郑文明
中交一公局第三工程有限公司 北京 100000
摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了高速公路工程事业的飞跃，研究其路面材料及路面设计施工问题对于提升路面的整体水平具有极为关键的意义。本文首先概述了相关内容，分析了路面材料的分类设计及病害，并就高速公路多孔透水材料基层路面结构展开了研究，望对相关工作的开展有所裨益。
关键词：高速公路；路面材料；设计；施工
1前言
随着高速公路路面应用条件的不断变化，对其路面材料及路面设计施工提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2概述
高速公路建设完成并投入运行以后，受到内部、外部环境因素以及车辆荷载作用力的影响，导致沥青路面出现一定的损坏现象，且随着时间的推移以及荷载的加大，损坏现象将更加明显与严重，若养护单位不及时对这些损害进行处理，就会大大降低沥青路面的使用性能，加快路面破坏的速度，并可能产生无法估量的人身以及财产损失。当前，我国沥青路面设计方法是以弹性层状体系为基础的耐久性设计方法，一般设计沥青路面的使用年限为15年，而实际工作中，在设计寿命的1/3时，各种病害就已经发展得非常严重。因此，在病害发展的早期，就需要养护工作人员通过系统且全方位的养护，防止病害进一步扩展，确保路面服务水平的稳定。
3路面材料的分类设计及病害
许多专家学者对路面材料展开了研究，就公路路面而言，大致可以分为有机结合类、无机结合类、松散颗粒类以及新型路面材料四类，我国高速公路路面材料多采用水泥混凝土和沥青材料。
水泥混凝土路面是一种刚度较大、扩散荷载应力能力强、稳定性好和使用寿命长的路面结构，它与其他路面相比，它具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用小、抗滑性能好、利于夜间行车等优点，因此在各国的公路以及城市道路中被广泛使用。
沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。这种路面与砂石路面相比，其和强度稳定性都大大提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，适宜于路面分期修建，是我国路面的重要结构形式。
沥青路面的沥青类结构层本身，属于柔性路面范畴，但其基层除柔性材料外，也可采用刚性的水泥混凝土，或半刚性的水硬性材料。沥青路面有多种分类方法，较普遍的分类方法是按其施工方法、技术品质和使用特点分为：沥青混凝土路面、厂拌沥青碎石路面、沥青贯入式路面、路拌沥青碎（砾）石混合料路面和沥青表面处治路面。
沥青路面建成后，会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响，但随着表面雨水的侵入，导致路面强度下降，在大量行车荷载作用下，使沥青路面产生结构性破坏。而沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度涨缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。此外，在冻融时期，因为水的侵入和路基土的水稳定性能差，由于冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。
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4高速公路多孔透水材料基层路面结构初步研究
4.1多孔水泥混凝土配合比设计与性能测试
粗集料颗粒之间采取水泥浆薄层形式进行胶结之后，其所堆聚而成的结构便形成了大量的孔隙形式，在众多孔隙的影响之下，路基所表现出的吸水性能、排水性能也就极为优秀。同时，依据相关的结构模型研究来看，多孔混凝土形式在受力影响的过程中，能够利用集料的胶结点来作为力量传递节点，但是骨料的强度通常都超出胶结材料，再加上胶结点本身的面积较小，进而会导致受力点被破坏。因此，在多孔水泥混凝土进行配合比设计的过程中，其中所存在的关键，就是要确保孔隙率基础之上，来对于胶结点的面积、数量等进行增加，进而使得胶结层所表现出的强度大幅度提升，这是促使多孔混凝土强度符合高速公路相关标准的关键。但在这一过程中，所面临的又一难题便在于：胶结点所表现出的数量、面积增加难度大。那么就只能够采取强化胶结层材料强度的形式，通过性能良好的外加剂来促使水泥强度得以改善，让多孔水泥混凝土所表现出的强度大幅度提升。
4.2多孔透水基层结构进一步研究的基本构想及关键问题
依据多方面初步研究来看，现阶段，等粒径的多孔水泥混凝土实际上是一种具备着良好使用潜力的混合料。该材料形式如果是仅仅作为一种排水的基层结构来使用，那么其中所具备的优势性能无法有效的发挥出来，下一步的研究重点，就是要对于如何对于孔隙率与排水之间的平衡点进行控制，进而更好的把握混凝土强度，直接作为路面结构使用。具体所需要深入研究、把握的，就在于以下几点。
（1）需进一步完善改性剂性能或采用多粒径粗集料方案以提高多孔水泥混凝土强度，使其达到规范要求。
（2）如果采用多粒径级配，多孔水泥混凝土的收缩性能会下降。如何合理设计级配或掺加其他外加剂，使其既满足强度要求，又能有比普通水泥混凝土好的收缩性能，是配合比设计的另一个关键。
5高速公路路面材料的优化研究
各国研究人员对于高速公路路面材料的研究从未停止，如何改变沥青材料的性质一直是研究的方向所在。改性沥青虽然在我国的研究与应用历史时间不长，但已经是行业内部探索的重点。改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。改性沥青机理有两种，一是化学改性，即改变沥青化学组成，二是物理改性，使改性剂均匀分布于沥青中形成一定的空间网络结构。改性沥青的种类很多，比如天然橡胶改性沥青、SBS改性沥青、丁苯橡胶改性沥青、氯丁橡胶改性沥青、聚乙烯改性沥青、聚苯乙烯改性沥青等等。
目前SBS改性沥青是国内外应用最为广泛和成熟的一种。以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。在众多的沥青改性剂中，SBS能够同时改善沥青的高低温性能及感温性能，使其成为研究和应用最多的品种，SBS改性沥青目前占全球沥青需求量的61%之多。
沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是近年来在国际上出现的一种非常引人注目的新型沥青混合料，是当前国际上公认的一种抗变形能力强，耐久性较好的沥青面层混合料。由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的高温抗车辙能力，同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用，低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。
6结束语
通过对高速公路路面材料及路面设计施工问题的研究，我们可以发现，该项工作理想效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从客观实际出发，充分利用既有优势资源与条件，研究制定最为符合实际的设计施工实施方案。
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论文作者:郑文明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/6
标签：路面论文; 沥青论文; 材料论文; 混凝土论文; 多孔论文; 性能论文; 高速公路论文; 《防护工程》2018年第9期论文;