为何美国的高速公路大多采用水泥路,而中国则主要采用沥青路?沥青及水泥各自的优缺点是什么?
沥青是一种复杂的混合物,由碳氢化合物和非金属衍生物组成,其中大部分是由石油炼制过程中剩余的重质残渣加工而成。
沥青路面具有良好的弹性和柔韧性,能有效吸收车辆振动,提高驾驶舒适性。另外,沥青路面还能有效降低驾驶噪音,使交通环境更加安静。
20世纪80年代,我国首批高速公路开始建设。
举例来说,1988年沪嘉高速公路采用了大量的沥青路面,到2000年,我们的高速公路总里程已经达到16,000公里,其中大部分是沥青路面。
但沥青路耐久性低,使用寿命一般为10至15年,需要经常维护。但其施工周期短,通常在几天内完成并通车。
发生损坏时,修理相对简单,成本低廉,只需填补损坏区域即可。
相比之下,水泥路主要由水泥、砂石和水组成。
它是一种由硅酸钙、铝酸钙、铁酸钙等矿物质组成的无机胶凝材料。这些成分在水化反应后形成坚硬的胶凝体,将砂石等骨料粘结在一起,形成坚固的道路。
水泥路在高温下不易软化,在低温下不易开裂,适应各种极端气候条件,具有较高的耐久性和承载能力,一般使用寿命为20至30年,适用于大型货车、长途运输等重型运输道路。另外,水泥路面维护频率较低,长期来看经济效益较高。
但是水泥路面的施工周期比较长,一般需要28天才能完全硬化。一旦损坏,需要更换整个路面,修复过程费时费力。而且由于水泥路面硬度高,车辆行驶时噪音大,行驶舒适度不如沥青路面。
除考虑水泥和沥青本身的优缺点外,中美两国对道路铺设材料的选择,到底隐藏着怎样的考虑?
另一方面,美国高速公路使用水泥路面需要考虑的是,美国是世界上最大的水泥生产国之一,其水泥产业发展历史悠久,技术成熟,生产成本相对较低。
据统计,美国每年生产约9100万吨水泥。它们最早的水泥路建于1909年,而底特律的伍德沃德大道被认为是世界上第一条水泥公路。
1921年,美国政府还通过了《联邦援助道路法》,进一步推动了全国水泥路的建设。
相比之下,尽管我国也是世界上最大的水泥生产国,但去年产量达到20.23亿吨,连续38年位居世界第一。
然而,由于我国现代公路建设起步较晚,自20世纪70年代以来,随着改革开放的推进,公路建设逐渐提上日程。当时沥青路技术相对成熟,施工方便,成为主要选择。进入
进入21世纪后,我国基础设施建设进入快速发展时期,沥青路由于其施工方便、适应性强等特点,继续占据主导地位。
此外,中国石油消耗量大,沥青作为石油的副产品,获取成本相对较低,这使得沥青路在中国更受欢迎。此外,我们是世界上最大的石油进口国之一,年进口量超过5亿吨。中国许多大型炼油厂生产沥青,供应充足,价格相对稳定。
比如中石油大连石化分公司是中国最大的沥青生产企业之一,年产能达到200万吨。不仅如此,我们还从韩国、新加坡和马来西亚进口。
到2020年,中国从韩国进口了大约300万吨沥青,约占进口总量的60%。
这种丰富的供应链进一步降低了沥青的获取成本,促进了沥青路在全国的普及和应用。当然,气候条件等因素应该考虑选择什么样的路面。
为何水泥路成为美国气候多样的首选?而且在南北气候差异明显的中国,沥青路为何表现出色?
水泥路在高温下不易软化,在低温下不易开裂,适合美国大规模的气候条件。明尼苏达州和美国北部密歇根州冬季寒冷,平均气温往往低于零度,降雪量大。
举例来说,明尼苏达州冬季平均气温为-15℃,年降雪量高达101.6厘米。在这一气候条件下,水泥路的抗冻性能尤为重要,不易因冻融循环而开裂。
在美国南部的德克萨斯州,夏季气温往往高达40℃以上,水泥路在高温条件下保持稳定,不易变形或散发有害气体,从而保证路面长期使用的耐久性。
水泥路在这种高温环境下具有明显的性能优势。
相比之下,中国幅员辽阔,南北气候差异明显。黑龙江、吉林省等北部地区冬季极寒,最低气温常降至-30℃以下。
比如哈尔滨冬季平均气温为-19℃,降雪频繁。沥青路在这种极低的温度下具有良好的抗裂性能,能有效抵抗寒冷气候的侵袭。
广东、福建省等南方地区气候温暖多雨。例如,广州的平均年降雨量为1736毫米,夏季气温通常超过35℃。
而且我们现在的沥青,不像以前那种含蜡较多的沥青,在高温环境下会变得更粘。它不会在高温下软化,具有一定的柔韧性,能快速排水,防止路面积水和破坏。
另外,在热带和亚热带地区的高温高湿条件下,沥青路可以更好地适应频繁的热胀冷缩,保持路面完整。
美国各种气候适应性使水泥路成为更好的选择,而我国南北气候差异明显,沥青路在应对不同气候条件下表现更好。
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