高速公路路面材料的发展及存在的问题

高速公路路面材料的发展及存在的问题

摘要：文章总结了高速公路路面材料的发展历史，目前存在的问题，路面材料的发展前景与新型路面材料的研究。

关键词：高速公路路面材料发展

Abstract：This paper summarizes the development history, existing problems, development prospect and new pavement materials of pavement materials.

Key words：highway; pavement materials; development

随着社会与经济的不断发展，我国公路建设也在快速发展。而路面在高速公路中起着直接承受荷载并向下传递的作用，路面材料的种类与发展更加被人们关注。由于行车荷载、自然环境等因素的共同作用，路面出现不同程度、不同类型的早期破坏现象。因此总结高速公路路面材料的发展历史，目前存在的问题，路面材料的发展前景与新型路面材料的研究是有必要的。

1 路面材料的发展

19世纪前一直以石板、卵石或木板等天然材料用于铺设路面方便行人的行走。19世纪中期随着碎石机，蒸汽压路机的出现，西方国家大力发展碎石路面。19世纪六十年代后，工业技术的提高沥青路面开始风靡；20世纪人们将沥青路面进行改善沥青混合料路面开始大规模运用。机械化运输的发展，压路机、沥青混合料摊铺机、水泥混凝土搅拌厂的出现促进了高速公路的出现。

我国高速公路路面主要使用沥青路面和水泥混凝土路面。

1.1沥青路面

沥青路面拥有优越的路面性能，其在各国范围内都有着广泛的应用。沥青路面具有充足的力强度，是一种无接缝的连续式路面，在公路的路面铺筑里有着很大的比例。沥青路面行车舒适平稳，且车行驶时的噪音较小，震动程度低，施工周期比较短，容易维修但维护费用较高。沥青路面构造物范围的处理相对容易，但施工工艺及材料的要求较高，使用的年限相对较短。水泥混凝土路面的稳定性好，强度比较高，使用寿命长，适用于速度快、载重大、密度高的车辆运输，利于夜间行车，维修养护费用比较少，但面板容易损坏，维修比较困难。

1.2水泥混凝土路面

水泥混凝土路面的路面接缝比较多，地面水容易顺着面板裂缝和接缝下渗，使得路面的破坏加剧。且水泥混凝土路面行车容易扬尘、噪音大，烈日下路面会反光，容易造成疲劳感，对行车安全产生影响，舒适性较差。复合式路面是指在水泥混凝土上铺设沥青面层的复合式路面，性能和特点介于水泥混凝土路面和沥青路面之间。

2 路面材料的存在的问题

2.1路面材料本身的问题

碎砾石路面结构强度形成的特点是：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。

天然砂砾基层所用的砂砾材料，虽无严格要求，但为了保证起干稳性及便于稳定成型，对于颗粒组成应予以适当控制。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。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(如弯道、陡坡)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，石灰剂量较低时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减少，使土的密实度、强度得到改善。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。因此，剂量的确定应根据结构层技术要求严格进行混合料组成设计。

水是石灰土的重要组成部分。它促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；便于土的粉碎、搅拌和与压实。不同土质的石灰土有不同的最佳含水量。因此，水的性质对于这种材料的影响很大，所用水必须是干净可饮用的水，在当今水资源严重缺乏的情况下，这不营是一种浪费。而且在施工中，压实含水量也应严格控制。石灰土因含水量过多产生的干缩裂缝显著，因而压实时含水量一定不要大于最佳含水量，其含水量应略小于最佳含水量。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，且容易开裂。

2.2混凝土路面的问题

（1）、混凝土路面破损与混凝土强度及混凝土施工质量有关。混凝土路面的强度，经设计部门按道路的使用和安全系数设计的混凝上强度是满足要求的，但是由于交通运输车辆频繁超载，显然原设计的混凝土强度就远远地不能满足要求。且混凝土施工情况复杂，易造成施工不符合设计和技术规程、规范要求，导致混凝土质量低劣，路面混凝土很容易破损。因此，目前我国强制执行交通运输限载措施和工程施工严格执行工程质量验收制度是很有必要

的。

（2）、混凝土路面破损与路基强度及稳定性。混凝土强度低与混凝土质量低劣是造成混凝土路面破损的直接原因，单纯归于这一原因也是片面的。如果没有足够强度和稳定的路基，混凝土质量再好也会产生破损，混凝土刚度大且具有弹性，频繁重复荷载和卸载，软土范围不断扩大，造成路面局部下沉形成坑洼甚至错开等现象。影响路基强度和稳定性原因主要是公路路基回填土数量大，土质不均，尤其是南方炎热多雨地区，存在雨季施工、赶工期的现象等，都会造成路基强度不均和稳定性差，此外有些路基受到环境污染而产生变形，例如建在峡谷、鱼塘、稻田等路段路基未得到保护，或长时间受到山洪或地表水浸染而产生较大的变形，造成混凝土路面断裂、破碎。

2.3沥青路面的病害

（1）、原材料的影响。设计好的沥青混合料首先应认真抓好矿质原材料的选材，严格控制矿质原材料备料质量。目前，市场上供应水泥硷用或建筑用集料多采用传统小型粤式破碎机生产，加工的碎石针片状含量大，级配和材料均匀性差，采用这样的矿料很难生产出质量稳定的沥青混合料。沥青：各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号，并使用优质的沥青，对预防沥青路面早期出现车辙，有效防止路面开裂，保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。

（2）、路基施工缺陷的影响。有些道路早期破坏与路基施工质量有关，特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑密实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。

3 路面材料的发展前景与新型路面材料的研究

3.1沥青混凝土路面

沥青混凝土路面的结构中包含了柔性路面和半刚性路面结构。沥青混凝土路面具有无缝隙、路面平整、噪声低、吸收能量以及施工维修方便等优点，在使用中期还能够恢复表明抗滑性能，所以这种路面在我国被广泛采用，我国已建成的公路中，一半以上都是采用沥青混凝土路面，其中90%的路面结构都是选用的半刚性路面结构，能够提高道路的承载能力和抗变形能力。但是据了解，这种结构的路面建成以后，路面的裂缝问题比较严重，通常在建成通车后的两年以内道路就会出现裂缝现象。而通过路面裂缝进行取样分析，其原因主要是来自于半刚性结构的反射裂缝，由半刚性路面结构导致的路面出现裂缝现象占50%以上，尤其是在湿度变化较大的地区更为严重，从而导致我国道路的破坏严重。这也是我国公路建设上