高性能材料在道路与桥梁工程中的应用研究

道路以及桥梁工程属于国家基础设施建设关键部分，它对于推动经济发展，方便人们出行有着至关紧要的意义，随着交通工具的不断增多，汽车荷载也变得日益沉重，这就给道路及桥梁工程的质量与性能提出了新的挑战，传统材料在某些复杂的环境或者承受较大载荷的时候，常常表现出很多问题，像路面上容易破坏，桥梁耐久性欠缺之类的情况，而高性能材料因为具备优良的物理特点，化学性质还有力学方面的优势，给化解这些难题给出了新的方向，所以，探寻高性能材料在道路及桥梁工程中的应用具有极为现实的价值[1]。

一、高性能材料的概念与特点

高性能材料指的是那些具备出色性能，可以满足某种工程需求，在性能方面超越了传统材料的一种新型材料，这些材料往往拥有如下特点。 强度。具备较高荷载承受能力， 可减少道路桥梁结构的材料使用量，减轻结构自重，提升承载能力。 久性。具有良好的抗腐蚀性、抗疲劳性、抗老化等特点，能在恶劣环境下长期使用而不发生明显退化现象， 延长工程寿命。三是良好的工作性。在施工过程中方便，便于施工，有利于保证施工的质量，提高施工的效率。高性能混凝土具有流动性、可泵性好等优点，易于浇筑、振捣。四是环保性。部分高性能材料生产和使用过程环境影响较小，符合可持续发展要求。

二、高性能材料在道路工程中的应用

（一）路面材料

1.高性能沥青混凝土：传统沥青混凝土在使用中很容易产生车辙、裂缝等病害，高性能沥青混凝土通过使用改性沥青和高品质的集料以及合理的配比来提高路面的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性，比如SBS 改性沥青混凝土，加入SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物），改善沥青的弹性性质，使路在高温度时不易产生车辙，在低温度时不易发生破裂。

2.纤维增强沥青路面：给沥青混合料添加纤维材料，比如聚酯纤维，木质素纤维这些，能改善沥青路面的抗裂表现和抗疲劳表现，纤维可以把应力吸收并散开掉，防止裂缝扩大的同时还可以增进沥青和集料之间的粘连能力，从而优化路面的总体品质。

3.温拌沥青材料：温拌沥青是在相对温度低的情况下拌和及施工沥青，相对于热拌沥青降低能耗与有害气体排放，温拌沥青材料通过加入温拌剂改善沥青流动性，在降低温度的同时保证路面质量。

（二）路基加固材料

1.土工合成材料：包含土工格栅，土工布，土工膜等，土工格栅有利于提升路基稳定程度，改善路基承载性能，削减路基不均匀下沉，土工布具备过滤，排水与隔离作用，能避免土体流失，稳固路基稳定，土工膜主要是防渗，防止地下水对路基产生破坏作用。

2.水泥-水玻璃双液注浆材料：水泥-水玻璃双液注浆材料在软土地基处理中有凝固时间可调，强度增长快的优点，把这种材料输进软土里面，可以让软土马上固化，加强地基的强度和稳定程度，降低路基沉降[2]。

3.高性能泡沫轻质土：泡沫轻质土是新兴的路基填筑材料，密度小、强度高、隔热，可减轻路基自重、减少对地基压力，可用于软土地基、桥头跳车等。

三、高性能材料在桥梁工程中的应用

（一）结构材料

1.高性能混凝土：桥梁工程当中，高性能混凝土被普遍运用于桥墩，桥塔，梁体之类的地方，它的高强度和高耐久性能符合桥梁结构在大规模跨度，承受重负载情况下的使用需求，拿一些大跨度桥梁来说，用强度较高的高性能混凝土可以减小结构构件的截面尺寸，减轻结构自重，从而提升桥梁的跨越能力。

2.纤维增强复合材料（FRP），FRP 具有轻质、高强、耐腐蚀的优点，在桥梁的加固和新建中被广泛使用。FRP 可分为CFRP 与GFRP，CFRP 与GFRP 常常被用在桥梁梁体的加固上，通过粘贴FRP 板或者布可以提高梁体的抗弯抗剪承载能力。FRP 还可以用作制造桥梁缆索、桁架等构件。

3.高强度钢材：随着桥梁工程的发展，桥梁跨度越来越大，桥梁轻型化越来越突出，因此对钢材的强度要求越来越高。Q60、Q00 等高强度钢材的屈服强度高、抗拉强度高，使桥梁结构的用钢量减小，造价降低。并且高强度钢材还有良好的韧性和焊接性，便于施工。

（二）桥梁防护材料

1.桥梁防腐涂料：桥梁在长时间暴露于自然环境当中，就很容易遭受破坏，高性能桥梁防腐涂料具备较为优良的耐候性质，耐盐雾性质以及耐化学腐蚀性质，它可以在很大程度上维护桥梁的钢结构免遭侵蚀。例如环氧富锌底漆搭配聚氨酯面漆的组合涂装体系，给桥梁赋予长久的防腐维护。

2.桥梁防水材料：桥梁防水是保证桥梁结构耐久性的重要环节，高性能的桥梁防水材料如聚合物改性沥青防水卷材、喷涂聚脲防水涂料等具有良好的防水性能与粘结性能，可以避免雨水渗入桥梁结构内部，防止桥梁钢筋发生锈蚀和混凝土出现碳化现象。

3.桥梁支座材料：桥梁支座是桥梁上部结构和下部结构之间的连接件，要承受比较大的荷载与变形。高性能桥梁支座材料比如橡胶支座，盆式橡胶支座等，具有不错的弹性与减震性能，可以符合桥梁的伸缩和转动，保障桥梁正常运作。

四、高性能材料应用带来的效益（一）提升工程质量

高性能材料的性能很好，能满足道路、桥梁工程对强度、耐久性、稳定性等方面的严格需求，进而保证工程的质量，比如，采用高性能混凝土，能降低桥的裂缝和渗漏，增加桥的安全性。

（二）延长使用寿命

高性能材料由于耐久性强，能对抗恶劣环境的侵袭以及承受荷载的反复作用，因此道路及桥梁工程使用高性能材料可以延长它们的寿命。这样就减少了工程的维修和重建频率，从而降低了整个生命过程中的成本[3]。

（三）降低维护成本

高性能材料的使用能够减少工程的使用过程中的病害出现情况，减少工程维修工作量，纤维增加沥青路面抗裂性好，减少了路面裂缝修复的工作量，降低了维护工作量。

（四）促进可持续发展

一些性能高的材料具备环保的属性，温拌沥青之类的材料缩减了能源耗费和有害气体的排量，契合可持续发展的标准。而且，增长工程的使用寿命，并且减小养护成本，也能做到节省资源，削减对环境的损害。

五、结语

高性能材料在道路和桥梁工程里有广阔的用途，它在路面材料，路基加固材料，结构材料以及桥梁防护材料等方面被应用之后，使工程质量与性能得到优化，使用寿命得以延长，维护费用被削减，并且有利于可持续发展，不过高性能材料的使用也碰上技术，成本和施工等方面的难题，加大科研投资，削减成本并改善施工水平，就能促使高性能材料在道路和桥梁工程中被广泛采用，给我国基础设施创建给予有力支撑，将来随着科技不断革新，高性能材料会持续更新和发展，给道路和桥梁工程带来新的机遇和改变。

参考文献：

1]郑芝营. 超高性能混凝土材料在桥梁工程中的应用 [J]. 四川建材, 2024, 50 (11): 168-170.

[2]卢嘉灿. 道路桥梁施工中高性能混凝土技术分析 [J]. 运输经理世界, 2021, (27): 119-121.

[3]李国栋, 桥梁混凝土高性能化及应用技术研究. 内蒙古自治区, 内蒙古大学, 2018-05-24.

作者简介：柳春旭（1991.10--）；性别：女，民族：汉 籍贯：人，学历：专科，毕业于石家庄学院； 研究方向： 交通运输工程-道路与桥梁工程 。