路面材料发展与研究文献综述

王然

摘要：本文综合归纳介绍了高速公路路面材料的发展及研究，在此基础上，提出了路面存在的问题。概述了传统路用材料及新型路用材料的类型、特点及其适用范围，着重介绍了道路路面材料研究的应用趋势，即功能型路面材料和环保型路面材料，以满足对新型道路路面更舒适、更安全、更环保的要求。以矿料主骨料空隙体积填充法、谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验[1]设计出三种不同基体空隙率下的半柔性路面材料，通过马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂、小梁弯曲、疲劳等室内试验，以评价其综合路用性能。

关 键 词：高速公路；路面材料；发展；路用性能

1. 路面材料的发展

近年来，随着社会交通的日益拥挤，车辆轴重和总量的增加，车辆轮压相应增加，车轮接触面积相应减小，路面应力不断增加。这样，由于担负着个人交通，商业运输和生活方式的改善。因此，各国运输基础设施的总量在不断告诉增长。

1.1我国路面材料的不断发展

我国高等级路面绝大部分使用的是水泥混凝土路面和沥青路面。

水泥混凝土路面悬固应载重大，速度高，密度大的车辆运输需要的高等级路面。[1]具有高强度、较强稳定、使用寿命长、维修养护费用低等优点，因此，在各国公路及城市道路工程中得到广泛应用。

我国沥青路面的修筑，特别是高速公路的沥青路面修筑方面形成以路面结构、材料、设计、施工和检测为核心的成套技术系统。[3]

沥青路面整体路用性能较佳，作为一种无接缝的连续式路面，因其具有足够的力强度，适应各种行车荷载，在行车舒适，降声减噪，维修方便等特点而在公路路面运用越来越多。

1.2世界路面材料的新发展

当前，各国纷纷研究使用沥青玛蹄脂碎石混和料（SMA），具有优良的抗车辙性能和抗滑性能，用于柔性路面的基层和底基层、用于基层的常为较优质的碎石层。作为减少沥青路面反射裂缝的措施，这类材料和结构，也取得了较好的效果。

2. 路面材料综合分类

2.1路面材料按材料组成分类

路面材料按材料组成可划分为4大类。

（l）松散颗粒型材料及块料：水结碎石路面；泥结碎石路面；泥灰结碎石路面；添隙干压碎石基层；级配砾石路面；块料路面。

（2）无机结合料类：石灰稳定类基层（底基层）；水泥稳定类基层；工业废渣稳定基层；水泥混凝土路面。

（3）有机结合料类：沥青混凝土；热拌沥青碎石；乳化沥青碎石混和料沥青贯入式；沥青表面处治。

（4）新型路面材料：乳化沥青；沥青玛蹄脂碎石混合料；超级沥青：半刚性沥青面层。

2.2路面材料的具体应用

沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。它的最基本的组成是碎石骨架和沥青玛蹄脂结合料两大部分。

半刚性沥青路面面层从工藝上分为两大类。一类是拌和法半刚性面层，另一类是灌浆法半刚性沥青面层。前者是在沥青混凝土拌和物母体中加入适量的水泥沙浆，凝结硬化后兼有白色路面刚性与黑色路面柔性的新型路面结构；后者是以空隙率较大的压实沥青混合料路面为母体，灌入掺加添加剂的水泥浆，凝结硬化后形成兼有刚性与柔比的路面结构。[2]

3. 路面材料存在的问题

3.1路面材料本身的问题

碎砾石路面结构矿料颗粒之间的联结强度，一般要比材料本身的强度小得多；在外力作用下，材料首先将在颗粒之间产生滑动和位移，使其失去承载能力而遭致破坏。因此，这类路面只能适应中低交通量的公路。

块料路面虽然坚固耐久、清洁少尘、养护管理方便，但是这种路面需用手工铺筑，难以实现机械化施工，块料之间容易出现松动，铺饰吏度慢，建筑费用高。

无机结合料稳定路面具有稳定性好、抗冻性能强、全舒勾本身自成板体等特点、但其耐磨性差，因此广泛用于修筑路面结构的基层和底基层。无机结合料稳定路面的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。

沥青路面属于柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。沥青路面的抗弯强度低，因而要求路面的基础具有足够的强度和稳定性。

3.2混合料设计中的不足

由于天然砂砾基层的颗粒组成不属于最佳级配，且缺乏粘结料、故其整体性较差。[2]强度不高。为提高其整体性和强度，可根据交通量和公路线形情况，在其表面嵌入碎石或铺碎石过渡层。

石灰稳定土是由土、石灰和水组成。混合料的组成设计包括：根据强度标准，通过实验取合适的土，确定必须的石灰剂量和混合料的最佳含水量。

石灰剂量对石灰土强度影响显著，随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围时，强度反而降低。

水泥土的强度随水泥稳定土强度影响很大。但过多的水泥用量，虽获得强度的增加，在经济上却不一定合理，在效果上也不一定显著，容易开裂。[3]

3.3路面混合料力学性能及使用性能的不足

碎砾石混合料中细粒过多、塑性指数过低、粘结力不够。

块料路面的强度，主要借基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力所构成。

无机结合料稳定路面的耐磨性差。其刚度介于柔性和刚性之间，为半刚性路面。水泥稳定土禁止作为高速公路或一级公路路面面层的基层。

沥青混合料的特点是强度和变形能力随温度的升降而变化。由于这种变化、导致沥青路面稳定性和工作状况变坏，使用性能降低。

水泥混凝土路面有接缝，这些接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起桥头跳动，影响行车的舒适性，接缝又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边和板角处破坏。

3.4路面材料的发展趋势

道路材料发展趋势都可以归纳为以下几个方面：

（1）传统材料既要改善其性能，又要改善其品种。其未来发展趋势是如何更好地发挥各自优势的同时改善其性能相对薄弱的方面，从而扩大其应用范围，

（2）大力优化组合材料。加大组合材料的开发是今后路面材料发展的又一趋势。在目前科技发展越发成熟的年代，一种完全新兴材料的出现是一件非常困难的事情。然而，将现有的材料进行组合，扬长避短，这不失是一种快捷有效的方法。

4. 结语

路面发展的核心是路面材料的发展。随着我国人们生活水平的提高，人们对交通条件的要求也随之有了更高的要求，如要求行车更舒适、更安全、更环保，综合路用性能更加完善。这就给从事于交通战线上的工程技术人员寄予了更高的期望。

参考文献（References）：

[1] 洪 渊，李 浩. 谈道路路面材料发展趋势 [J]. 山西建筑. 2014 （03）.

HONG Yuan.，Li Hao.Summary of development tendency on road pavement materials [J]. Shan xi：Shanxi Architecture，2014.

[2] 张海涛. 高速公路路面材料与路面设计施工[J]. 哈尔滨：东北林业大学学报，2001，29（1）：66-69

Zhang Haitao. Pavement Material and Pavement Design and Construction for Freeway[J]. Harbin ：Journal of Northeast Forestry University， 2001，29（1）： 66-69

[3] 李志杰. 瀝青路面材料新技术的发展和应用[J]. 山西：山西建筑，2001，36（5）：66-69

Li Zhijie. On the development and application of new technology of asphalt pavement materials [J]. Shanxi ：Shanxi Architecture，2009，29（5）：32-36