论:0

     作者:傅 智 来源:中国公路2006年第3期 时间:2007-03-08
  

     随着国际油价的持续攀高,我国高等级公路沥青路面建设所用的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,沥青上涨的幅度也与原油同步。2005年,普通重交通沥青由2000元/吨上涨至4000多元/吨,改性沥青价格接近5300多元/吨,湖沥青7300元/吨,上涨幅度超过了2倍。如此高昂的沥青价格对我国主要依托进口沥青进行高速公路路面建设带来了极为不利的影响,据不完全统计,到2005年底,我国有一半预计完工的沥青路面高速公路,由于沥青价格上涨,其花费已经大大超出了预算。即使是这样,许多高速公路也因无法保证沥青供应而没能按时通车。

  进口沥青的采购和供应也存在很大问题,一是在目前原油价格居高不下的情况下,国际市场上沥青价格太高;二是即使能接受高昂的沥青价格,短时间内也很难采购齐所需要的沥青数量。

  与此形成鲜明对比的是,国内水泥价格多年来一直持续稳定在300多元/吨左右。普通沥青、改性沥青的平均价格为4500元/吨,是水泥单价的15倍。据我们测算,沥青与水泥单价比为6时是沥青路面和水泥路面等投资平衡点,由此可以知道,2005年我国建造的高速公路沥青路面,每平方米投资比水泥混凝土路面高50%。


沥青资源稀缺

  沥青资源的稀缺不仅表现在当前国际油价的飙升和剧烈波动上,它作为大量土木、水利、矿山和建筑工程等的最主要防水材料,社会需求量亦相当大。我国沥青总产量的一半是用于其他土木建筑行业的,我们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。更为严重的是,按美国能源专家Paul・Roberts的著作《The End of Oil》中的观点:在未来5年~10年中,世界原油产量将会到达巅峰值。然而,原油的需求会随着中国、印度等发展中大国经济迅速增长依然相当旺盛,沥青作为一种稀缺资源,在供不应求的条件下保持高价位是一种必然趋势。不仅如此,我们必须预见到在未来30年里,全世界原油资源将消耗殆尽,届时,将没有一滴沥青可供我们建造路面。

  众所周知,沥青路面对公路周围的土地、地下水等会造成污染,沥青的自然分解与降解需要几十年,这也是国际上绿色环保组织反对大量建造沥青路面的重要原因之一。

  有鉴与此,我们必须未雨绸缪,寻求替代沥青路面的面层材料与技术,在这种寻求中,打破沥青路面一统高速公路的不利局面,大力修建水泥混凝土路面高等级公路是一个非常明智的选择。

  水泥工业在我国不少地方是支柱产业,修建水泥路面高等级公路还能促进当地经济的发展,如在广东省梅州市,梅州市委、市政府向广东省交通厅提出了用水泥路面修建梅(州)河(源)高速公路的建议。

  此举既实现了梅州水泥销售的良好业绩,带动当地经济发展和GBT的持续增长,也提升当地水泥的质量和知名度。


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5项贵于水泥路面。

  1.进口沥青单价是国产水泥单价的15倍沥青平均价格为4500元/吨,是水泥价单价300元/吨的15倍,大大超过了我们所计算的6倍这个等投资平衡点。

  2.沥青路面集料的投资是水泥路面集料的2倍~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,这些粗集料的价格视运距远近是水泥路面粗集料的3倍~6倍。

  细集料:沥青路面级配由粗集料、碎石砂、石粉等三级原材料构成,比水泥路面不仅多石粉这种一级原材料,而且还不可使用天然石英砂,必须用玄武岩或辉绿岩碎石砂。在造价上,沥青路面使用的碎石砂价格是水泥路面的2倍~3倍,而且石粉是额外需要投入的原材料。

  沥青路面的油石比一般为5%左右,而水泥路面中水泥石的份量约占20%。因此,沥青路面中的集料总量比水泥路面多15%左右,这15%一般为石粉占有。

  3.沥青混合料拌和能耗远高于水泥混凝土沥青混合料一般为热拌和,而水泥路面混凝土为冷拌和。沥青路面加热拌和的能耗在水泥路面拌和中是没有的,加热消耗每立方米沥青混合料的能耗大约需要增加100元~150元。

  4.沥青路面振动压实能耗高施工中,沥青路面需要振动、碾压、密实成形,而水泥路面只需要振捣棒振捣密实成形。沥青路面的振动、碾压需要振动压路机压实、胶轮压路机精平,比水泥路面振捣成形需要的振动压实施工能耗高5倍~8倍。

  5.沥青路面的建造速度慢于水泥路面高速公路沥青路面有三个面层、三层粘层油和一层透层油,全表面层共需7遍工序方可完成,而水泥混凝土路面仅一个面层。以前一个水泥混凝土路面层代替沥青路面7个面层,如今,为提高半刚性基层表面的抗冲刷性,水泥路面增加了透层油和封层油,一个面层工序代替沥青路面的5个工序。沥青路面和水泥路面均可采用摊铺机施工,水泥混凝土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。

  综合上述各种因素,水泥路面的建造费用比沥青路面节省一倍。按每立方米混合料测算,沥青混合料需要1000元~1200元,而水泥路面仅需要500元~600元。按厚度计算,18cm厚沥青路面高速公路每平方米造价180元~240元,而28cm厚的水泥路面每平方米只需要90元~120元。

  

高速公路两种路面的养护费用比较

  虽然沥青路面比水泥路面有养护更方便、通车更快的特点,但其养护费用与建造费用是成正比的,目前国内许多高速公路沥青路面出现了建得起、养不起的尴尬局面。

  沥青路面局部修复或加铺时,需要的机械多而全,必须动用沥青搅拌楼、摊铺机和压路机,其局部修复养护费用比新建费用大致高4倍~5倍,而水泥路面局部换板可使用三辊轴机组或小型机具施工,动用的机械设备少而轻巧,其局部修复的养护费用是建造费用的2倍~3倍。

  虽然沥青路面养护有通车快,比水泥路面便于做薄层加铺,不用考虑接缝防裂等特点,但在我国目前沥青、集料、机械、养护施工等严峻形势下,其养护费用大致为水泥路面的3倍左右。


相同设计、施工水平下两种路面的使用年限比较

  在相同设计、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。

  黑龙江哈尔滨至大庆高速公路水泥混凝土路面,经过16年的通车运营和连续观测表明,同样是水泥混凝土路面,使用小型机具与滑模摊铺相比,达到相同破损率时,滑模摊铺水泥混凝土路面比小型机具施工的水泥混凝土路面使用寿命长6年~7年。湖南长沙至益阳高速公路水泥混凝土路面与益阳至常德插传力杆的水泥混凝土路面对比表明,每条缩缝插入传力杆,达到相同破损率时,有传力杆水泥混凝土路面比未插传力杆的水泥混凝土路面使用寿命长3年。因此,建议将长沙至益阳高速公路水泥混凝土路面全部后补插传力杆,以延长该路段的使用寿命。

  相同设计水平是指高速公路沥青、水泥路面的路面结构设计应适应相应的交通量与超载要求,相同的施工技术水平指两种路面的施工都应该采取大型摊铺机进行。水泥路面使用大型搅拌楼和滑模摊铺机,沥青路面使用沥青拌合楼、沥青摊铺机及其配套的压路机等。在这样“相等”的条件下,水泥混凝土路面的使用寿命比沥青路面长一倍。

  

高速公路车辆运输经济学

  众所周知,在相同的平整度水平下,沥青路面比水泥路面要舒适。但是,舒适是要付出高油耗的代价的。车轮在沥青路面这种柔性结构上,每个车轮的下部在重力作用下出现“弯沉盆”现象,这就相当于每个车轮在运动中都在爬“弯沉盆”形成的纵坡,而水泥路面仅在每个横向接缝处有弯沉台,刚性路面板中仅有非常微小的应变级微量弯沉。因此,国外研究检测表明,水泥路面运营的经济性要优于沥青路面。这种经济性与车速有关,在一般高速公路上,60km/h行车速度时,水泥路面的油耗比沥青路面节省8%;

  120km/h行车速度时,水泥路面的油耗比沥青路面可节省15%。

  如果我国将大多数高速公路沥青路面建造成水泥路面,所有行驶在高速公路上的车辆将节省不少于10%的运营油耗。在能源紧缺的形势下,全国车量节省10%的油耗,将是非常巨大的能源节约!

  综上所述,由于我国资源和能源的限制和制约,加快水泥混凝土路面的发展和技术进步是我国高速公路建设的客观需求,也是促进我国能源大发展的重要战略措施。


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