公路路面材料的耐久性与性能优化研究

摘要：公路路面材料的耐久性直接关系到道路使用寿命、通行安全与养护成本，提升材料性能已成为公路工程中的关键技术方向。针对不同路用环境与荷载作用下的性能衰退问题，研究人员不断探索新型材料配比与改性手段，以提高路面结构整体性能。本文系统分析路面材料在耐久性方面存在的问题，从材料性能演化、病害诱因、优化路径等方面入手，提出科学的性能提升措施，为公路建设提供理论基础与技术支撑。

关键词：路面材料；耐久性；性能优化

一、公路路面材料耐久性面临的主要问题

（一）高温环境下的结构稳定性差

在长期受高温气候影响的地区，路面材料受热软化现象严重，沥青层出现车辙、推移与拥包等结构性病害。高温导致材料内聚力下降，沥青粘结性能减弱，使路面抵抗重载车辆剪切变形的能力显著降低。尤其在重交通高速公路上，轮胎频繁碾压与高温叠加效应加速路面塑性变形发展，进而引起结构连续性破坏。高温影响不仅作用于表层，也通过热传导影响中下层材料性能，使得整体结构处于应力不均状态。材料软化变形造成路面平整度下降，行车安全受到威胁，同时增加后期养护成本与修复难度。

（二）水损害导致材料剥离与松散

水作为路面结构中的关键破坏因子，对材料结合强度与结构完整性造成极大威胁。在降雨频繁或地下水位较高的地区，雨水渗透进入路面结构层间，引发粘结失效与集料剥离。水分子作用下，沥青膜易被破坏，导致矿料表面暴露并被车轮碾压破碎，从而加剧路面表层松散与坑槽发展。水与气温变化共同作用引发冻融循环，进一步导致材料体积膨胀与收缩频繁交替，使结构微裂缝迅速扩展。长期水损害还会破坏路基承载力，导致面层沉陷与结构脱空，形成多类型复合性病害。

（三）材料老化过程影响性能持续性

路面材料在服役过程中长期受到氧化、紫外线照射、温湿变化等外界环境因素影响，逐步发生物理与化学变化，形成材料老化问题。沥青类材料受氧化影响粘度上升，柔性下降，易发生开裂、碎裂现象。聚合物改性剂在长期光照与热解作用下发生链断裂，失去改性功能，导致初期优良性能无法维持。集料方面，在风化与腐蚀作用下表面粗糙度降低，影响与粘结料的结合性能，削弱结构整体强度。老化进程不可逆，若缺乏有效预防机制与再生手段，路面材料性能衰减将难以遏制，严重缩短道路使用寿命。

二、公路路面材料性能优化的关键技术路径

（一）复合改性材料的开发与应用

提升路面材料耐久性的核心在于基础性能的系统增强，复合改性技术为此提供了可行路径。通过将多种功能性材料按一定比例掺入基础沥青或水泥中，可显著改善其力学性能与环境适应性。聚合物类改性剂如橡胶粉、SBS、聚烯烃等可提升材料弹性与抗疲劳能力，在高温与低温工况下均表现出良好的抗变形与抗裂性能。矿物粉体材料如石墨粉、硅灰、矿渣微粉等可增强混合料稳定性，提升高温稳定性与水稳定性。纳米材料作为近年研究热点，具备优异的分散性与活性，在提高结构致密性与耐磨性能方面效果显著。复合改性过程中需注重组分之间的界面兼容性与协同效应，确保混合料在拌合、摊铺与压实过程中保持良好施工性能与结构稳定性。采用复合材料技术还需配套建立标准化的配比设计体系与性能评价方法，实现从材料选型到工程应用的全流程优化。

（二）集料级配优化与界面结构强化技术

集料在路面材料中承担骨架与承载作用，其级配结构对整体性能起决定性作用。优化集料级配可提升骨料间的嵌挤密实度，减少空隙率，增强材料抵抗剪切与压缩的能力。合理的级配曲线应兼顾粗细料比例，使其形成稳定密实的骨架结构，并确保细集料填充空隙，形成连续级配系统。集料表面特性直接影响与粘结料的结合力，采用处理技术提升集料表面粗糙度与活性，可显著增强界面粘结性能。酸洗、碱洗与表面涂层技术可有效清除杂质并改善亲水性，提高材料在湿环境下的粘结持久性。此外，开发具有吸附能力的功能集料，如火山岩、铁矿渣等，可提升材料对粘结剂的包裹能力，抑制水分侵入。在结构设计中，还可采用多层界面增强技术，构建高强界面结合层，提升结构整体耐久性。集料级配优化与界面强化技术需结合具体工程环境条件与荷载特征，制定差异化设计方案，实现材料与结构性能的协调统一。

（三）路用性能指标体系的构建与评价

科学的性能指标体系是保障路面材料应用效果与耐久性的重要手段。传统的指标体系多以稳定性、强度为主，难以全面反映材料在复杂环境中的服役表现。构建以功能性与耐久性为导向的性能指标体系，应涵盖抗水损害能力、抗疲劳寿命、抗车辙能力、低温抗裂性与老化抗性等核心维度。各项指标应有明确的量化标准与试验方法，保证可比性与可重复性。试验方法需贴近实际工况，模拟车辆荷载、气候变化与环境侵蚀等因素，提升测试结果的工程相关性。应采用多维评价模型，通过综合评分与权重赋值反映材料整体性能优劣，辅助材料选型与配比设计。路用性能指标体系还应具有动态调整能力，结合不同地区道路等级、气候条件与交通荷载设定相应评估标准，实现指标体系的适应性与区域性应用。通过完善的指标体系，可以实现从材料研发到应用推广的全过程性能管控，为提升道路工程质量提供可靠依据。

（四）智能检测与全周期性能监测机制

传统路面性能检测方式多为周期性抽检，存在时效性差、覆盖面窄、响应迟缓等不足，难以满足现代道路建设对材料性能动态管理的需求。构建智能化检测系统可实现材料性能的实时监测与预警管理。基于物联网技术，可在路面结构中嵌入传感器网络，实时采集温度、应变、湿度、裂缝发展等数据，反映材料在不同工况下的实际运行状态。数据经无线传输至云端平台后进行集中处理与分析，形成结构性能演化趋势图谱，为材料性能退化与损伤预测提供数据支撑。智能检测系统还可与施工机械联动，实现施工过程中的压实度、温度控制与摊铺均匀性在线监控，提高材料施工质量。通过大数据技术与人工智能算法的结合，可建立材料性能衰减模型与失效预测机制，提前识别潜在病害并指导养护决策。构建全周期性能监测体系，不仅提升了路面材料性能管理的科学性与精准性，也推动了材料应用由“静态管控”向“动态优化”转变。

三、结束语

公路路面材料的耐久性与性能优化关系到道路工程质量、运行安全与养护效率。通过复合改性技术、集料结构设计、性能评价体系与智能监测机制的系统构建，可实现材料性能的全方位提升。构建以性能为核心的材料技术体系，是推动公路工程高质量发展的关键路径。优化材料使用不仅能延长道路寿命，也为交通基础设施的经济性与可持续性发展提供有力保障。

参考文献

[1] 刘玉峰. 公路路面材料性能优化与耐久性提升研究 [J]. 路基工程，2023，43（02）：96-98.

[2] 王世豪. 基于复合技术的沥青路面材料耐久性分析 [J]. 交通技术，2023，43（10）：142-145.