为什么美国大多是水泥路,我国则是沥青路,谁好谁坏?

唯物观科普说 2024-07-30 20:18:42

为什么美国的高速公路大多使用水泥路,而中国则主要采用沥青路?沥青和水泥各自的优势和劣势是什么?

沥青是一种由碳氢化合物和非金属衍生物组成的复杂混合物,大多是由石油炼制过程中剩下的重质残渣加工而成。

沥青路面有着不错的弹性和柔韧性,能够有效吸收车辆的震动,提高行车舒适度。此外,沥青路面还能有效减少行车噪音,拥有更安静的交通环境。

20世纪80年代,我国开始修建第一批高速公路。

例如,1988年通车的沪嘉高速采用了大量的沥青路面,到2000年,我们的高速公路总里程已达到1.6万公里,其中大部分为沥青路面。

然而,沥青路耐久性较低,使用寿命一般为10至15年,需要频繁维护。不过它的施工周期短,通常在数天内即可完工并通车。

在出现损坏时,修复相对简单且成本低廉,只需填补受损区域即可。

相比之下,水泥路主要由水泥、砂石和水组成。

它是一种无机胶凝材料,由硅酸钙、铝酸钙、铁酸钙等矿物组成,这些成分在水化反应后形成坚硬的胶凝体,将砂石等骨料黏结在一起,形成坚固的路面。

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,通常使用寿命为20至30年,适合重载交通,如大型货车和长距离运输道路。此外,水泥路面维护频率较低,长期来看具有较高的经济效益。

然而,水泥路面的施工周期较长,通常需要28天才能完全硬化,一旦出现损坏,还需要整块更换,修复过程费时费力。而且由于水泥路面的硬度较高,车辆行驶时产生的噪音较大,行车舒适度不如沥青路面。

除了考虑水泥和沥青本身的优缺点,中美两国在道路铺设材料上的选择,究竟隐藏着怎样的考量?

美国高速公路使用水泥路面还有一方面要考虑到的是,美国是世界上最大的水泥生产国之一,其水泥工业发展历史悠久,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。他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。

美国政府还在1921年通过了《联邦援助道路法案》,进一步推动了全国水泥路的建设。

相较之下,我国虽然也是全球最大的水泥生产国,去年年产量高达20.23亿吨,连续38年位居全球第一。

但由于我们现代公路建设起步较晚,20世纪70年代以来,随着改革开放的推进,公路建设才逐步提上日程。当时,沥青路技术已经相对成熟,且施工方便,因此成为了主要选择。进

入21世纪后,我国的基础设施建设进入了高速发展期,沥青路因其施工方便、适应性强等特点,继续占据主导地位。

此外我国石油消耗量大,沥青作为石油的副产品,其获取成本相对较低,这也使得沥青路在我国更为普及。外加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。国内多家大型炼油厂生产沥青,其供应充足且价格相对稳定。

例如,中石油大连石化分公司是国内最大的沥青生产企业之一,年生产能力达到200万吨。不仅如此,我们还从韩国、新加坡和马来西亚等国家进口。

2020年,中国从韩国进口沥青约300万吨,占总进口量的60%左右。

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范围内的普及应用,当然选什么样的路面还要考虑气候条件等因素。

为什么在气候多样的美国,水泥路成为首选?而在南北气候差异显著的中国,沥青路又为何表现出色?

水泥路在高温下不易软化,在低温下不易开裂,适合美国大范围的气候条件。美国北部的明尼苏达州和密歇根州冬季寒冷,平均气温常常低于零度,且降雪量大。

例如,明尼苏达州的冬季平均温度为-15℃,年降雪量高达101.6厘米。在这种气候条件下,水泥路的抗冻性表现尤为重要,不易因冻融循环而开裂。

美国南部的德克萨斯州,夏季气温常常高达40℃以上,水泥路在高温条件下依然保持稳定,不易变形或散发有害气体,确保路面长期使用的耐久性。

在这种高温环境下,水泥路的性能优势显著。

相比之下,中国地域辽阔,南北气候差异显著。北方如黑龙江和吉林省,冬季极寒,最低气温常降至-30℃以下。

例如,哈尔滨的冬季平均气温为-19℃,并且降雪频繁。在这种极端低温环境下,沥青路具有良好的抗裂性能,能够有效抵御寒冷气候的侵袭。

南方如广东和福建省,气候温暖多雨。以广州为例,其年平均降雨量达到1736毫米,夏季气温常超过35℃。

而我们现在的沥青,不像以前含蜡较多的那种,在高温环境下会变得比较粘。它在高温下也不会软化,有一定的柔韧性,并能快速排水,防止路面积水和破坏。

此外,沥青路在热带和亚热带地区的高温高湿条件下,能较好地适应频繁的热胀冷缩,保持路面完整性。

美国多样的气候适应性使得水泥路成为更好的选择,而我国南北气候差异显著,沥青路则在应对不同气候条件下表现更为出色。

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